一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉的制作方法

1.本发明涉及加热领域，是一种能够回收烟气余热的全辐射燃气炉


背景技术：

2.目前市面上的燃气炉，包括民用和家用的，一般整体效率都在30％-50％左右，效率较低，效率提升的瓶颈是换热效率低和高温烟气热量难回收。虽然也出现了一些增加换热和带有余热利用的产品，例如，陶瓷板红外燃气灶，把辐射板加热至800-900℃来提高换热效率；中餐灶，利用烟气余热加热尾锅凉水、在炉膛中放置辐射板增加换热、在炉膛外增加烟气通道回收炉膛散发的热量加热助燃空气等等，但是总体的效果依然差强人意。2013-10-01实施的cj/t28-2013中华人民共和国城镇建设行业标准《中餐燃气炒菜灶》6.9条热效率合格指标为不小于25％；2022-01-01实施的中华人民共和国国家标准gb16410-2020《家用燃气灶具》5.2.10表5所示，合格指标，台式灶≥58％，嵌入式灶≥55％；正在实施的这二个标准，反映了目前炊具在换热效率方面的整体水平。
3.提升换热效率和回收排放的高温烟气中热量，是提高燃气炉整体效率的二个根本途径，也是本发明要解决的问题。


技术实现要素：

4.针对这二个问题，本发明提出了一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉。
5.本发明包括：螺旋板式换热器、对流辐射换热器、鼓风机、文丘里管、电控流量阀、电点火器、锅架、一氧化碳传感器、控制器模块、冷凝水中和装置、冷凝水蒸发盘。
6.所述的螺旋板式换热器，立式放置，在上面一端的端盖上有二个轴向出口分别是燃气和助燃空气的出口和燃烧后烟气的进口；螺旋板式换热器径向有一个燃气和助燃空气的进口连接文丘里管和鼓风机，进入文丘里管燃气前有电控流量阀；另一个径向的冷却后的烟气出口分为不凝气体出口和冷凝水二个出口；不凝气体出口处安装有一氧化碳传感器，并连接控制器；冷凝水出口处安有冷凝水中和装置，冷凝水蒸发盘位于螺旋板式换热器的下面端盖处。本螺旋板式换热器上、下端盖和本体之间有密封垫，用组装方式连接，流道不用焊接。
7.所述的对流辐射换热器，其外形由环形围圈加下底构成，下底开有一孔并在上面安有一根固定直管，可以规定与螺旋板式换热器的距离，另开有一孔为烟气的出口；围圈结构的上部安有耐高温材料制成的盲板；对流燃烧器为环形结构，燃烧器的上面安有电点火器，下部中心燃气和助燃空气进口安有固定直管，其置于换热器中心，且与对流辐射换热器四周、上部辐射板，底部都有间距，此间距为燃烧后烟气的排出通道。
8.对流辐射换热器下部的固定直管和对流燃烧器下面的固定直管内径一致，并依次套装在螺旋板式换热器燃气和助燃空气出口的固定直管上。
9.所述的鼓风机为离心式鼓风机，由直流无刷电机提供动力，鼓风机的进口和蒸发
盘的助燃空气出口相连接，出口连接文丘里管，再由文丘里管的出口连接螺旋板式换热器的燃气和助燃空气的进口。
10.加热物体能量，由对流辐射换热器中辐射板的辐射能提供，属于全辐射无焰加热；辐射板由金属耐高温合金材料或非金属耐高温材料制成。
11.对流燃烧器是二次空气为零的全预混燃烧器。
12.一氧化碳传感器为电化学传感器，能测定一氧化碳变量并输出对应的电信号。
13.控制器为微电脑，控制直流无刷电机、燃气比例阀、点火器、一氧化碳传感器；控制器有接受模块、分析比对模块、执行模块，能对一氧化碳传感器输入的电信号进行识别、比对、分析，一氧化碳排放的量，可以通过微调电动流量阀和鼓风机调节空燃比来控制。
14.工作时，对流燃烧器把由螺旋板式换热器预热后的带有水蒸气的燃气和助燃空气的预混气体通过电点火器点燃后加热辐射板，再由辐射板通过辐射加热物体。
15.燃烧后放出热量后的烟气，通过对流燃烧器和燃烧腔底部之间的空间在燃烧腔的底部烟气出口排出对流辐射换热器进入螺旋板式换热器的烟气入口，烟气余热经过换热后，不凝气体排放到大气，冷凝水经过中和后排到蒸发盘，利用螺旋板式换热器的下底板的余热以及空气流动进行蒸发，产生的水蒸气及燃气和助燃空气一起被鼓风机带进螺旋板式换热器预热，预热后送进燃烧器进行燃烧，水蒸气增加了对流燃烧火焰的辐射能量。有益效果
16.本燃气炉的对流辐射换热器把预热后的带有水蒸气的燃气助燃空气通过对流燃烧器燃烧加热辐射板，转化成辐射板的辐射能，辐射板的温度可以达到1000℃以上，再通过辐射能加热物体，具有换热效果高的优点。
17.对流燃烧器燃烧后的烟气是在全封闭的流道内进入螺旋板式换热器进行换热，换热后再排出螺旋板式换热器，这是一个从螺旋板式换热器的燃气助燃空气的进口到螺旋板式换热器的烟气出口的一个闭环过程，最大限度利用了烟气的显能和潜能。
18.本燃气炉设有一氧化碳的传感器能对排放的烟气进行实时控制，可以最大限度减少有害气体的排放；克服了燃气炉随着使用年限增加机件老化、燃气热值变动、电压电流不稳带来的排放指标超标。
19.本燃气炉本体结构分为对流辐射换热器和螺旋板式换热器二大部分；对流辐射换热器能够直接套装在螺旋板式换热器上面，具有结构紧凑、简单的优点，有利于后期使用上的维护和保养。
20.本燃气炉中的螺旋板式换热器上、下端盖和本体之间是装配式连接、流道不用焊接工艺，整个换热器制作简单，成本低廉，易于大批量生产。
21.本燃气炉中的螺旋板式换热器设有冷凝水的蒸发盘，增加了助燃空气的含湿量，提高了对流火焰的辐射能力，既增强了对流燃烧的换热效果，又解决了冷凝水排放难题。
22.本燃气炉燃烧加热辐射板应用了增强换热效果的光焰辐射和助燃空气预热二个技术、烟气进螺旋板式换热器全封闭预热空气、并冷凝排放技术；加热物体完全用辐射能，较少受环境影响，换热效果大大优于直接的对流燃烧加热，所以整体的热效率能够达到高热值的90％-96％，烟气中一氧化碳排放大大降低，能够应用在家用灶和商用灶以及其他烹饪炊具上，极具推广价值。
附图说明
图1是一种带有螺旋板式换热器的结构简图图2是对流辐射换热器结构分解图图3是螺旋板式换热器的外形图图4是家用燃气炉示意图图5是商用中餐燃气炉示意图
具体实施方式
23.现结合图1、图2、图3对一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉进行进一步的描述。
24.本实施例是一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉，包括辐射板1对流燃烧器2对流燃烧器进气固定直管3对流辐射换热器围圈4对流辐射换热器底板5对流辐射换热器底板固定直管6对流辐射换热器烟气出口7对流辐射换热器8保温圈9点火针10螺旋板式换热器燃气助燃空气出口固定直管11锅架12一氧化碳传感器13螺旋板式换热器不凝烟气出口14冷凝水中和装置15螺旋板式换热器燃气助燃空气入口16螺旋板式换热器烟气入口17螺旋板式换热器上端板18螺旋板式换热器冷凝水出口19螺旋板式换热器下端板20冷凝水蒸发盘21助燃空气出口22助燃空气进口23螺旋板式换热器24控制器25燃气比例阀26文丘里管27鼓风机出口28鼓风机29鼓风机进风口30直流无刷电机31
25.所述的对流辐射换热器8是通过对流辐射换热器底板固定直管6套装在螺旋板式换热器24上端板18的燃气助燃空气出口固定直管11上，固定直管6的长度规定了对流辐射换热器8和螺旋板式换热器上端板18的距离；
26.对流燃烧器2在对流辐射换热器的里面中心位置，其底部进气固定直管3亦套装在穿过对流辐射换热器底板5的固定直管11上，对流燃烧器上面安有电点火针10；
27.对流燃烧器2对辐射板1燃烧加热后产生的烟气通过其四周与对流辐射换热器围圈4的间隔向下流经对流燃烧器2底部与对流辐射换热器的底板5之间的间隔在烟气出口7排出；
28.所述的辐射板1为耐高温的金属合金材料或者是非金属材料制成的盲板
29.所述的螺旋板式换热器24上端板18上安有垂直与其的燃气和助燃空气出口的固定直管11
30.所述的冷凝水蒸发盘21安装在螺旋板式换热器24的下端板20上，在下端板20中还开有冷凝水的出口19以及下面的冷凝水中和装置15；在蒸发盘的围圈上开有助燃空气的进口23和助燃空气出口22。
31.所述的鼓风机29的进风口与蒸发盘的助燃空气出口22相连，鼓风机29的出风口28与文丘里管27相连，文丘里管27的另一头与螺旋板式换热器24的燃气和助燃空气的入口16相连接；燃气比例阀的26出口与文丘里管相连。
32.所述的控制器28是一个微电脑，能对电点火针10、燃气比例阀26直流无刷电机31进行控制并接受一氧化碳传感器13的电信号。
33.一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉是这样工作的：控制器25接通直流无刷电机31的电源，鼓风机29工作，执行前清扫，通过鼓风机进风口30吸入助燃空气，然
后依次进入文丘里管27、螺旋板式换热器24的燃气助燃空气入口16、对流燃烧器2、对流辐射换热器8、螺旋板式换热器烟气入口17，再进入螺旋板式换热器24的烟气入口17在不凝气体出口14处排出；
23.清扫诺干时间后，前清扫结束，控制器25接通电点火针10点火，若干时间后打开比例阀26的开关，燃气进入文丘里管27进行完全预混，混合后的燃气和助燃空气的混合气按照前述的清扫路线进入到对流燃烧器2，被已经工作的电点火针10点燃，对辐射板1进行燃烧加热(若干时间结束电点火器工作)，产生的烟气按照前述的清扫路线至不凝气体14排放，工作若干时间后产生的冷凝水在冷凝水出口19进入中和装置15再进入蒸发盘21蒸发，产生水蒸气和助燃空气一起进入鼓风机29在文丘里管27中与燃气完全预混，并通过螺旋板式换热器24预热后送至对流燃烧器2进行燃烧。
24.在前清扫结束后开始点火工作到燃烧稳定，其中的助燃空气量随着预热温度升高是一个变化过程，控制器25在接受了一氧化碳传感器13的电信号的变化量后会经过分析后会自动调整燃气比例阀和鼓风机的风量即空气和燃气的比例，使排放的烟气始终在合理的区间。同样在工作稳定后控制器25会监测燃烧全过程。
24.工作结束执行后清扫，先关比例阀26切断燃气，若干时间后清扫结束关闭鼓风机，整个过程完毕。
24.图4图5是一种带有螺旋板式换热器的冷凝式全辐射燃气炉在家用灶和中餐灶中的应用，任何本行业中的技术人员都可以按照此思路在其他的设备比如燃气蒸箱、大锅灶等等设备中应用，都是本技术方案的保护范围。