燃烧器及燃气设备的制作方法

1.本实用新型涉及高温空气燃烧技术领域，特别涉及一种燃烧器及燃气设备。


背景技术：

2.高温空气燃烧(high temperature air combustion)技术是低氧稀释条件下的一种温和燃烧模式，又称mild燃烧。其主要燃烧特点是：反应速率低、局部释热少、热流分布均匀、燃烧峰值温度低、噪音低等。由于mild燃烧温度场更加均匀，燃烧峰值温度低，降低了热力型氮氧化物生成，相较于普通的燃烧方式，能够大幅度降低污染物nox和co的排放。
3.虽然高温空气燃烧具有上述诸多优点，但是，目前都是工业应用，并没有用于日常生活中。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种具有高温空气燃烧功能的燃烧器及燃气设备。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的一种燃烧器，包括：
6.壳体，形成有燃烧室；
7.预热燃烧器，用于点燃混合气体，以将所述燃烧室内的温度加热至预设温度；
8.第一预混合器，用于向所述预热燃烧器提供设定比例的混合气体；以及，
9.第二预混合器，形成有混合腔，所述混合腔用于分别接入燃气和空气并进行混合，并将混合气体喷射至所述燃烧室，使得所述燃烧室内进行高温空气燃烧反应。
10.在一实施例中，所述第一预混合器包括机壳及第一风机，所述机壳形成有进风风道、燃气流道及混合通道，所述混合通道与所述进风风道、燃气流道分别连通；
11.其中，所述第一风机设于所述混合通道。
12.在一实施例中，所述第二预混合器包括进风管道、燃气管道及第二风机，所述混合腔与所述进风管道、所述燃气管道分别连通；
13.其中，所述第二风机设于所述进风管道。
14.在一实施例中，所述第二预混合器还包括形成所述混合腔的外壳，所述外壳与所述第二风机可拆卸连接。
15.在一实施例中，所述燃烧室的侧部间隔布设有多个喷射口，所述混合腔通过所述喷射口向所述燃烧室喷射混合气体。
16.在一实施例中，所述燃烧器还包括分气结构，所述第二预混合器通过所述分气结构与多个所述喷射口一一对应连通。
17.在一实施例中，所述分气结构形成有分气腔，所述分气腔包括依次连通的第一腔室及第二腔室，所述第一腔室的进气口与所述第二预混合器连通，所述第二腔室的出气口与所述燃烧室连通；
18.其中，所述第二腔室沿气体流通方向呈渐扩设置。
19.在一实施例中，所述壳体还形成有与所述第一预混合器及所述燃烧室分别连通的
配气室；
20.所述预热燃烧器包括设于所述配气室的出气口处的燃烧组件。
21.在一实施例中，所述配气室具有邻近所述第一预混合器设置的进气腔段，所述进气腔段的通气面积沿气体流通方向呈渐大设置。
22.在一实施例中，所述燃烧组件包括金属纤维网。
23.在一实施例中，所述壳体包括形成所述配气室的第一壳体、以及形成所述燃烧室的第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体可拆卸连接。
24.在一实施例中，所述金属纤维网的外周侧部夹持限位在所述第一壳体与所述第二壳体之间的连接处。
25.在一实施例中，所述燃烧器还包括燃气组件，所述燃气组件包括进气管道及燃气比例阀，所述进气管道与所述第一预混合器、所述第二预混合器分别连通，所述燃气比例阀用以分别调节所述第一预混合器及所述第二预混合器的燃气流量。
26.在一实施例中，所述预热燃烧器为全预混燃烧器。
27.此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种燃气设备，包括换热器及如上所述的燃烧器，所述换热器通过所述燃烧器产生的热量制得热水。
28.在一实施例中，所述燃气设备包括燃气热水器或燃气壁挂炉。
29.本实用新型提供的技术方案中，第一预混合器向预热燃烧器提供设定比例的混合气体；预热燃烧器点燃混合气体后，在燃烧室内产生高温烟气；第二预混合器混合燃气和空气，并向燃烧室喷射混合气体，喷射的混合气体与高温烟气配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，既能保持燃烧室的温度，使得燃烧室内燃气自燃，又能稀释空气，使得燃烧室内的氧气浓度低于设定值，实现均匀温和燃烧。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
31.图1为本实用新型提供的燃烧器的一实施例的正视示意图；
32.图2为图1中a处的放大结构示意图；
33.图3为图1中的燃烧器的侧剖示意图；
34.图4为图3中b处的放大结构示意图。
35.附图标号说明：
[0036][0037][0038]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]
本实用新型的目的是利用高温空气燃烧的特性，设计新型的燃烧器，以及应用于燃气设备，使燃气设备能够有效减少co和nox的排放并降低燃气设备的噪音。
[0041]
本实用新型提供一种燃烧器，应用在燃气设备以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备，以下为方便理解，以应用于燃气壁挂炉为例。图1至图4为本实用新型提供的燃烧器的实施例。
[0042]
请参阅图1至图4，本实用新型提出的一种燃烧器包括壳体100、预热燃烧器110、第一预混合器120以及第二预混合器130，其中，所述壳体100形成有燃烧室101；所述预热燃烧器110用于点燃混合气体，以将所述燃烧室101内的温度加热至预设温度；所述第一预混合器120用于向所述预热燃烧器110提供设定比例的混合气体；所述第二预混合器130形成有混合腔131，所述混合腔131用于分别接入燃气和空气并进行混合，并将混合气体喷射至所述燃烧室101，使得所述燃烧室101内进行高温空气燃烧反应。
[0043]
本实用新型提供的技术方案中，第一预混合器120向预热燃烧器110提供设定比例的混合气体；预热燃烧器110点燃混合气体后，在燃烧室101内产生高温烟气；第二预混合器130混合燃气和空气，并向燃烧室101喷射混合气体，喷射的混合气体与高温烟气配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，既能保持燃烧室101的温度，使得燃烧室101内燃气自燃，又
能稀释空气，使得燃烧室101内的氧气浓度低于设定值，实现均匀温和燃烧。
[0044]
预热燃烧器110可根据实际需求，选用各种形式，例如是全预混燃烧器或者部分预混燃烧器，考虑到部分预混燃烧器的co和nox排放较高，且因过剩空气系数较大，导致热量损失较大，因此，在以下实施例中，均以所述预热燃烧器110为全预混燃烧器为例进行说明。
[0045]
第一预混合器120向预热燃烧器110提供混合气体，预热燃烧器110通过点燃燃烧气体，将燃烧室101内的温度加热至预设温度。可以理解，预热燃烧器110的目的在于实现高温预热空气，高温预热空气的目标温度不能太低，尽量不能低于600摄氏度，一般控制在600至1200摄氏度可以保证高温气体与燃烧室101内的燃气接触时，实现较好的自动燃烧，不再需要点火起燃。实现高温预热空气的方案可以有多种，例如可以通过控制加热时间、控制燃气与空气比例、进行保温、增加高温气体在燃烧室101的停留时间等方式实现。
[0046]
第二预混合器130向燃烧室101内喷射混合气体。第二预混合器130可设置为包括与燃烧室101连通设置的喷嘴143，通过设置第二预混合器130至喷嘴143处的流通面积减小、或者设置第二预混合器130提供至喷嘴143处的气流流速增大等方式，均可实现将混合气体喷射至燃烧室101内的目的。
[0047]
混合气体喷射至燃烧室101后，与燃烧室101内的高温预热空气进行配合而产生卷吸效应，使得高温烟气在燃烧室101内持续回流。高温烟气的循环回流，都能对燃烧室101起到保温作用，使得燃烧室101内的温度高于燃料的自燃点，实现燃料的自燃；高温烟气的循环回流还能够通过射流卷吸稀释空气，使得燃烧室101内的氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，达到高温空气燃烧的目的。
[0048]
需要说明，上述燃烧器框架的结构，能够将实现高温空气燃烧的组件小型化，使得具有更多的应用空间和价值，又加之噪音低，燃烧充分，排放废气污染小，在应用于燃气热水器以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备时，不仅满足了要求，而且还带来了现有热水器中燃烧器所不具备的燃烧充分、低污染物排放的效果。
[0049]
上述中，燃烧室101的氧气浓度需低于一定值，具体可设置为低于5％～10％。燃烧室101内的氧气浓度，可以通过调节第二预混合器130中燃气与空气的比例来实现，例如，在燃气量一定的情况下，可以通过调节燃烧室101内的实时进风风量，来调节燃烧室101内的氧气浓度，实现对燃气与空气比例的控制。燃烧室101内的氧气浓度的大小可以根据燃烧室101的大小及控制喷射的速度进行控制。
[0050]
基于上述可知，实现第一预混合器120排出的混合气体中的燃气与空气的比例可控，有助于更好地实现燃烧室101内进行高温空气燃烧。因此，在一实施例中，在一实施例中，所述第一预混合器120包括机壳及第一风机124，所述机壳形成有进风风道121、燃气流道122及混合通道123，所述混合通道123与所述进风风道121、燃气流道122分别连通；其中，所述第一风机124设于所述混合通道123。进风风道121用以接入外部空气、燃气流道122用以接入外部燃气，外部空气与外部燃气在混合通道123内进行混合，混合通道123的出气口分别对应连通至预热燃烧器110。由于外部空气与外部燃气进入混合通道123后，在一定程度上仍以两股气流的形式进行流通，或者仅部分气量实现混合，因此，将第一风机124设置在混合通道123处，可通过第一风机124中的风叶的旋转，扰动混合通道123内的两股气流，相当于充分打散外部空气及外部燃气，实现外部空气与外部燃气的充分混合。另外，所述第
一风机124内的风叶的旋转，还可带动混合通道123内的气体的流通，加快混合气体进入预热燃烧器110，从而在一定程度上，有助于提高所述燃烧器的工作效率。
[0051]
需要说明的是，由于第二预混合器130用于将混合气体喷射至燃烧室101内，其对燃气与空气之间的比例要求，相对于第一预混合器120来说较低，因此在本实施例中，可通过设置一混合腔131，即能实现外部空气及外部燃气之间的混合。具体而言，所述第二预混合器130包括进风管道132、燃气管道133及第二风机134，所述混合腔131与所述进风管道132、所述燃气管道133分别连通；其中，所述第二风机134设于所述进风管道132。在实际使用过程中，由于第一预混合器120中将第一风机124设置在混合通道123处，为了提高安全性，所述第一预混合器120对所述第一风机124的种类具有一定的限制，例如一般选用专用的防爆风机，一定程度上增加了第一预混合器120的成本；而在本实施例中，设置第二风机134设置在进风管道132处，有助于降低对第二风机134的要求，从而有助于节省成本。第二风机134的设置，可通过调节所述第二风机134中风叶的转速，调节进风管道132的具体进风量，进而实现混合腔131内燃气与空气的比例的调节。
[0052]
在一实施例中，所述第二预混合器130还包括形成所述混合腔131的外壳，所述外壳与所述第二风机134可拆卸连接。将第二风机134固定安装在外壳上，且作用在进风管道132处，能够将外部空气带动至混合腔131，且调节混合腔131内燃气与空气的比例，同时，还能够确保第二风机134相对第二预混合器130的稳固安装，避免第二风机134因安装不稳而碰撞出声。
[0053]
由于第一预混合器120设有燃气流道122、第二预混合器130设有燃气管道133，在一实施例中，可为燃气流道122及燃气管道133分别设置一燃气源，并且在燃气流道122及燃气管道133处分别设置一调节阀，通过分别调节两个调节阀的开度，实现对燃气流道122及燃气管道133燃气流量的控制。
[0054]
或者在一实施例中，所述燃烧器还包括燃气组件150，所述燃气组件150包括进气管道151及燃气比例阀152，所述进气管道151与燃气流道122、燃气管道133分别连通，所述燃气比例阀152用以分别调节燃气流道122及燃气管道133的燃气量。进气管道151的进气口用于连通至燃气源，进气管道151的出气口与燃气流道122、燃气管道133分别连通，燃气比例阀152可调节进气管道151至燃气流道122或者燃气管道133的燃气流量，使得第一预混合器120及第二预混合器130内的燃气量可调节，继而实现燃气与空气的比例可调可控。
[0055]
为了实现将混合气体喷射至燃烧室101内的目的，在一实施例中，可设置第二预混合器130还包括喷射管，喷射管的一端与混合通道123连通，另一端与上述中的喷嘴143连接，喷射管伸入至燃烧室101内，通过调整喷射管的设置位置以及伸入深度等，可具体调节高速射流的状态及效果。例如，喷射管可沿燃烧室101的中心轴线布设。
[0056]
或者在一实施例中，所述燃烧室101的侧部间隔布设有多个喷射口，所述第二预混合器130通过所述喷射口向所述燃烧室101喷射混合气体。
[0057]
需要说明的是，第二预混合器130包括喷嘴143，可设置为将喷嘴143安装在所述喷射口处，或者设置为喷嘴143与燃烧室101的连通处直接构成所述喷射口。
[0058]
多个喷射口的具体布设方式不作限制，在具体应用时，多个喷射口可沿燃烧室101的环周方向间隔布设，从而能够从多个方位对燃烧室101内的高温烟气进行高速射流，加强高温烟气的循环回流；或者，若干个喷射口构成一个喷射口组后，至少两个喷射口组分设在
燃烧室101的相对两侧，使得气流相向喷射而加剧燃烧室101内的烟气对流。
[0059]
多个喷射口中，每一喷射口的开口朝向同样不作限制。根据实际需要，多个喷射口的开口朝向可作相同设置、或者设置为至少部分相异设置。在一实施例中，当多个喷射口沿燃烧室101的环周方向间隔布设时，可设置所有喷射口的开口朝向均朝向燃烧室101的中心轴线；或者，也可设置所有喷射口沿燃烧室101的环周方向的同一侧倾斜设置，以使得自多个喷射口喷射出的气流呈涡旋状，从而使得卷吸后回流的高温烟气大致呈涡旋状，有助于延长高温烟气的回流路径，增强燃烧室101内烟气的循环回流效果，实现燃烧室101内的良好保温。
[0060]
基于上述，当喷射口设置有多个时，在一实施例中，所述燃烧器还包括分气结构140，所述第二预混合器130通过所述分气结构140与多个所述喷射口一一对应连通。如此，能够实现通过一个第二预混合器130，实现多个喷射口的同步、同质射流。
[0061]
具体而言，所述分气结构140形成有分气腔，分气腔的进气口连通第二预混合器130的出气口，分气腔的出气口一一对应多个喷射口而设置有多个。分气腔的设置，能够提供足够的空间、以及流通路径供混合气体进一步混合，且能够缓释经风机带动后的混合气体的动能，使得混合气体自分气腔更为均匀且稳定地进入喷嘴143处。
[0062]
进一步地，在一实施例中，所述分气腔包括依次连通的第一腔室141及第二腔室142，所述第一腔室141的进气口与所述第二预混合器130连通，所述第二腔室142的出气口与所述燃烧室101连通；其中，所述第二腔室142沿气体流通方向呈渐扩设置。可以理解，第一腔室141的流通面积小于第二腔室142的流通面积，有助于加快自第二预混合器130进入分气腔的气流流速；所述第二腔室142沿气体流通方向呈渐扩设置，也即第二腔室142的流通面积沿气体流通方向呈渐大设置，使得混合气体在第二腔室142内的流通过程中，流速逐渐平缓且逐渐分散开，有利于每一喷嘴143喷射出的混合气体均匀且稳定。
[0063]
鉴于上述，多个喷射口中，若干个喷射口可构成一个喷射口组，至少两个喷射口组分设在燃烧室101相对两侧，其中，以喷射口组设有两个为例，所述分气结构140对应所述燃烧室101的相对两侧设有两个；所述第二预混合器130通过一连接管与两个所述分气结构140分别连接，实现同一第二预混合器130同时对两个分气结构140同步提供混合气体的目的，确保每一喷射口喷射出的混合气体均大致相同。
[0064]
请参阅图2至图4，在一实施例中，所述壳体100还形成有连通所述第一预混合器120及所述燃烧室101的配气室102；所述预热燃烧器110包括设于所述配气室102的出气口处的燃烧组件111。所述配气室102的进入口连通第一预混合器120的混合通道123的出气口；使得混合气体在配气室102内扩散而实现充分混合，且有助于降低混合气体的流速，实现对燃烧组件111的均匀供气。
[0065]
在一实施例中，所述配气室102具有邻近所述第一预混合器120设置的进气腔段，所述进气腔段的通气面积沿气体流通方向呈渐大设置。与上述第二腔室142同理地，所述进气腔段的通气面积的渐大设置，使得混合气体进入所述进气腔段后，在流通过程中，流速逐渐平缓，且逐渐分散开，有利于燃烧组件111在各处获得的混合气体均匀且稳定。
[0066]
燃烧组件111的具体表现形式在本设计中不作限制，例如，在一实施例中，燃烧组件111包括板状本体，且在板状本体的厚度方向上设置供混合气体通过的多个过气孔，有利于混合气体的均匀燃烧。
[0067]
或者在一实施例中，所述燃烧组件111包括金属纤维网。金属纤维网大致呈板状设置，且盖设在所述配气室102的出气口处；金属纤维网的网眼构成上述多个过气孔；金属纤维网在自其边缘至其中心的方向上，呈逐渐朝向燃烧室101的方向凸出设置，以聚积一定量的混合气体，实现燃烧组件111的持续稳定燃烧。
[0068]
接着，在一实施例中，所述壳体100包括形成所述配气室102的第一壳体100a、以及形成所述燃烧室101的第二壳体100b，所述第一壳体100a与所述第二壳体100b可拆卸连接。将壳体100拆分为第一壳体100a及第二壳体100b，且设置第一壳体100a及第二壳体100b可拆卸连接，使得燃烧室101及配气室102处的各个部件均能够便捷进行拆装替换。第一壳体100a与第二壳体100b的连接方式有多种，例如可以设置为，第一壳体100a及第二壳体100b在连接处朝向壳体100内、或者朝向壳体100外弯折形成有翻边，第一壳体100a的翻边与第二壳体100b的翻边通过螺接固定、卡扣固定、吸附固定、粘接固定等方式，实现第一壳体100a与第二壳体100b的组装。
[0069]
进一步地，在一实施例中，所述金属纤维网的外周侧部夹持限位在所述第一壳体100a与所述第二壳体100b之间的连接处。通过第一壳体100a与第二壳体100b来夹持限位金属纤维网，无需在金属纤维网以及壳体100之间设置其他额外的连接结构，有助于简化整体结构，且简化拆装工序。
[0070]
此外，本实用新型还提供一种燃气设备，燃气设备具体可以是燃气热水器或者燃气壁挂炉，燃气设备包括换热器及如上所述的燃烧器，当然，燃气设备还包括主体结构，主体结构内设置有换热室200及与换热器连通的排烟口，换热器设置在换热200内，燃烧器具有烟气出口，且燃烧器的烟气出口与换热室200连通。换热器接入外部水源，例如自来水，经燃烧器的烟气出口进入换热室200的高温烟气携带足够热量，对换热器内的水进行持续换热，使得水的温度升高至所需，制得热水。
[0071]
可以理解，换热器包括换热管210，换热管210经过换热室200，换热管210的一端连通外部水源，另一端用于供用户使用，使得当燃烧器工作时，燃烧室101内燃烧产生的烟气进入换热室200内，通过换热管210与高温烟气之间的热传导来对自来水进行加热，从而最终制得热水。换热管210在换热室200的具体设置方式不作限制，例如，可将换热管210经多次弯折后设置在换热室200的内部、或者盘绕在换热室200的周侧等。
[0072]
燃烧器可独立于燃气壁挂炉的主体结构设置，并通过例如螺接固定、卡扣固定等方式，实现燃烧器与燃气壁挂炉的主体结构之间的连接固定，便利于随时拆装替换；当然，燃烧器也可作为燃气壁挂炉的主体结构中的一个组成构件，与所述主体结构一体成型设置，易于加工，且使得整机结构更为紧凑。
[0073]
燃烧室101与换热室200可分别独立设置，在燃烧室101内实现充分燃烧而产生足够的燃烧烟气后，燃烧烟气通过燃烧室101与换热室200的连通处排放至换热室200内，达到换热目的。当然，燃烧室101与换热室200也可一体设置，燃烧室101可构成至少部分换热室200，且可进一步将至少部分换热管210直接设置在燃烧室101内，以实现更好的换热效果。
[0074]
需要说明的是，燃气设备内的燃烧器的详细结构可参照上述燃烧器的实施例，此处不再赘述；由于在本实用新型燃气设备中使用了上述燃烧器，因此，本实用新型燃气设备的实施例包括上述燃烧器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。