低NOx燃烧器及具有该低NOx燃烧器的壁挂炉的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低NOx燃烧器及具有该低NOx燃烧器的壁挂炉，其中低NOx燃烧器包括挡板和若干相互平行布置的火排，在该火排的上方设有若干火孔，还包括若干引火盖，在该引火盖的上方设有若干二次火孔，在引火盖的两侧壁上均设有二次传火孔，所述引火盖间隔安装在火排上方形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排。本发明通过降低火排根部最高温度及合理组织燃烧气流，改善高温区生成及停留时间，有效减低燃烧器燃气燃烧后的NOx含量，使得NOx含量由三级排放标准降低至四级或五级排放标准范围内，符合国家减排环保政策，扩大产品的适用性范围。
【专利说明】
低NOx燃烧器及具有该低NOx燃烧器的壁控妒
技术领域
[0001] 本发明设及燃气壁挂式采暖炉领域，尤其设及一种低NOx燃烧器及具有该低NOx燃 烧器的壁挂炉。
【背景技术】
[0002] 现有壁挂炉燃烧器有大气式燃烧器、加水冷盘管式燃烧器和全预式燃烧器，其制 作材料为不诱钢或金属纤维，其中后两者燃烧器燃气燃烧后NOx含量按照GB25034-2010《燃 气采暖热水炉》的标准要求及测试方法，NOx排放等级可达5级标准要求，而大气式燃烧器燃 气燃烧后NOx含量却只能达到3级标准要求;根据北京地标相关要求，对NOx含量排放有严格 的限制，现有大气式燃烧器燃气燃烧后NOx含量不可能达到其排放要求，致使安装有大气式 燃烧器的壁挂炉适用性范围受到了限制。
[0003] 由于壁挂炉燃烧产生的NOx主要是热力型NOx和快速型Nox，其中热力型NOx占90% 左右，因而如果要降低壁挂炉NOx排放量，重点应该放在降低热力型NOx上。根据泽尔多维奇 的热力型NOx生成理论，热力型NOx的生成量主要和溫度有关，且基本上成指数关系，其关系 见图13mN0为代表，其中横轴表示溫度/K，竖轴表示NO体积分数/1(T6)。根据运一原理，若 要降低NOx生成量，就要降低燃烧溫度，由于受加热工艺和热效率的限制，燃烧溫度不能降 得太低，所W降低热力型NOx必须从两方面着手：
[0004] -是切实降低燃烧溫度，尤其是燃烧的峰值溫度；
[0005] 二是合理组织气流，在保证热负荷的情况下使燃烧的溫度场尽量均匀。
[0006] 如图7至9所示，现有大气式燃烧器包括支架a、若干火排b和挡板C，火排b相互平行 的安装在支架a上，挡板C固接在火排b后方，在各火排b的上方设有若干火孔d，在各火排b的 两侧面通有一便于火焰传播的传火孔e。上述燃烧器的火排b数量是根据整机产品所设计额 定热负荷时确定的，一般单排火所提供的热负荷为2kW左右，及根据现壁挂炉的功率段，火 排数量一般在6~20排范围内，其火孔d的型式一般有两种，一种如图10为点条缝相间并列 均匀分布，另一种如图11为两长条缝并列均匀分布。
[0007] 如图12所示，壁挂炉包括由上自下依次安装的给排烟风机f、换热器g和燃烧室h， 大气式燃烧器安装在燃烧室h底部。燃气燃烧时，会在燃烧室h内形成火焰根部区域S1、火焰 高溫区域S2和火焰福射换热区域S3,与此同时将燃烧室高度H对应的分为火焰根部区域高 度H1、火焰高溫区域高度H2和火焰福射换热区域高度H3。由于火排根部的火焰都集中在火 焰根部区域S1内，其高度在对应的H1范围内，在S1内火焰溫度高，甚至出现最高溫度峰值T， 便于热力型NOx的生成，燃烧气流组织急促，利于NOx的生成;在S2中，燃烧后所有热量集中 在H2范围内，高溫区域较广，加长了热力型的生成时间；在S3中，高溫烟气与换热器g进 行热交换，加热换热器g中流动的水，从而使得高溫烟气的溫度降下来，最后由给排烟风机f 排出。
[0008] 所W现有燃烧器燃气燃烧后NOx的生成区域主要在S1和S2区域内，在S1区域内受 火排根部最高溫度和燃烧气流组织的影响，在S2区域内受广大高溫区域所占面积的影响， 都促使NOx的生成。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种能有效降低NOx排放含量，使NOx排放标准符合环保要 求的低NOx燃烧器及具有该低NOx燃烧器的壁挂炉。
[0010] 本发明提供的运种低NOx燃烧器，包括挡板和若干相互平行布置的火排，在该火排 的上方设有若干火孔，还包括若干引火盖，在该引火盖的上方设有若干二次火孔，在引火盖 的两侧壁上均设有二次传火孔，所述引火盖间隔安装在火排上方形成具有双层火孔的二次 混合燃烧火排。
[0011] 所述火孔采用横向条形均匀分布或圆孔和方孔组合均匀分布。
[0012] 所述二次火孔采用横向条形均匀分布或圆孔和方孔组合均匀分布。
[OOU] 所述弓伙盖的高度为5~15mm。
[0014] 所述火排和引火盖采用不诱钢材质。
[0015] 为便于本发明火排上的火焰传播，在所述火排的两侧壁上均设有一次传火孔。
[0016] 所述挡板固接在火排和引火盖的后方。
[0017] 所述横向条形均匀分布为两横向条形为一组且若干组均匀分布的结构。
[0018] 所述圆孔和方孔组合均匀分布为两个圆孔夹一个方孔为一小组，两小组组合成一 大组，若干大组均匀分布的结构。
[0019] -种壁挂炉，包括上述任一所述的低NOx燃烧器。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0021] 1、通过在间隔的火排上安装引火盖，形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排，使 二次混合燃烧火排与火排形成高低火排分层燃烧的结构，将火排集中根部溫度分层扩散， 减小最高溫度区域，使燃烧的溫度场沿高度均匀分布，有效降低受热力型溫度生成的NOx含 量。
[0022] 2、通过在间隔的火排上安装引火盖，形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排，使 二次混合燃烧火排与火排形成高低火排间隔分布燃烧的结构，火排集中根部溫度间隔扩 散，减小最高溫度区域，使燃烧的溫度场沿水平面均匀分布，有效降低受热力型溫度生成的 NOx含量。
[0023] 3、通过在间隔的火排上安装引火盖，形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排，使 二次混合燃烧火排与火排形成高低火排分层燃烧和间隔燃烧的双结构，火排集中根部溫度 分层扩散、间隔扩散，减小最高溫度区域，使得燃气燃烧的气流组织均匀、平稳，燃烧的溫度 场在整个区域内均匀分布，有效降低受热力型溫度生成的NOx含量。
[0024] 4、通过在间隔的火排上安装引火盖，形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排，使 二次混合燃烧火排与火排形成高低火排分层燃烧和间隔燃烧的双结构，使得火排根部区域 高度变大，在相同负荷下，即燃烧室高度和火焰福射换热区域高度中不变的情况下，降低了 火焰高溫区域高度，缩短了热力型NOx的在此区域的生成时间及停留时间，进一步减低NOx 的含量。
[0025] 本发明通过降低火排根部最高溫度及合理组织燃烧气流，改善高溫区生成及停留 时间，有效减低燃烧器燃气燃烧后的NOx含量，使得NOx含量由S级排放标准降低至四级或 五级排放标准范围内，符合国家减排环保政策，扩大产品的适用性范围。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明低NOx燃烧器的结构示意图。
[0027] 图2为图1俯视图的结构示意图。
[00%]图3为图1左视图的结构示意图。
[0029] 图4为图2A处放大的结构示意图一。
[0030] 图5为图2A处放大的结构示意图二。
[0031] 图6为本发明壁挂炉内低NOx燃烧器的燃烧火焰及气流组织分布结构示意图。
[0032] 图7为现有大气式燃烧器的结构示意图。
[0033] 图8为图7俯视图的结构示意图。
[0034] 图9为图7左视图的结构示意图。
[0035] 图10为图8B处放大的结构示意图一。
[0036] 图11为图8B处放大的结构示意图二。
[0037] 图12为现有壁挂炉内大气式燃烧器的燃烧火焰及气流组织分布结构示意图。
[0038] 图13为WN0为代表的热力型NOx的生成量与溫度的关系示意图。
【具体实施方式】
[0039] 从图1至图5可W看出，本发明运种低NOx燃烧器，包括支架1、若干火排2、挡板3和 若干引火盖4,火排2相互平行的安装在支架1上，引火盖4间隔安装在火排2上方，挡板3固接 在火排2和引火盖4的后方，在各火排2的上方设有若干火孔21，在引火盖4的上方设有若干 二次火孔41，在引火盖4的两侧壁上均设有二次传火孔42,火排2和安装在火排2上方的引火 盖4组合形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排5。
[0040] 在本发明中，引火盖4的高度D为5~15mm，火排2和引火盖4均采用不诱钢材质。
[0041] 从图3可W看出，在本发明火排2的两侧壁上均设有一次传火孔22。
[0042] 从图4可W看出，火孔21和二次火孔41均采用横向条形均匀分布，其主要表现为两 横向条形为一组且若干组均匀分布的结构。
[0043] 从图5可W看出，火孔21和二次火孔41均采用圆孔和方孔组合均匀分布，其主要表 现为两个圆孔夹一个方孔为一小组，两小组组合成一大组，若干大组均匀分布的结构。
[0044] 在本发明的低NOx燃烧器中，二次混合燃烧火排5与火排2形成高低火排分层燃烧 和间隔燃烧的双结构，火排2集中根部溫度分层且间隔扩散，减小最高溫度区域，使得燃气 燃烧的气流组织均匀、平稳，燃烧的溫度场不管是在高度还是在水平面都均匀分布，有效降 低受热力型溫度生成的NOx含量。
[0045] 从图6可W看出，本发明运种壁挂炉，包括给排烟风机6、换热器7、燃烧室8和上述 实施例中任一所述的低NOx燃烧器，给排烟风机6、换热器7和燃烧室8由上自下依次安装，低 NOx燃烧器安装在燃烧室8的底部。
[0046] 如图6所示，低NOx燃烧器内燃气燃烧时，会在燃烧室8内形成火焰根部区域Sl\火 焰高溫区域S2/和火焰福射换热区域S3/，与此同时将燃烧室高度对应的分为火焰根部区 域高度H1/、火焰高溫区域高度肥/和火焰福射换热区域高度H3/，火排2根部的火焰都集中 在SI/区域内，其高度在化/范围内，在该区域内火焰溫度高，甚至出现最高溫度峰值r。
[0047] 通过对比图6和图12可W看出，由于采用二次混合燃烧火排5与火排2形成高低火 排分层燃烧和间隔燃烧的双结构，使得火排根部火焰分布区域变大（即S1/大于S1)，而燃烧 负荷一致，即此区域内热量相同，相比普通燃烧器有化/大于化。即可导出S1/区域内出现最 高溫度峰值r要低于S1区域内出现最高溫度峰值T，燃气燃烧气流组织相比普通燃烧器的 也要变得均匀些，运都促使着热力型NOx的生成量要减少;而在相同负荷下，热交换器相同， 给排烟风机相同，燃烧室高度及燃烧室容积相同，即火焰福射换热区域高度册/等于H3，肥/ 小于H2,相当于火焰福射换热区域S3/等于S3,火焰高溫区域S2/小于S2,缩短了热力型NOx 的在此区域的生成时间及停留时间，进一步减低NOx的含量，使得NOx含量由S级排放标准 降低至4级或5级排放标准范围内。
[0048] 经过我公司的长期测试得出，现有技术与本发明排放标准测试对比如下：
[0049] 一、采用1.25#喷嘴的大气式燃烧器的NOx排放含量测试结果及排放等级如表1:
[(K)加]表1:
[0化1 ]
[0化9] 根据GB25034-2010《燃气采暖热水炉》的规定，在表1至表3中：
[0060] N0x(a = l)ppm = N0x 卵m*ll .9/C02% ;
[0061] N0x(mg/kw.h) = 1.7554*N0x 卵m*11.9/C02%;
[0062] (^义)9〇11(1 = 70%额定负荷下的^义(111旨/1^.11)*0.15+60%额定负荷下的^义(111邑/ kw. h) *0.25+40 % 额定负荷下的N0x(mg/kw.h) *0.3+40 % 额定负荷下的N0x(mg/kw.h) *0.3;
[0063] 四、NOx排放等级如表4所示（详见GB25034-2010《燃气采暖热水炉》附录E中的表 E.1):表4--NOx排放分级 「nnA/11
[0065] 五、测量值的权重因子如表5所示（详见GB25034-2010《燃气采暖热水炉》附录E中 的表E.2):
[0066] 表5--权重因子 「nnA7l
L0068」六、化惦GB25034-2010《燃气义暖热水炉》附巧E-E.3.5的规足，巧最小热输入和表 5规定的部分热输入下（均比最小热输入大）测量的NOx含量，按下列公式加权计算：（N0x) pond = [ (N0x)m]Qmin* El^pi (Q《Qmin) + E [ (NOx)m冲pi ]，详见GB25034-2010《燃气义暖热 水炉》附录E中的公式化.8)。
【主权项】
1. 一种低NOx燃烧器，包括挡板(3)和若干相互平行布置的火排(2)，在该火排的上方设 有若干火孔(21)，其特征在于:该燃烧器还包括若干引火盖(4)，在该引火盖的上方设有若 干二次火孔(41)，在引火盖的两侧壁上均设有二次传火孔(42)，所述引火盖(4)间隔安装在 火排(2)上方形成具有双层火孔的二次混合燃烧火排(5)。2. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述火孔(21)采用横向条形均匀 分布或圆孔和方孔组合均匀分布。3. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述二次火孔(41)采用横向条形 均匀分布或圆孔和方孔组合均匀分布。4. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述引火盖⑷的高度为5~15mm。5. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述火排⑵和引火盖(4)采用不 锈钢材质。6. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:在所述火排(2)的两侧壁上均设有 一次传火孔(22)。7. 根据权利要求1所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述挡板固接在火排(2)和引火盖 (4)的后方。8. 根据权利要求2或3所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述横向条形均匀分布为两横 向条形为一组且若干组均匀分布的结构。9. 根据权利要求2或3所述的低NOx燃烧器，其特征在于:所述圆孔和方孔组合均匀分布 为两个圆孔夹一个方孔为一小组，两小组组合成一大组，若干大组均匀分布的结构。10. -种壁挂炉，其特征在于:包括上述权利要求1至9中任一所述的低NOx燃烧器。
【文档编号】F23D14/02GK106051764SQ201610542167
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】成攸才, 谌厚榕, 王克军
【申请人】万家乐热能科技有限公司