低氮氧化物燃烧器及采用该燃烧器的燃气热水设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种燃烧器，其包括壳体、导流板和多孔纤维罩。壳体沿纵长方向延伸设置，其内设有燃烧室，在壳体的一侧靠近燃烧室的底壁处、沿纵长方向分布有若干进气口。导流板收容在燃烧室内并位于若干进气口的上方，用于导引通过进气口进入的燃气和空气。多孔纤维罩位于导流板上方，用于供空气与燃气的混合气体在其多孔纤维介质上燃烧。由于燃烧器采用了导流板，通过导流板对从进气口进入的燃气和空气进行导引而使两者能够充分混合，从而确保在多孔纤维罩上的燃烧更为充分，进而有效降低氮氧化物的排放。
【专利说明】
低氮氧化物燃烧器及采用该燃烧器的燃气热水设备
技术领域
[0001]本发明属于燃烧设备领域，具体涉及一种燃烧器以及采用该燃烧器的燃气热水设备。
【背景技术】
[0002]燃气热水设备，如燃气热水器或燃气锅炉中通常设置有的燃烧器和热交换器。燃烧器在燃烧过程中会产生废气，并会被排放到大气中。废气通常包含有对人体和大气有影响的成分，如一氧化碳(CO)或氮氧化物(NOx)等。随着生活水平以及对环境保护意识的提高，人们越来越重视家用燃气具中有害气体的排放。其中一氧化碳的排放早已为人们所关注，并且大量燃气具的生产厂家也采取相应的措施来降低一氧化碳的排放，然而，对于氮氧化物的排放却尚未引起足够的重视。
[0003]经研究分析表明，氮氧化物的毒性要大于一氧化碳，并且长期的排放会对大气引发两方面的污染:酸雨和光化学烟雾(Photochemical Smog)。在我国已经制定的民用燃气具的氮氧化物排放标注中，最高级即国标五级要求氮氧化物浓度上限为70毫克/千瓦小时(mg/kff.h)。目前用来降低民用燃气具的氮氧化物排放方式主要有，浓淡燃烧技术、采用火焰冷却体的燃烧器、或采用金属纤维表面燃烧的燃烧器等。
[0004]其中，金属纤维燃烧器是指以特种金属纤维作为燃烧表面。这种金属纤维可以通过烧结的方式制成具有立体网状结构的多孔板材，或通过编制方式制成柔软的通透性织物。由于金属纤维的均匀透气性，使得燃烧稳定并分布均匀，从而避免局部高温的存在，进而抑制了氮氧化物的生成。
[0005]欧洲专利EP O 157 432 BI和EP O 628 146 BI均揭示了类似地金属纤维燃烧器。其中，燃烧器要提供按特定比例均匀预混的燃气与空气混合物，可燃混合物在金属纤维表面进行燃烧。燃烧以两种方式进行，即在金属纤维内部进行燃烧的热辐射方式，和在织物上方燃烧的蓝焰方式。如何精密地调节和控制，来保证燃气和空气的充分混合，使燃烧更充分，从而有效降低氮氧化物的排放，是本领域技术人员长久以来一直渴望解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种燃烧器，其可确保燃气和空气充分混合，使燃烧更充分，从而有效降低氮氧化物的排放。
[0007]本发明的目的还在于提供一种采用上述燃烧器的燃气热水设备。
[0008]为实现上述发明目的之一，本发明提供一种燃烧器，其包括壳体、导流板和多孔纤维罩。壳体沿纵长方向延伸设置，其内设有燃烧室，在壳体的一侧靠近燃烧室的底壁处、沿纵长方向分布有若干进气口。导流板收容在燃烧室内并位于若干进气口的上方，用于导引通过进气口进入的燃气和空气。多孔纤维罩位于导流板上方，用于供空气与燃气的混合气体在其多孔纤维介质上燃烧。
[0009]作为本发明的进一步改进，导流板在垂直于纵长方向的横宽方向上伸展，其包括朝向燃烧室的底壁延伸的阻挡部，以用来阻挡通过进气口进入的燃气和空气，从而利于燃气和空气混合。
[0010]作为本发明的进一步改进，导流板还包括自阻挡部朝向燃烧室的底壁倾斜延伸出的端部，从而在横宽方向上，端部与燃烧室底壁共同构成收缩通道以产生文丘里效应。
[0011]作为本发明的进一步改进，在燃烧室内，相对于若干进气口的一侧设有扰流板，扰流板朝向导流板、并朝背离燃烧室底壁的方向延伸;扰流板的末端和导流板的端部的末端共同定义供燃气和空气的混合气体通过的出气口。
[0012]作为本发明的进一步改进，扰流板的末端沿纵长方向上设有若干凹口。
[0013]作为本发明的进一步改进，该燃烧器还包括设于燃烧室内、并位于导流板和多孔纤维罩之间的均流板。
[0014]作为本发明的进一步改进，均流板在横宽方向上远离出气口的一侧、沿纵长方向分布有若干均流孔。
[0015]作为本发明的进一步改进，该燃烧器还包括设置在进气口侧的限流板，该限流板上设有与若干进气口对应的若干限流孔，且沿纵长方向，若干限流孔的孔径呈规律性变化。
[0016]作为本发明的进一步改进，多孔纤维介质由若干金属纤维通过烧结或编制的方式制成，每一金属纤维的成分至少包括铁(Fe)、铬(Cr)、铝(Al)。
[0017]为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种燃气热水设备，其包括:
[0018]上述的燃烧器；以及
[0019]热交换器，吸收燃烧器产生的热量并将热量传递给通过热交换器的水流。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:由于燃烧器采用了导流板，通过导流板对从进气口进入的燃气和空气进行导引而使两者能够充分混合，从而确保在多孔纤维罩上的燃烧更为充分，进而有效降低氮氧化物的排放。
【附图说明】
[0021]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，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
[0022]图1是本发明的燃烧器一【具体实施方式】的立体分解示意图；
[0023]图2是图1所示的燃烧器组装后的立体示意图，其中限流板被移除；
[0024]图3是图2所示的燃烧器部分剖开后的立体示意图；
[0025]图4是图2所示的燃烧器剖视示意图；
[0026]图5是图1所示的燃烧器的限流板的平面示意图；
[0027]图6是本发明的燃气热水设备一【具体实施方式】的平面示意图，其中前盖板被拆除以显示其内部结构。
【具体实施方式】
[0028]以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0029]燃气热水器和燃气锅炉都是以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来加热热水以满足用户生活用水和/或中央供暖的需求。下述实施方式中将均以燃气热水器为例来对本发明进行说明，但本发明同样可应用于燃气锅炉。
[0030]首先参照图6所示的本发明的燃气热水设备的一【具体实施方式】。该燃气热水设备100包括外壳，收容在外壳中的烟罩73、热交换器71、燃烧器1、风机72、以及延伸出外壳的进水管、出水管、和燃气输送管路等。
[0031]外壳通常可由若干盖板拼接而成，如前盖板、背板、顶盖板、底盖板、以及一对侧盖板。热交换器71通常安装在燃烧器I的上部，本实施方式中，热交换器可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片，一吸热水管(未标示)迂回地穿过这些翅片，其两头分别与进水管和出水管连通。燃气-空气混合物在燃烧器壳体内燃烧，产生的热量被热交换器的翅片所吸收，并进一步传递给流经吸热水管中的水，加热后的水通过出水管传递给生活用水的水管，从而为用户提供饮用、洗浴等生活用水。
[0032]风机72设置在燃烧器I下方一侧，用于促进气体对流，以提供燃烧所需的空气，并促使烟气排入烟罩73内。烟罩73扣在热交换器71的顶部，用于收集燃烧器产生的烟气(包含一氧化碳、氮氧化物等的废气)，并排放到外部。
[0033]参照图1至图3所示的本发明的燃烧器I的一【具体实施方式】。燃烧器I包括壳体10、收容在壳体10内的导流板20、均流板30、以及多孔纤维罩40。壳体10由金属材料制成，其沿纵长方向延伸设置形成呈长方形的框架结构，包括一对前后面板11、一对侧板13、以及由面板和侧板定义的一燃烧室12。其中，前面板11上靠近顶部的位置处向燃烧室12内延伸出用于点火的电极(未标示)，如图3所示，电极位于多孔纤维罩40的上方，以在多孔纤维罩的表面点火形成燃烧。前面板11的下部、在靠近燃烧室的底壁121位置处，沿纵长方向分布有若干进气口 111。
[0034]导流板20包括一纵长延伸的板体，其收容在燃烧室12内并位于上述若干进气口111的上方，用于在垂直于纵长方向的横宽方向上导引通过进气口 111进入的空气和燃气。配合参照图4所示，导流板20在横宽方向上伸展，其包括水平延伸的水平部21、自水平部21朝向燃烧室的底壁121倾斜延伸出的阻挡部22、以及自阻挡部22朝向燃烧室底壁121进一步倾斜延伸出的端部23。配合参照图4中所示的气体流向示意(如箭头所示)，导流板的水平部
21、阻挡部22和燃烧室的左侧侧壁(未标示)、底壁121共同定义了一气体混合腔(未标示)。通过进气口 111喷射入的燃气以及和燃气一起进入的空气被阻挡部22阻挡，而后在混合腔内混合。由于阻挡部22需要起到对气流的阻挡作用，所以其相对于底壁121的倾斜度较小，甚至可以是垂直于底壁121。端部23相对于底壁121的倾斜度较阻挡部22相对于底壁121的倾斜度大，如此可以使端部23和燃烧室的底壁121共同构成收缩通道以产生文丘里效应，从而促使在混合腔内的气流排出。由于文丘里效应的原理为本领域普通技术人员所熟知，所以
【申请人】在此不再予以赘述。本邻域技术人员可轻易想到的是，水平部21和阻挡部22之间不一定采用折弯的方式，也可以通过圆弧过渡。
[0035]配合参照图3所示，在燃烧室12内，相对于进气口111的一侧固定设有一扰流板14。该扰流板14朝向导流板20、并朝背离燃烧室底壁121的方向延伸。该扰流板14的末端在竖向上稍高于导流板端部23的末端，且两者的末端共同定义了供燃气和空气的混合气体通过的出气口 112(如图4所示)。在优选的实施方式中，扰流板14的末端沿纵长方向上设有若干凹口 141，混合气流通过凹口 141时被扰动，从而达到进一步混合的效果。
[0036]均流板30设置在燃烧室12内、并位于导流板20和多孔纤维罩40之间，用于将排气口 112排出的空气与燃气混合气体均匀地分配到多孔纤维罩40。均流板30上沿纵长方向分布有供混合气体通过的若干均流孔31。在优选的实施方式中，这些均流孔31设置于横宽方向上远离出气口 112的一侧，且每一均流孔31在横宽方向上的延伸长度小于均流板30横宽方向上的长度的三分之二。参照图4所示的气流分布(如图4中导流板20和均流板30之间的箭头所示)，通过这种结构，由出气口 112排出的具有较高速度的混合气体会首先遇到均流板30未开孔一侧的阻挡而使气流速度减弱，然后气流沿横宽方向弥漫并通过均流孔31匀速排出。如图4中位于均流板20和多孔纤维罩40之间的箭头所示，通过均流板30匀速排出的混合气流均匀地流向多孔纤维罩40，从而确保在多孔纤维罩40的纤维介质内形成均匀地燃执
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[0037]配合参照图4所示，多孔纤维罩40可移除地安装在壳体内，并位于均流板30的上方，其具有由多孔纤维材质构成的多孔纤维板41。在优选的实施方式中，多孔纤维板41由极细金属纤维制成，这种金属纤维可以是由至少包括铁(Fe)、铬(Cr)、铝(Al)等元素制成的合金钢纤维，具体如欧洲专利EP O 157 432 BI所揭示。金属纤维既可以烧结在一起，形成刚性而多孔的板材，也可以通过纺织过程制成柔软的织物。两种结构都提供了透气性很强的均匀介质。由于金属纤维的均匀透气性，使得燃烧稳定并分布均匀，从而避免局部高温的存在，进而抑制了氮氧化物的生成。
[0038]配合参照图5所示，该燃烧器I还包括设置在进气口 111 一侧的一限流板50。该限流板上设有与若干进气口 111对应的若干限流孔51，且沿纵长方向上，若干限流孔51的孔径呈规律性变化。这是因为，配合参照图6所示，风机71通常设置在燃烧器I的纵向一侧，而越靠近风机71的进气口 111通过的气流速度越高，则单位时间内的进气量就越大，这会使得在燃烧器的纵长方向上的燃气和空气的混合气体分布的量不均匀，从而导致燃烧不均匀，进而易产生氮氧化物。通过设置限流板50，使越靠近风机71的限流孔51的孔径越小，而越远离风机的限流孔的孔径越大，从而使进入燃烧器内的混合气体在纵长方向上分布均匀。如图5所示的实施方式中，如果风机71靠近限流板50的右侧设置，则限流孔51的孔径从右至左(如图中箭头方向)呈线性增加的规律变化。反之，如果风机71靠近限流板50的左侧设置，则限流孔51的孔径从左至右呈线性增加的规律变化。此外，如果风机71靠近限流板50的中间设置，则限流孔51的孔径从中间向两侧呈线性增加的规律变化。
[0039]由于燃烧器采用了导流板，通过导流板对从进气口进入的燃气和空气进行导引而使两者能够充分混合，从而确保在多孔纤维罩上的燃烧更为充分，进而有效降低氮氧化物的排放。经实验测得，使用上述构造的、额定功率为27千瓦的燃烧器，采用G20(国际燃气联盟分类)天然气作为燃气，其氮氧化物的排放量为52毫克/千瓦小时，低于国标最高要求的70毫克/千瓦小时的排放标准。
[0040]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0041]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种燃烧器(I)，其特征在于，该燃烧器包括: 壳体(10)，沿纵长方向延伸设置，其内设有燃烧室(12)，在壳体的一侧靠近燃烧室的底壁(121)处、沿纵长方向分布有若干进气口( 111); 导流板(20)，收容在燃烧室内并位于所述若干进气口(111)的上方，用于导引通过进气口进入的燃气和空气； 多孔纤维罩(40)，位于所述导流板上方，用于供空气与燃气的混合气体在其多孔纤维介质上燃烧。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于:所述导流板在垂直于纵长方向的横宽方向上伸展，其包括朝向燃烧室的底壁(121)延伸的阻挡部(22)，以用来阻挡通过所述进气口(111)进入的燃气和空气，从而利于燃气和空气混合。3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于:所述导流板还包括自阻挡部(22)朝向燃烧室的底壁(121)倾斜延伸出的端部(23)，从而在横宽方向上，所述端部(23)与燃烧室底壁(121)共同构成收缩通道以产生文丘里效应。4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于:在燃烧室内，相对于所述若干进气口(111)的一侧设有扰流板(14)，所述扰流板朝向导流板(20)、并朝背离燃烧室底壁(121)的方向延伸;所述扰流板(14)的末端和导流板的端部(23)的末端共同定义供燃气和空气的混合气体通过的出气口(112)。5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于:所述扰流板的末端沿纵长方向上设有若干凹口(141)。6.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于:该燃烧器还包括设于燃烧室内、并位于导流板(20)和多孔纤维罩(40)之间的均流板(30)。7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于:所述均流板在横宽方向上远离出气口(112)的一侧、沿纵长方向分布有若干均流孔(31)。8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于:该燃烧器还包括设置在进气口侧的限流板(50)，该限流板上设有与所述若干进气口(111)对应的若干限流孔(51)，且沿纵长方向，所述若干限流孔的孔径呈规律性变化。9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于:所述多孔纤维介质由若干金属纤维通过烧结或编制的方式制成，每一金属纤维的成分至少包括铁(Fe)、铬(Cr)、铝(Al)。10.一种燃气热水设备(100)，其特征在于，该设备包括: 如上述权利要求中任一项所述的燃烧器；以及 热交换器(71)，吸收燃烧器产生的热量并将热量传递给通过热交换器的水流。
【文档编号】F24H1/10GK105927978SQ201610223055
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】杨晓东
【申请人】威能(无锡)供热设备有限公司