1.本发明涉及蒸汽发生设备领域，尤其涉及一种换热装置及其热水锅炉、蒸汽发生设备。


背景技术：

2.在国家节能减排的政策推动下，燃气燃烧设备(燃气热水设备/蒸汽发生设备)加速向高效低排放的全预混冷凝式技术发展。尤其是快速式燃气蒸汽发生设备，水容积小，相比传统蒸汽锅炉产汽速度快，无需定期年检，广受市场青睐，已被广泛应用于国民生产和生活中，如酒店，宾馆，食品，纺织，化工，饲料等等行业。但是现有市场上的快速式燃气蒸汽发生设备技术普遍存在可靠性差，氮氧化物排放高，效率低，尺寸大等缺点。
3.例如：公开号cn105402710a所披露的蒸汽发生设备，采用分体模块式技术。此类锅炉烟气排放氮氧化合物高，不符合低排放环保要求，而且其烟气氧含量在11％左右，过剩系数大，过多的空气带走了很多的热量，热效率低。多部件组装，零部件繁多(诸如：气阀，风机，燃烧器组，热交换器组，风压开关等)，进而相应的故障率高。另外，该蒸汽发生设备采用三层翅片式换热器，长期燃烧后，由于受热不均，不同级的换热器之间的异形铜管及焊接处由于形变易出现漏水,并且迎火侧翅片易出现过热熔融，且此类换热器受体积限制，蒸发量较小。
4.公开号cn109373302a所披露的换热机组，采用浓淡燃烧火排的一体式技术，解决了设备的低氮排放问题，但其仍然存在多部件组装，零件繁多带来的高故障率问题。尤其是该换热机组采用不锈钢光管和翅片组合管作为蒸发及过热段，铜翅片式换热器作为预热段，在燃烧器分组燃烧时，换热器长度方向冷热不均，长期使用后易出现换热器变形弯曲的问题。
5.公开号cn107781800a提供了一种采用贯流式全预混技术，立式多管并联，上下联箱焊接的循环蒸汽锅炉。但是该锅炉焊点极多，加工工艺复杂且可靠性差，并且由于采用并联结构，长期使用之后，容易出现水流分布不均，换热管过热应力开裂。同时，此类换热器还需要额外的水位探测器进行液位高度检测，若高度检测不准易出现换热管过热问题，影响其使用寿命。
6.公开号cn112097234a提供了一种采用直流式全预混技术，三层不锈钢盘管串联方式的盘管式蒸汽器，此方案解决了其他方案焊点多的问题，同时利用通过4次烟气的变向流动增加换热，提高了换热能力。但是，该方案烟气始终是层流状态，未充分扰流，流体中间区域的未能得到充分换热；并且只利用了换热盘管内外两侧的换热面积，管间的换热面积均未能用于换热，因此有效换热面积较少，导致盘管过长，水阻大，体积也大，水容积大的同时需要额外增加一个大型节能器来提升效率,成本很高。
7.公开号cn103512018b也提供了一种采用直流式全预混技术，单盘管串联方式的蒸汽发生器，虽然解决焊点多的问题，但是同样存在没有利用管间有效换热面积的问题，换热效率低。且只有一圈盘管，烟气未能充分进行换热，为了提升换热量，必须延长盘管，从而导
致盘管水容量过大，体积过大的问题。
8.经发明人研究发现，上述专利中所披露的蒸汽发生设备中配备光管进行换热，为增大管壁的传热面积，光管(环)与光管(环)之间相紧贴，虽然在一定体积下可以容纳更多长度的光管，但是光管环之间由于紧贴无法走烟，牺牲了一部分的换热面积，导致换热效率不高，有时需要额外配备节能器才能满足蒸汽产出的需求，不仅增加成本，而且容积容易超标，无法满足规范要求。
9.还有，目前燃气热水锅炉的热交换器配设与烟气进行换热的换热管。为增大管外传热面积，增加换热管的换热量，换热管普遍采用翅片管，翅片管通过管体的表面上加工很多翅片，使得原有的表面得到扩展，提升换热面积，提升换热量。但是，现有的热水锅炉的热交换器在使用过程中寿命短，影响用户使用体验。


技术实现要素：

10.鉴于现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种节能高效、可靠性高的快速式换热装置及其热水锅炉、蒸汽发生设备，以解决上述至少一个问题。
11.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
12.一种换热装置，包括：第一换热单元、以及围绕在所述第一换热单元外的第二换热单元；所述第一换热单元所围绕的内部空间被配置为燃烧室；其中，沿被加热介质流动方向，所述第二换热单元连通在所述第一换热单元的上游；所述第一换热单元通过无翅片换热管螺旋形成；所述第二换热单元通过翅片换热管螺旋形成。
13.作为一种优选的实施方式，所述第一换热单元包括一个或两个或三个通过换热管螺旋延伸形成的内换热盘管筒。
14.作为一种优选的实施方式，所述第一换热单元包括相套设的两个或三个内换热盘管筒；其中，沿被加热介质流动方向，位于最内侧的内换热盘管筒连通在其他内换热盘管筒的上游。
15.作为一种优选的实施方式，在至少两个内换热盘管筒中，位于外侧的内换热盘管筒的换热管的内横截面积大于位于内侧的内换热盘管筒的换热管的内横截面积。(蒸汽发生设备)
16.作为一种优选的实施方式，在相邻两个内换热盘管筒中，位于外侧的内换热盘管筒的换热管的内横截面积为位于内侧的内换热盘管筒的换热管的内横截面积的1.1倍
‑
3.1倍。
17.作为一种优选的实施方式，至少两个所述内换热盘管筒的换热管的内横截面积相等。
18.作为一种优选的实施方式，所有所述内换热盘管筒的换热管的内横截面积相等。
19.作为一种优选的实施方式，所述第一换热单元的换热管的内横截面积大于或等于所述第二换热单元的换热管的内横截面积。
20.作为一种优选的实施方式，所述第一换热单元和所述第二换热单元容纳在壳体内；所述壳体内还设有将所述第一换热单元和所述第二换热单元间隔的间隔件；
21.其中，所述第一换热单元和所述间隔件之间形成第一烟气流道；所述间隔件和所述壳体的侧壁之间形成第二烟气流道；所述第二烟气流道连通在所述第一烟气流道的下
游；所述第一换热单元还设有将所述第一烟气流道和所述燃烧室连通的连通烟气流道。
22.作为一种优选的实施方式，所述第一烟气流道内烟气的流动方向和所述第二烟气流道内的烟气方向相反。
23.作为一种优选的实施方式，所述间隔件为套设在所述第一换热单元和所述第二换热单元之间的间隔筒。
24.作为一种优选的实施方式，所述第二烟气流道的上端与所述第一烟气流道的上端相连通；所述第二烟气流道的下端与排烟结构相连通。
25.作为一种优选的实施方式，所述排烟结构包括设置于所述壳体下端的集烟腔、以及连通所述集烟腔的排烟口；所述集烟腔内设有支撑部；所述支撑部支撑在所述集烟腔的顶壁和底壁之间。
26.作为一种优选的实施方式，所述排烟口的面积在所述第二烟气流道的下端的出烟口的面积的0.5倍以上。
27.作为一种优选的实施方式，每个所述内换热盘管筒包括多个沿轴向层叠的换热管环；相邻两个所述内换热盘管筒的轴向间隙相错开。
28.作为一种优选的实施方式，在轴向上相邻的两个换热管环之间的轴向间隙在1.5毫米以上。
29.作为一种优选的实施方式，所述第二换热单元连通有靠近或位于所述壳体底部的进水端。
30.作为一种优选的实施方式，所述壳体设置有靠近或位于所述壳体顶部的流体输出端；所述流体输出端与所述第一换热单元相连通；所述壳体的顶部还设有将所述第二换热单元和所述第一换热单元相连通的连通管。
31.作为一种优选的实施方式，所述间隔件将所述壳体间隔形成容纳所述第一换热单元的内容纳空间、以及容纳所述第二换热单元的外容纳空间；所述外容纳空间的下端还连通有冷凝水排出结构。
32.作为一种优选的实施方式，所述冷凝水排出结构还与所述内容纳空间相连通。
33.作为一种优选的实施方式，所述壳体包括筒状主体、以及固定盖合在所述筒状主体两端的上端盖和下端盖；所述第一换热单元和所述第二换热单元被限制定位在上端盖和下端盖之间；所述下端盖上设有将所述外容纳空间与所述冷凝水排出结构相连通的第一连通孔、以及将所述内容纳空间与所述冷凝水排出结构相连通的第二连通孔。
34.作为一种优选的实施方式，所述第二连通孔位于所述第一换热单元的正下方。
35.作为一种优选的实施方式，所述下端盖上设有容纳所述第一换热单元的下端的容纳槽；所述第二连通孔通入所述容纳槽。
36.一种热水锅炉，包括：如上任意一项实施方式所述的换热装置。
37.一种蒸汽发生设备，包括：如上任意一项实施方式所述的换热装置。
38.有益效果：
39.本发明一个实施例的换热装置在第一换热单元外套设第二换热单元，并且，所述第一换热单元通过无翅片换热管螺旋形成；所述第二换热单元通过翅片换热管螺旋形成，进而通过无翅片换热管形成的第一换热单元先于翅片换热管形成的第二换热单元与高温烟气接触，并与高温烟气换热将高温烟气降温，避免翅片换热管直接与最上游的高温烟气
接触而被高温烟气所损坏，提升了设备使用可靠性，保证了设备使用寿命，延长维护周期。
40.本发明一个实施例所提供的换热装置通过在壳体内设置将第一换热单元和第二换热单元间隔的间隔件，通过间隔件在壳体内部形成内外相间隔的内外容纳空间，进而可以延长烟气流动路径，提升换热效果，并且方便布置相套设的第一换热单元和第二换热单元，有利于减小设备体积，快速产出蒸汽。
41.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。
42.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
43.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1是本发明一个实施例提供的蒸汽发生设备剖面示意图；
46.图2是图1的换热装置主视图；
47.图3是图2的侧视图；
48.图4是图2的立体视图；
49.图5是图3的a
‑
a剖视图；
50.图6是图5的局部示意图；
51.图7是图1的部分示意图；
52.图8是图1的换热单元剖面示意图；
53.图9是图1的换热单元立体结构示意图；
54.图10是图1的排烟结构示意图；
55.图11是图1的侧视图；
56.图12是图10的主视图；
57.图13是本发明一个实施例提供的热水锅炉的换热装置的剖面示意图；
58.图14是图13的第一换热单元的剖面示意图；
59.图15是图13的部分放大图；
60.图16是图13的第一换热单元和第二换热单元的剖面示意图；
61.图17是图15的正视图。
62.附图标记说明：100、壳体；101、上端盖；102、下端盖；110、进水端；120、流体输出端；130、流体输出端；140、流体输入端；150、连通管；180、内容纳空间；190、外容纳空间；200、排烟结构；201、排烟口；202、集烟腔；203、冷凝水排出口；205、底壁；210、支撑部；300、支撑座；400、燃烧器；500、风机；
63.f1、轴向；f2、径向；
64.1、燃烧室；2、第一换热单元；20、内换热盘管筒；21、第一内换热盘管筒；22、第二内换热盘管筒；25、换热管环；3、第二换热单元；30、外换热盘管筒；31、翅片换热管；4、间隔件；5、第一烟气流道；6、第二烟气流道；61、出烟口；7、连通烟气流道；8、上定位盒；81、上容纳槽；9、隔热板；10、下定位盒；1011、下容纳槽。
具体实施方式
65.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
66.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
67.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
68.请参阅图1至图12，本发明一个实施例提供一种换热装置，该换热装置适用于但不限于诸如蒸汽锅炉的蒸汽发生设备或者热水锅炉的燃气热水设备中。其中，该换热装置的容积在30l以下。在应用于蒸汽发生设备的实施例中，该换热装置可以快速将被加热介质升温130摄氏度以上，例如输入水的温度为20摄氏度，输出的蒸汽温度为180度，经过换热装置温升为160摄氏度。
69.如图13至图17所示，在应用于热水锅炉的实施例中，该换热装置可以快速将水流升温30摄氏度以上，例如输入水的温度为20摄氏度，输出的热水温度为60度，经过换热单元温升为40摄氏度。
70.在本实施例中，该换热装置包括：壳体100；位于所述壳体100内的第一换热单元2和第二换热单元3。具体的，所述第一换热单元2所围绕的内部空间被配置为燃烧室1。燃烧器400位于壳体100内的燃烧室1中进行燃烧，形成高温烟气。所述第二换热单元3围绕在所述第一换热单元2外。第一换热单元2和第二换热单元3通过与高温烟气进行换热，将内部的流体加热形成蒸汽。
71.所述第二换热单元3和所述第一换热单元2之间设置间隔件4。沿被加热介质流向，第二换热单元3连通在第一换热单元2上游。第一换热单元2相对于第二换热单元3更接近燃烧器400，相应的，沿烟气流动方向，第一换热单元2位于第二换热单元3上游。
72.如图1所示，燃烧器400为全预混燃烧器400。在燃烧器400的上游(例如：设置在燃烧器400的上方)连通有风机500以及预混装置。通过预混装置将空气与燃气按照期望比例进行混合，通过风机500送到燃烧器400中，在燃烧室1中点燃进行燃烧。
73.如图1至图12，在蒸汽发生设备的实施例中，第一换热单元2中的水从液体向蒸汽
转变，形成汽水混合区域，并输出水蒸汽。水先进入到第二换热单元3中进行预热，再进入到第一换热单元2中进行蒸发和过热，使得水形成水蒸汽，并将水蒸汽进行输出。如图13至图17，在热水锅炉的实施例中，冷水先进入到第二换热单元3中进行预热，再进入到第一换热单元2中进行继续加热，使得水达到目标温度进行输出。
74.在本实施例中，所述第一换热单元2和所述间隔件4之间设有第一烟气流道5。所述间隔件4和所述壳体100之间形成第二烟气流道6。所述第二烟气流道6连通在所述第一烟气流道5的下游。所述第一换热单元2设有将所述第一烟气流道5和所述燃烧室1连通的连通烟气流道7。高温烟气经过连通烟气流道7进入到第一烟气流道5中，在第一烟气流道5中流动后进入到第二烟气流道6中，最后被排出。
75.本实施例所提供的换热装置通过设有第一烟气流道5、第二烟气流道6以及连通烟气流道7，进而提升烟气与第一换热单元2和第二换热单元3的换热管的接触面积，提升换热效率，达到节能高效、可靠性高的效果，实现水蒸汽或热水的快速产生。并且，该换热装置还能降低换热装置的体积。
76.在本实施例中，壳体100的内部圆柱形腔体。所述间隔件4为筒状间隔板，可以为间隔筒。该间隔筒为圆筒结构。间隔件4将壳体100内部分隔形成内容纳空间180和外容纳空间190。其中，第一换热单元2和燃烧器400位于内容纳空间180中，第二换热单元3位于外容纳空间190中。
77.在外容纳空间190中，第二换热单元3的外侧的空间形成第二烟气流道6，第二烟气流道6的上端为烟气输入端，下端为烟气排出端，使得烟气在整体上从上向下流动，与第二换热单元3进行充分换热。
78.第一换热单元2位于内容纳空间180中，并在其换热管间形成筒间间隙l2与轴向间隙l1，借此增加与烟气的接触换热面积，提升换热效率。第一换热单元2与间隔筒的内壁之间间隔一定距离，形成第一烟气流道5。
79.在其他实施例中，该间隔件4可以为锥形筒。第一换热单元2的盘管环数从上之下逐渐减小，其纵截面可以为倒锥形结构，相应的，第二换热单元3的盘管环数从上之下逐渐增大，其纵截面可以为正锥形结构，二者环套形成一大致为矩形的截面形状，相应的，第一烟气流道5和第二烟气流道6为位于锥形筒内外两侧的相平行的内外倾斜流道。
80.在本实施例中，第二烟气流道6间隔环绕在第一烟气流道5外。第二烟气流道6沿其整体烟气流向的一端与第一烟气流道5的一端相连通，第二烟气流道6的另一端为出烟口61，向外输出换热后的烟气。进一步的，第一烟气流道5和第二烟气流道6的烟气方向大致与燃烧室1的延伸方向(长度方向)相平行。
81.本实施例的换热装置通过设有连通烟气流道7，可以提升第一换热盘管参与换热的换热面积。本实施例中，燃烧室1和第一烟气流道5位于第一换热单元2的内外两侧，保证第一换热单元2内外两侧与烟气充分接触，保证换热效率，连通烟气流道7位于第一换热盘管的换热管的上下(轴向f1)两侧，使得第一换热单元2的换热管上下两侧同样可以与烟气进行充分接触，增加换热装置与烟气的换热面积，提升换热效率，进而无需增加盘管长度，有利于减小换热装置的体积。
82.为缩减换热装置的体积并提升换热效果，烟气自所述第一烟气流道5流入所述第二烟气流道6的流动方向改变150度以上，如此降低烟气流速，提升烟气与换热单元的换热
效果。较佳的，所述第一烟气流道5和所述第二烟气流道6的延伸方向相平行。所述第一烟气流道5内的烟气流动方向和所述第二烟气流道6内的烟气流动方向相反。所述间隔件4围绕在所述第一换热单元2和所述第二换热单元3之间。所述第一烟气流道5沿着所述间隔件4的内壁面延伸。所述第二烟气流道6沿着所述间隔件4的外壁面延伸。
83.在其他实施例中，第一烟气流道5和第二烟气流道6也可以不平行。例如，第一烟气流道5和第二烟气流道6一为竖直流道，另一为斜向流道，或者，二者均为斜向流道。第一烟气流道5和第二烟气流道6的烟气方向呈一定夹角，二者的连通处为烟气拐弯位置。烟气在第一烟气流道5和第二烟气流道6的连通处改变流动方向，避免烟气流动过快，提升换热效果，并且，使得第二烟气流道6间隔环绕在第一烟气流道5外，缩减换热装置的体积。
84.在本实施例中，换热装置的燃烧器400可以为立式燃烧器400，也可以为卧式燃烧器400。在本实施例中，该燃烧器400为立式燃烧器400，方便换热单元(第一换热单元2和第二换热单元3)定位安装在壳体100内，而无需进行径向f2的支撑定位。
85.在本实施例中，所述燃烧室1沿轴向f1延伸。所述燃烧室1的延伸方向与竖直方向相平行。立式燃烧器400位于燃烧室1中，轴向f1同样为竖直方向或与竖直方向相平行。所述间隔件4为圆筒状。间隔件4可以为固定在壳体100内的间隔筒。所述第一烟气流道5设置在所述间隔件4与所述第一换热单元2之间沿轴向f1延伸。第一烟气流道5位于间隔件4和第一换热单元2之间的直筒结构的流道。所述第二烟气流道6设置在所述间隔板和所述壳体100之间沿轴向f1延伸。连通烟气流道7的整体烟气方向大致沿径向f2流动。较佳的，连通烟气流道7与所述第一轴向f1烟气流道的整体烟气方向相垂直。
86.具体的，第一换热单元2和第二换热单元3为换热管螺旋延伸形成。其中，所述第一换热单元2包括至少一个内换热盘管筒20。第二换热单元3包括至少一个外换热盘管筒30。沿被加热介质流动方向，位于最内侧的内换热盘管筒20连通在其他内换热盘管筒20的上游。在壳体100内部，多个内换热盘管筒20从内向外依次串联。单个内换热盘管筒20可以为一换热管从上至下不间断螺旋延伸形成。内换热盘管筒20整体为圆柱状(或圆筒状)，从上至下外径和内径相同的圆筒结构。较佳的，第一换热单元2可以包括一个或两个或三个内换热盘管筒20。
87.进一步地，每个所述内换热盘管筒20包括多个沿轴向f1层叠的换热管(螺旋)环。该换热管环25并不是封闭环，而是换热管螺旋延伸180度所形成的螺旋结构，该螺旋结构在水平面上投影为封闭环形。其中，多个换热管环25从上至下依次连通，形成螺旋状构造。
88.如图8或图14所示，所述连通烟气流道7包括：位于沿轴向f1(在轴向f1上)相邻两个所述内换热盘管环之间的轴向间隙l1。所述连通烟气流道7还包括：沿径向f2(在径向f2上)相邻两个所述内换热盘管筒20之间具有筒间间隙l2。所述筒间间隙l2将相邻两个所述内换热盘管筒20的轴向间隙l1相连通。
89.进一步地，换热管环25或内换热盘管筒20或外换热盘管筒30在水平面的投影为圆形，在其他实施例中，换热管环25或内换热盘管筒20或外换热盘管筒30在水平面的投影也可以为矩形或其他形状。
90.在本实施例中，第一换热单元2的换热管环25之间具有间隔间隙(轴向间隙l1)。通过该间隔间隙为换热管的形变提供形变空间，避免形成硬接触而损坏设备。并且，通过设有该间隔间隙，可以形成大致沿径向f2的连通烟气流道7，增加第一换热单元2与烟气的换热
面积，提升换热效率，降低换热单元的体积，进而将蒸汽发生设备的容积维持在期望值以下，不易容量超标，且无需节能器辅助。
91.进一步地，第一换热单元2的间隔间隙(轴向间隙l1)沿轴向f1的长度在1.5mm以上，如此可以避免管间堵塞，方便烟气流通，同时与烟气下游的翅片换热管31相配合，保证换热效率。
92.为具有较佳的系统可靠性，保证设备的使用寿命，第一换热单元2围绕燃烧室1的内换热面为无翅片换热面，以承受高温烟气的高温。其中，位于最内侧的内换热盘管筒20为无翅片换热管沿轴向f1螺旋延伸形成。
93.具体的，第一换热单元2内部流体已被第二换热单元3进行预热，进而其吸热能力降低，换热管表面的温度难以降低，如采用翅片换热管31容易损坏，为确保设备使用寿命，第一换热单元2采用无翅片换热管形成。
94.在本实施例中，第一换热单元2中的至少部分(长度)的换热管为无翅片换热管，第二换热单元3中的至少部分换热管为翅片换热管31，以提升换热效率。进一步地，所述第一换热单元2的换热盘管为不锈钢材质；所述第二换热单元3的换热盘管为不锈钢翅片管。
95.本实施例的换热装置通过无翅片换热管先于翅片换热管31与高温烟气进行换热，进而烟气流动至翅片换热管31时已被降温，利用翅片换热管31将烟气与水进行充分换热，将水预热，并避免翅片换热管31被高温烟气所损坏，提升了设备使用可靠性，保证了设备使用寿命，延长维护周期。
96.其中，翅片换热管31在外容纳空间190中，与间隔筒的外壁以及壳体100的内壁之间可以接触，通过翅片间的间隙将换热管上下连通，供烟气通过。翅片换热管31也可以与间隔筒的外壁以及壳体100的内壁互不接触。为降低换热装置的体积，翅片换热管31(第二换热单元3)与间隔筒的外壁和/或壳体100的内壁之间的间隙在5mm以内。
97.为保证换热效率，所述第二换热单元3包括位于所述第二烟气流道6内的沿轴向f1螺旋延伸的翅片盘管或波纹管。在本实施例中，第二换热单元3通过翅片换热管31螺旋延伸形成。
98.在本实施例中，沿轴向f1相邻两个所述内换热盘管环之间设有轴向间隔件，通过设置轴向间隔件可以保证轴向间隙l1的均匀度。其中，轴向间隔件可以为相邻两个内换热盘管环之间的间隔条。在内换热盘管筒20上设有与换热管一同螺旋不间断延伸的轴向间隙l1。在轴向间隙l1内设有多个间隔条。该间隔条可以为不锈钢材质，避免在高温烟气下发生形变。
99.为提升烟气扰流，增强换热效果，相邻两个所述内换热盘管筒20的至少部分(长度或数量)的轴向间隙l1相错开，或者，一部分轴向间隙l1相错开。每个所述内换热盘管筒20包括多个沿轴向层叠的换热管环25。相邻两个所述内换热盘管筒20的轴向间隙l1相错开。为降低烟阻，保证换热效率，在轴向上相邻的两个换热管环25之间的轴向间隙l1在1.5毫米以上。
100.如图5或图14中，箭头示出了连通烟气流道7中的烟气流向，在第一内换热盘管筒21上部的轴向间隙l1沿径向f2与第二内换热盘管筒22的换热管相对，第一内换热盘管筒21的轴向间隙l1所流出的烟气会碰撞到第二内换热盘管筒22的换热管内侧壁会向上或向下流动，再从第二内换热盘管筒22的轴向间隙l1中流出进入到第一烟气流道5中，并沿着间隔
筒的内壁沿轴向f1向上流动。
101.进一步地，至少两个所述内换热盘管筒20的内换热盘管的被加热介质过流面积不同。其中，被加热介质过流面积为换热管的内横截面积。在本实施例中，为提升设备的运行稳定性，位于外侧的内换热盘管筒20的被加热介质过流面积大于位于内侧的内换热盘管筒20的被加热介质过流面积。位于外侧的内换热盘管筒20相较于其内侧的内换热盘管筒20，其内部流体逐渐开始汽化形成水蒸汽，内部流体体积增大，进而外侧的内换热盘管筒20的被加热介质过流面积更大可以适应流体的体积变化，降低管道阻力，提升设备的运行稳定性和可靠性。
102.在蒸汽发生设备的实施例中，在至少两个内换热盘管筒20中，位于外侧的内换热盘管筒20的换热管的内横截面积大于位于内侧的内换热盘管筒20的换热管的内横截面积。更具体的，在相邻两个内换热盘管筒20中，位于外侧的内换热盘管筒20的换热管的内横截面积为位于内侧的内换热盘管筒20的换热管的内横截面积的1.1倍
‑
3.1倍。
103.在热水锅炉的实施例中，考虑到热水锅炉的水在加热过程中并未发生相变，整体以热水的方式进行输出。因此，在该实施例中，至少两个所述内换热盘管筒20的内换热盘管的水流过流面积相同。其中，水流过流面积为换热管的内横截面积。
104.在其他的实施例中，为提升设备的运行稳定性，位于外侧的内换热盘管筒20的水流过流面积可以大于位于内侧的内换热盘管筒20的水流过流面积。位于外侧的内换热盘管筒20相较于其内侧的内换热盘管筒20，其内部流体温度更高，内部流体体积增大，进而外侧的内换热盘管筒20的水流过流面积更大可以适应流体的体积变化，降低管道阻力，提升设备的运行稳定性和可靠性。
105.进一步地，为适应加热后流体体积的变化，所述第一换热单元2的换热管的内横截面积大于或等于所述第二换热单元3的换热管的内横截面积。
106.在本实施例中，所述第一换热单元2包括：相套设的两个内换热盘管筒20。其中，每个所述内换热盘管筒20为无翅片换热管沿轴向f1螺旋延伸形成。其中，无翅片换热管可以为光管，或者压纹管，或者波纹管。较佳的，无翅片换热管为光管结构，以避免翅片被高温损坏，影响设备使用寿命。
107.两个内换热盘管筒20可以为第一内换热盘管筒21和套设在第一内换热盘管筒21外的第二内换热管筒。其中，第二内换热管筒的(换热管的)被加热介质过流面积大于第一内换热管筒的(换热管的)被加热介质过流面积。在图5、图8中可以看出，第二内换热管筒22的管径大于第一内换热管筒21的管径，并大于外换热盘管筒30的管体的管径。第二内换热管筒22的内径大于第一内换热管筒21的内径，并大于外换热盘管筒30的管体的内径。
108.在热水锅炉的实施例中，如图14所示，至少两个所述内换热盘管筒20的换热管的内横截面积相等。进一步地，所有所述内换热盘管筒20的换热管的内横截面积相等。如图16所示，外换热盘管筒30的换热管的内横截面积与内换热盘管筒20的换热管的内横截面积相等。
109.在本实施例中，所述第一烟气流道5在轴向f1的一端与所述第二烟气流道6的一端相连通。所述第二烟气流道6的另一端与排烟结构200相连通。如图1所示，第一烟气流道5的上端和第二烟气流道6的上端相连通。第二烟气流道6的下端与排烟结构200相连通。第二烟气流道6或外容纳空间190的下端的出烟口61为环形，直接通入其下方的集烟腔202中。同
时，该出烟口61同样为第二烟气流道6的冷凝水排出口203。
110.在蒸汽发生设备的实施例中，第二换热单元3中的流体温度较低，进而在外容纳空间190中容易形成冷凝水。第一换热单元2所流入流体为经第二换热单元3预热后的流体，并且温升更大，甚至超过100摄氏度，基于第一换热单元2内部流体更高的温度，在内容纳空间180中不易形成冷凝水，进而在内容纳空间180所覆盖范围的下端盖102可以不设置冷凝水排出结构。
111.如图15、图17所示，在热水锅炉的实施例中，虽然第一换热单元2所流入流体为经第二换热单元3预热后的流体，但热水锅炉的第一换热单元2所排出的依然为热水，其输出水温不超过100摄氏度，通常不超过70摄氏度，进而第一换热单元2在内容纳空间180中的温度(相对有烟气温度)依然处于较低的状态，从而同样会产生冷凝水，进而所述冷凝水排出结构还与所述内容纳空间相连通。
112.在本实施例中，为保证换热效率，保证排烟效果，避免烟阻过大而影响蒸汽产生，所述排烟结构200的最小有效烟气流通面积大于或等于所述第二烟气流道6的最小有效烟气流通面积的一半。
113.所述壳体100的下端设有排烟结构200。排烟结构200的下端还设有支撑座400。通过支撑座400将蒸汽发生设备进行支撑。所述第二烟气流道6的下端与所述排烟结构200相通。进一步地，排烟结构200还可以作为冷凝水排出结构，以收集第二烟气流道6中的冷凝水，并向外排出。当然，在其他实施例中，该换热装置还可以额外设置冷凝水排出结构，与第二烟气流道6的下端相连通。
114.在本实施例中，所述排烟结构200包括设置于所述壳体100下端的集烟腔202、以及连通所述集烟腔202的排烟口201。所述集烟腔202内设有支撑部210。所述支撑部210支撑在所述集烟腔202的顶壁和底壁205之间。集烟腔202为环形腔体，围绕在支撑部的周侧。所述排烟口201的面积在所述第二烟气流道6的下端的出烟口61的面积的0.5倍以上。为方便将冷凝水排出，集烟腔202的底壁205为倾斜底壁。
115.如图11所示，集烟腔202的底壁205朝向排烟口201逐渐向下倾斜。在集烟腔202的底壁205靠近所述排烟口201的位置还设有冷凝水排出口203。较佳的，冷凝水排出口203位于集烟腔202底壁205的最低位置，以方便将冷凝水全部排出，防止积液。
116.在本实施例中，支撑部210可以为大致位于集烟腔202中心位置的支撑柱。在其他实施例中，支撑部210还可以为分散在集烟腔202中不同位置的支撑杆或其他形状的支撑结构，以维持排烟结构200的结构稳定性，以及提供更高的烟气过流面积，方便烟气从换热装置中排出，维持壳体100内部的高效换热的稳定进行。
117.在本实施例中，所述壳体100包括筒状主体、以及固定盖合在所述筒状主体两端的端盖(上端盖101和下端盖102)。上端盖101和下端盖102可以通过法兰固定连接在筒状主体的上下两端。所述端盖的内侧设有隔热板9。进一步地，为提供较佳的隔热保温效果，所述隔热板9和所述端盖之间设有空气间隔层。
118.如图4所示，所述壳体100设置有靠近或位于所述壳体100底部的进水端110。所述进水端110与所述第二换热单元3相连通。第二换热单元3的下端为进水端110。进水端110可以为螺纹接头或法兰接头。所述壳体100设置有靠近或位于所述壳体100顶部的流体输出端120。所述流体输出端120与所述第一换热单元2相连通。所述壳体100的顶部还设有将所述
第二换热单元3和所述第一换热单元2相连通的连通管150。连通管150设置在壳体100的上端盖101上。
119.第二换热单元3中的水(被加热介质)的整体流向为从下向上，第二烟气流道6中的整体烟气流向为从上向下，二者流向相反，提升第二换热单元3的预热效果。第二换热单元3的上端为流体输出端130，与第一换热单元2的上端的流体输入端140通过壳体100外的连通管150相连通。第一换热单元2的上端的流体输入端140为最内侧的内换热盘管筒20的上端。最内侧的内换热盘管筒20(第一内换热盘管筒21)的被加热介质整体从上至下流动，并在底部与第二内换热盘管筒22相连通，流入到第二内换热盘管筒22。第二内换热盘管筒22的上端具有流体输出端120，并从上端盖101伸出，向外输出蒸汽或热水。
120.如图13至图17所示，在热水锅炉的实施例中，为实现内容纳空间180中的冷凝水的排出，所述下端盖102上设有将所述外容纳空间190与所述冷凝水排出结构相连通的第一连通孔(如图2所示，出烟口61同样为第一连通孔)、以及将所述内容纳空间180与所述冷凝水排出结构相连通的第二连通孔15。如图13所示，所述下端盖102上设有容纳所述第一换热模块2的下端的容纳槽1011(图中为下容纳槽1011)。所述第二连通孔15通入所述容纳槽1011。
121.如图14、图17所示，所述端盖内侧还设有容纳槽(上容纳槽81、下容纳槽1011)。所述第一换热模块2和所述第二换热模块3被限制在上容纳槽81和下容纳槽1011之间。上容纳槽81和下容纳槽1011固定安装在隔热板9上。容纳槽(81、1011)为环状的u形槽结构。第一换热模块2和第二换热模块3的端部可以伸入到容纳槽的上容纳槽81、下容纳槽1011中。第二连通孔15将下端盖穿过，将集烟腔202与容纳槽1011相连通。多个第二连通孔15与下容纳槽1011的底部相通，并沿着圆周方向均匀排布。当然，至少一个第二连通孔15可以连通下容纳槽1011的最低位置。
122.在本实施例中，所述下端盖102上设有容纳所述第一换热单元2的下端的容纳槽1011。所述第二连通孔15通入所述容纳槽1011。具体的，所述端盖101、102内侧还设有定位盒(上定位盒8、下定位盒10)。定位盒固定在端盖的内侧。定位盒8、10提供容纳槽81、1011。上定位盒8提供上容纳槽81，下定位盒10提供下容纳槽1011。
123.所述第一换热单元2和所述第二换热单元3被限制在上定位盒8和下定位盒10之间。上定位盒8和下定位盒10固定安装在隔热板9上。定位盒(8、10)为环状的u形槽结构。第一换热单元2和第二换热单元3的端部可以伸入到定位盒的上容纳槽81、下容纳槽1011中。
124.在本实施例中，所述壳体100内还设有承托所述第一换热单元2的承托结构。承托结构可以为设置在下定位盒10的撑托板。撑托板可以(随处于最下位置的换热管)螺旋延伸设置在下定位盒10的内壁上，将最下的换热管进行承托，避免最下的换热管悬空，而导致换热单元发生形变，影响换热效果。第一换热单元2的下端落座在下定位盒10内，第一换热单元2的下端的内外两侧可以与下定位盒10的内壁进行贴合，进而对第一换热单元2进行径向f2限位。
125.请继续参阅图1至图12，本发明还有一个实施例提供一种蒸汽发生设备，包括：壳体100；第一换热单元2；围绕在所述第一换热单元2外的第二换热单元3。
126.在本实施例中，所述第一换热单元2所围绕的内部空间被配置为用于燃烧器400进行燃烧的燃烧室1。沿被加热介质流动方向，所述第二换热单元3连通在所述第一换热单元1的上游。进一步地，所述壳体100内还设有间隔件4。所述间隔件4将所述壳体100内部间隔形
成容纳所述第一换热单元2的内容纳空间180、以及容纳所述第二换热单元3的外容纳空间190。所述外容纳空间190与所述内容纳空间180相连通。沿烟气流动方向，所述外容纳空间190连通在所述内容纳空间180的下游。
127.其中，第一换热单元和第二换热单元、间隔件可以采用如上实施例的换热装置的第一换热单元和第二换热单元。较佳的，该蒸汽发生设备可以具有上述实施例中的换热装置。筒状燃烧器400位于该换热装置所限定的燃烧室1内。
128.本实施例所提供的蒸汽发生设备通过在壳体内设置将第一换热单元和第二换热单元将壳体内部形成内外相间隔的空间，延长烟气流动路径，提升换热效果，并且方便布置相套设的第一换热单元和第二换热单元，有利于减小设备体积，快速产出蒸汽。
129.请参阅图13至图17，本发明还有一个实施例提供一种热水锅炉，包括：如上任意一项实施例中所述的换热装置。
130.本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
131.除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
132.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
133.多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
134.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。