低氮氧化物燃燒器及采用該燃燒器的燃氣熱水設備的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種燃燒器，其包括殼體、導流板和多孔纖維罩。殼體沿縱長方向延伸設置，其內設有燃燒室，在殼體的一側靠近燃燒室的底壁處、沿縱長方向分布有若干進氣口。導流板收容在燃燒室內并位于若干進氣口的上方，用于導引通過進氣口進入的燃氣和空氣。多孔纖維罩位于導流板上方，用于供空氣與燃氣的混合氣體在其多孔纖維介質上燃燒。由于燃燒器采用了導流板，通過導流板對從進氣口進入的燃氣和空氣進行導引而使兩者能夠充分混合，從而確保在多孔纖維罩上的燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。
【專利說明】
低氮氧化物燃燒器及采用該燃燒器的燃氣熱水設備
技術領域
[0001]本發明屬于燃燒設備領域，具體涉及一種燃燒器以及采用該燃燒器的燃氣熱水設備。
【背景技術】
[0002]燃氣熱水設備，如燃氣熱水器或燃氣鍋爐中通常設置有的燃燒器和熱交換器。燃燒器在燃燒過程中會產生廢氣，并會被排放到大氣中。廢氣通常包含有對人體和大氣有影響的成分，如一氧化碳(CO)或氮氧化物(NOx)等。隨著生活水平以及對環境保護意識的提高，人們越來越重視家用燃氣具中有害氣體的排放。其中一氧化碳的排放早已為人們所關注，并且大量燃氣具的生產廠家也采取相應的措施來降低一氧化碳的排放，然而，對于氮氧化物的排放卻尚未引起足夠的重視。
[0003]經研究分析表明，氮氧化物的毒性要大于一氧化碳，并且長期的排放會對大氣引發兩方面的污染:酸雨和光化學煙霧(Photochemical Smog)。在我國已經制定的民用燃氣具的氮氧化物排放標注中，最高級即國標五級要求氮氧化物濃度上限為70毫克/千瓦小時(mg/kff.h)。目前用來降低民用燃氣具的氮氧化物排放方式主要有，濃淡燃燒技術、采用火焰冷卻體的燃燒器、或采用金屬纖維表面燃燒的燃燒器等。
[0004]其中，金屬纖維燃燒器是指以特種金屬纖維作為燃燒表面。這種金屬纖維可以通過燒結的方式制成具有立體網狀結構的多孔板材，或通過編制方式制成柔軟的通透性織物。由于金屬纖維的均勻透氣性，使得燃燒穩定并分布均勻，從而避免局部高溫的存在，進而抑制了氮氧化物的生成。
[0005]歐洲專利EP O 157 432 BI和EP O 628 146 BI均揭示了類似地金屬纖維燃燒器。其中，燃燒器要提供按特定比例均勻預混的燃氣與空氣混合物，可燃混合物在金屬纖維表面進行燃燒。燃燒以兩種方式進行，即在金屬纖維內部進行燃燒的熱輻射方式，和在織物上方燃燒的藍焰方式。如何精密地調節和控制，來保證燃氣和空氣的充分混合，使燃燒更充分，從而有效降低氮氧化物的排放，是本領域技術人員長久以來一直渴望解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種燃燒器，其可確保燃氣和空氣充分混合，使燃燒更充分，從而有效降低氮氧化物的排放。
[0007]本發明的目的還在于提供一種采用上述燃燒器的燃氣熱水設備。
[0008]為實現上述發明目的之一，本發明提供一種燃燒器，其包括殼體、導流板和多孔纖維罩。殼體沿縱長方向延伸設置，其內設有燃燒室，在殼體的一側靠近燃燒室的底壁處、沿縱長方向分布有若干進氣口。導流板收容在燃燒室內并位于若干進氣口的上方，用于導引通過進氣口進入的燃氣和空氣。多孔纖維罩位于導流板上方，用于供空氣與燃氣的混合氣體在其多孔纖維介質上燃燒。
[0009]作為本發明的進一步改進，導流板在垂直于縱長方向的橫寬方向上伸展，其包括朝向燃燒室的底壁延伸的阻擋部，以用來阻擋通過進氣口進入的燃氣和空氣，從而利于燃氣和空氣混合。
[0010]作為本發明的進一步改進，導流板還包括自阻擋部朝向燃燒室的底壁傾斜延伸出的端部，從而在橫寬方向上，端部與燃燒室底壁共同構成收縮通道以產生文丘里效應。
[0011]作為本發明的進一步改進，在燃燒室內，相對于若干進氣口的一側設有擾流板，擾流板朝向導流板、并朝背離燃燒室底壁的方向延伸;擾流板的末端和導流板的端部的末端共同定義供燃氣和空氣的混合氣體通過的出氣口。
[0012]作為本發明的進一步改進，擾流板的末端沿縱長方向上設有若干凹口。
[0013]作為本發明的進一步改進，該燃燒器還包括設于燃燒室內、并位于導流板和多孔纖維罩之間的均流板。
[0014]作為本發明的進一步改進，均流板在橫寬方向上遠離出氣口的一側、沿縱長方向分布有若干均流孔。
[0015]作為本發明的進一步改進，該燃燒器還包括設置在進氣口側的限流板，該限流板上設有與若干進氣口對應的若干限流孔，且沿縱長方向，若干限流孔的孔徑呈規律性變化。
[0016]作為本發明的進一步改進，多孔纖維介質由若干金屬纖維通過燒結或編制的方式制成，每一金屬纖維的成分至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)。
[0017]為實現上述另一發明目的，本發明還提供一種燃氣熱水設備，其包括:
[0018]上述的燃燒器；以及
[0019]熱交換器，吸收燃燒器產生的熱量并將熱量傳遞給通過熱交換器的水流。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果是:由于燃燒器采用了導流板，通過導流板對從進氣口進入的燃氣和空氣進行導引而使兩者能夠充分混合，從而確保在多孔纖維罩上的燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發明的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發明的燃燒器一【具體實施方式】的立體分解示意圖；
[0023]圖2是圖1所示的燃燒器組裝后的立體示意圖，其中限流板被移除；
[0024]圖3是圖2所示的燃燒器部分剖開后的立體示意圖；
[0025]圖4是圖2所示的燃燒器剖視示意圖；
[0026]圖5是圖1所示的燃燒器的限流板的平面示意圖；
[0027]圖6是本發明的燃氣熱水設備一【具體實施方式】的平面示意圖，其中前蓋板被拆除以顯示其內部結構。
【具體實施方式】
[0028]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0029]燃氣熱水器和燃氣鍋爐都是以可燃氣體為燃料，如天燃氣、城市煤氣、液化氣、沼氣等，通過燃燒可燃氣體來加熱熱水以滿足用戶生活用水和/或中央供暖的需求。下述實施方式中將均以燃氣熱水器為例來對本發明進行說明，但本發明同樣可應用于燃氣鍋爐。
[0030]首先參照圖6所示的本發明的燃氣熱水設備的一【具體實施方式】。該燃氣熱水設備100包括外殼，收容在外殼中的煙罩73、熱交換器71、燃燒器1、風機72、以及延伸出外殼的進水管、出水管、和燃氣輸送管路等。
[0031]外殼通常可由若干蓋板拼接而成，如前蓋板、背板、頂蓋板、底蓋板、以及一對側蓋板。熱交換器71通常安裝在燃燒器I的上部，本實施方式中，熱交換器可采用翅片管式熱交換器，即熱交換器殼體內設置有多個翅片，一吸熱水管(未標示)迂回地穿過這些翅片，其兩頭分別與進水管和出水管連通。燃氣-空氣混合物在燃燒器殼體內燃燒，產生的熱量被熱交換器的翅片所吸收，并進一步傳遞給流經吸熱水管中的水，加熱后的水通過出水管傳遞給生活用水的水管，從而為用戶提供飲用、洗浴等生活用水。
[0032]風機72設置在燃燒器I下方一側，用于促進氣體對流，以提供燃燒所需的空氣，并促使煙氣排入煙罩73內。煙罩73扣在熱交換器71的頂部，用于收集燃燒器產生的煙氣(包含一氧化碳、氮氧化物等的廢氣)，并排放到外部。
[0033]參照圖1至圖3所示的本發明的燃燒器I的一【具體實施方式】。燃燒器I包括殼體10、收容在殼體10內的導流板20、均流板30、以及多孔纖維罩40。殼體10由金屬材料制成，其沿縱長方向延伸設置形成呈長方形的框架結構，包括一對前后面板11、一對側板13、以及由面板和側板定義的一燃燒室12。其中，前面板11上靠近頂部的位置處向燃燒室12內延伸出用于點火的電極(未標示)，如圖3所示，電極位于多孔纖維罩40的上方，以在多孔纖維罩的表面點火形成燃燒。前面板11的下部、在靠近燃燒室的底壁121位置處，沿縱長方向分布有若干進氣口 111。
[0034]導流板20包括一縱長延伸的板體，其收容在燃燒室12內并位于上述若干進氣口111的上方，用于在垂直于縱長方向的橫寬方向上導引通過進氣口 111進入的空氣和燃氣。配合參照圖4所示，導流板20在橫寬方向上伸展，其包括水平延伸的水平部21、自水平部21朝向燃燒室的底壁121傾斜延伸出的阻擋部22、以及自阻擋部22朝向燃燒室底壁121進一步傾斜延伸出的端部23。配合參照圖4中所示的氣體流向示意(如箭頭所示)，導流板的水平部
21、阻擋部22和燃燒室的左側側壁(未標示)、底壁121共同定義了一氣體混合腔(未標示)。通過進氣口 111噴射入的燃氣以及和燃氣一起進入的空氣被阻擋部22阻擋，而后在混合腔內混合。由于阻擋部22需要起到對氣流的阻擋作用，所以其相對于底壁121的傾斜度較小，甚至可以是垂直于底壁121。端部23相對于底壁121的傾斜度較阻擋部22相對于底壁121的傾斜度大，如此可以使端部23和燃燒室的底壁121共同構成收縮通道以產生文丘里效應，從而促使在混合腔內的氣流排出。由于文丘里效應的原理為本領域普通技術人員所熟知，所以
【申請人】在此不再予以贅述。本鄰域技術人員可輕易想到的是，水平部21和阻擋部22之間不一定采用折彎的方式，也可以通過圓弧過渡。
[0035]配合參照圖3所示，在燃燒室12內，相對于進氣口111的一側固定設有一擾流板14。該擾流板14朝向導流板20、并朝背離燃燒室底壁121的方向延伸。該擾流板14的末端在豎向上稍高于導流板端部23的末端，且兩者的末端共同定義了供燃氣和空氣的混合氣體通過的出氣口 112(如圖4所示)。在優選的實施方式中，擾流板14的末端沿縱長方向上設有若干凹口 141，混合氣流通過凹口 141時被擾動，從而達到進一步混合的效果。
[0036]均流板30設置在燃燒室12內、并位于導流板20和多孔纖維罩40之間，用于將排氣口 112排出的空氣與燃氣混合氣體均勻地分配到多孔纖維罩40。均流板30上沿縱長方向分布有供混合氣體通過的若干均流孔31。在優選的實施方式中，這些均流孔31設置于橫寬方向上遠離出氣口 112的一側，且每一均流孔31在橫寬方向上的延伸長度小于均流板30橫寬方向上的長度的三分之二。參照圖4所示的氣流分布(如圖4中導流板20和均流板30之間的箭頭所示)，通過這種結構，由出氣口 112排出的具有較高速度的混合氣體會首先遇到均流板30未開孔一側的阻擋而使氣流速度減弱，然后氣流沿橫寬方向彌漫并通過均流孔31勻速排出。如圖4中位于均流板20和多孔纖維罩40之間的箭頭所示，通過均流板30勻速排出的混合氣流均勻地流向多孔纖維罩40，從而確保在多孔纖維罩40的纖維介質內形成均勻地燃執
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[0037]配合參照圖4所示，多孔纖維罩40可移除地安裝在殼體內，并位于均流板30的上方，其具有由多孔纖維材質構成的多孔纖維板41。在優選的實施方式中，多孔纖維板41由極細金屬纖維制成，這種金屬纖維可以是由至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)等元素制成的合金鋼纖維，具體如歐洲專利EP O 157 432 BI所揭示。金屬纖維既可以燒結在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結構都提供了透氣性很強的均勻介質。由于金屬纖維的均勻透氣性，使得燃燒穩定并分布均勻，從而避免局部高溫的存在，進而抑制了氮氧化物的生成。
[0038]配合參照圖5所示，該燃燒器I還包括設置在進氣口 111 一側的一限流板50。該限流板上設有與若干進氣口 111對應的若干限流孔51，且沿縱長方向上，若干限流孔51的孔徑呈規律性變化。這是因為，配合參照圖6所示，風機71通常設置在燃燒器I的縱向一側，而越靠近風機71的進氣口 111通過的氣流速度越高，則單位時間內的進氣量就越大，這會使得在燃燒器的縱長方向上的燃氣和空氣的混合氣體分布的量不均勻，從而導致燃燒不均勻，進而易產生氮氧化物。通過設置限流板50，使越靠近風機71的限流孔51的孔徑越小，而越遠離風機的限流孔的孔徑越大，從而使進入燃燒器內的混合氣體在縱長方向上分布均勻。如圖5所示的實施方式中，如果風機71靠近限流板50的右側設置，則限流孔51的孔徑從右至左(如圖中箭頭方向)呈線性增加的規律變化。反之，如果風機71靠近限流板50的左側設置，則限流孔51的孔徑從左至右呈線性增加的規律變化。此外，如果風機71靠近限流板50的中間設置，則限流孔51的孔徑從中間向兩側呈線性增加的規律變化。
[0039]由于燃燒器采用了導流板，通過導流板對從進氣口進入的燃氣和空氣進行導引而使兩者能夠充分混合，從而確保在多孔纖維罩上的燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。經實驗測得，使用上述構造的、額定功率為27千瓦的燃燒器，采用G20(國際燃氣聯盟分類)天然氣作為燃氣，其氮氧化物的排放量為52毫克/千瓦小時，低于國標最高要求的70毫克/千瓦小時的排放標準。
[0040]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0041]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種燃燒器(I)，其特征在于，該燃燒器包括: 殼體(10)，沿縱長方向延伸設置，其內設有燃燒室(12)，在殼體的一側靠近燃燒室的底壁(121)處、沿縱長方向分布有若干進氣口( 111); 導流板(20)，收容在燃燒室內并位于所述若干進氣口(111)的上方，用于導引通過進氣口進入的燃氣和空氣； 多孔纖維罩(40)，位于所述導流板上方，用于供空氣與燃氣的混合氣體在其多孔纖維介質上燃燒。2.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:所述導流板在垂直于縱長方向的橫寬方向上伸展，其包括朝向燃燒室的底壁(121)延伸的阻擋部(22)，以用來阻擋通過所述進氣口(111)進入的燃氣和空氣，從而利于燃氣和空氣混合。3.根據權利要求2所述的燃燒器，其特征在于:所述導流板還包括自阻擋部(22)朝向燃燒室的底壁(121)傾斜延伸出的端部(23)，從而在橫寬方向上，所述端部(23)與燃燒室底壁(121)共同構成收縮通道以產生文丘里效應。4.根據權利要求3所述的燃燒器，其特征在于:在燃燒室內，相對于所述若干進氣口(111)的一側設有擾流板(14)，所述擾流板朝向導流板(20)、并朝背離燃燒室底壁(121)的方向延伸;所述擾流板(14)的末端和導流板的端部(23)的末端共同定義供燃氣和空氣的混合氣體通過的出氣口(112)。5.根據權利要求4所述的燃燒器，其特征在于:所述擾流板的末端沿縱長方向上設有若干凹口(141)。6.根據權利要求4所述的燃燒器，其特征在于:該燃燒器還包括設于燃燒室內、并位于導流板(20)和多孔纖維罩(40)之間的均流板(30)。7.根據權利要求6所述的燃燒器，其特征在于:所述均流板在橫寬方向上遠離出氣口(112)的一側、沿縱長方向分布有若干均流孔(31)。8.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:該燃燒器還包括設置在進氣口側的限流板(50)，該限流板上設有與所述若干進氣口(111)對應的若干限流孔(51)，且沿縱長方向，所述若干限流孔的孔徑呈規律性變化。9.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:所述多孔纖維介質由若干金屬纖維通過燒結或編制的方式制成，每一金屬纖維的成分至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)。10.一種燃氣熱水設備(100)，其特征在于，該設備包括: 如上述權利要求中任一項所述的燃燒器；以及 熱交換器(71)，吸收燃燒器產生的熱量并將熱量傳遞給通過熱交換器的水流。
【文檔編號】F24H1/10GK105927978SQ201610223055
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】楊曉東
【申請人】威能(無錫)供熱設備有限公司