负压引射式全预混分段燃烧供热装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，包括壳体、燃料分段供应系统、燃烧室、换热系统和引风式排烟系统。燃料分段供应系统包括燃气管及其相连的燃气分配腔，燃气分配腔上还设有电磁阀A、电磁阀B、进气腔和燃气喷嘴，围绕着该组燃气喷嘴的外周设有与壳体贯通的环形进气口，与每个燃气喷嘴对正的位置处均分别设有一引射式混合器，引射式混合器的顶部自下而上设有分配孔板和火孔板；燃烧室设在引射式混合器的上方。本发明结构紧凑，分段燃烧控制技术使其具有较大范围的负荷调节比，供热装置运行时燃气和空气混合完全，燃烧方式属于全预混燃烧，燃烧产物中一氧化碳和氮氧化物的排放量较低，实现了燃气燃烧过程的低污染物排放。
【专利说明】负压引射式全预混分段燃烧供热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用燃气进行供热、供生活热水的系统，尤其涉及一种负压引射式全预混分段燃烧系统。
【背景技术】
[0002]燃气供热系统是利用燃气燃烧过程释放的热量来给供热工质(水)加热的装置。其中燃气的燃烧方式分为部分预混式燃烧和全预混燃烧。部分预混燃烧过程氮氧化物比较高，随着环保要求越来越高，部分预混燃烧方式将逐渐被淘汰。全预混燃烧方式具有污染物低排放的优点，目前市场上全预混燃烧器多为圆筒型，与之匹配的换热器是圆筒型换热器。但随之而来的问题是由于圆筒型换热器成本相对翅片式换热器要高，而且圆筒型全预混燃烧器需要的混合系统较复杂且成本高，因此造成了整个燃气供热系统的总投资和费用较高。发明人曾经创造性地发明了一种正压引射式全预混燃烧供热装置(申请号:201310135997.7)，这种供热装置虽然能克服上述缺点，但是供热负荷比的调节范围不大，另外供热装置内燃烧室处于正压状态，燃烧产物有渗透入室内的可能性，将污染室内环境。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，结构紧凑，分段燃烧控制技术使其具有较大范围的负荷调节比，供热装置运行时燃气和空气混合完全，燃烧方式属于全预混燃烧，燃烧产物中一氧化碳和氮氧化物的排放量较低，实现了燃气燃烧过程的低污染物排放，本发明结构简单、投资较少。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明负压引射式全预混分段燃烧供热装置予以实现的技术方案是:该供热装置包括壳体、燃料分段供应系统、燃烧室、换热系统和引风式排烟系统，所述燃料分段供应系统包括燃气管及与其相连的燃气分配腔，所述燃气分配腔上还设有电磁阀A和电磁阀B，所述电磁阀A和电磁阀B的上方分别设置一个进气腔，所述进气腔上各设置一组燃气喷嘴，围绕着该组燃气喷嘴的外周设有与壳体贯通的环形进气口，与每个燃气喷嘴对正的位置处均分别设有一引射式混合器，所述引射式混合器的顶部自下而上设有分配孔板和火孔板，所述引射式混合器的底部设有内进风口 ；所述燃烧室设在所述引射式混合器的上方；所述换热系统包括与换热器相连的冷水管和热水管，所述换热器设置在所述燃烧室的上方，所述换热器采用翅片式换热器；所述引风式排烟系统包括风机、集烟罩和平衡式烟道，所述集烟罩设置在所述换热器的上方，所述风机设置在所述集烟罩的内部，所述平衡式烟道设有外进风口，所述平衡式烟道与所述风机相连，烟气经风机排入平衡式烟道。
[0005]本发明负压引射式全预混分段燃烧供热装置，其中，所述风机为强排防爆风机，空气由外进风口进入壳体与燃料分段供应系统、燃烧室、换热系统形成的中间孔隙为负压环境，空气流经内进风口到达引射式混合器前为负压。
[0006]所述燃气分配腔根据供热装置热负荷大小，通过开关电磁阀A和电磁阀B分段控制燃气流经喷嘴的个数，进而控制火孔板火孔燃烧的区域。
[0007]每组燃气喷嘴包括多个燃气喷嘴，燃气喷嘴的直径为1.2?2.5mm,每个燃气喷嘴的负荷为I?5kW，燃气喷嘴的个数取决于供热装置的额定热负荷。
[0008]供热装置所有的燃气以及燃气燃烧所需要的空气，全部经过引射式混合器进行混合后，再流经分配孔板和火孔板，火孔板的火孔热强度为5?25W/mm，引射式混合器的个数取决于供热装置的额定热负荷。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0010](I)目前国内燃烧器多采用部分预混燃烧方式，NOx排放量大于llOPPm，而本新型结构采用的是全预混燃烧方式，CO和NOx排放量明显降低，尤其对于NOx减排效果显著，在过剩空气系数为1.25的条件下，NOx低于40PPm。此外，本新型结构采用多个引射式混合器进行混合，即可满足燃气和空气完全混和，该混合系统设计结构简单，相对于国外全预混燃烧器采用的混合器成本较低，突破了国外全预混燃烧器企业对该类产品的技术垄断。
[0011](2)本发明一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置是利用燃气全预混燃烧方式进行供热水和生活热水的，其结构紧凑，充分利用燃气自身压力进行混合，降低了系统的能耗。本发明结构采用的分段燃烧使全预混燃烧器热负荷的可调范围大大拓宽，降低了低负荷下全预混燃烧发生回火的可能性。本发明采用平板式火孔板和翅片式换热器相配合，降低了系统的成本造价。本发明中火孔板的弧形设计可防止火孔板高温产生的变形。由于整体的负压环境设计，使得燃气供热装置燃烧的产物不能通过外部维护结构进入室内，这种安全设计保证了供热装置使用的安全性，降低了烟气对室内环境污染的危害性。本发明不但可以用于商业以及民用的供热及供生活热水系统，也可用于中小型工业供热和供热水系统。
【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1是本发明负压引射式全预混分段燃烧供热装置的结构示意图；
[0013]图2是本发明负压引射式全预混分段燃烧供热装置工艺流程图；
[0014]图3是本发明结构应用在燃气热水器燃烧器的引射式混合器结构示意图；
[0015]图4是本发明中燃气分配系统的分段结构；
[0016]图中:
[0017]1-电磁阀A,2-电磁阀B,3-外端盖,4-喷嘴,5-分配腔,6-进气腔,7-燃气管，8-风机，9-烟道，10-引射式混合器，11-分配孔，12-火孔板，13-燃烧室，14-冷水管，15-热水管，16-换热器，17-集烟罩，18-壳体，19-外进风口，20-内进风口。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本发明一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置作进一步详细地描述。
[0019]如图1所示，本发明一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，包括壳体18、燃料分段供应系统、燃烧室13、换热系统和引风式排烟系统。
[0020]所述燃料分段供应系统包括燃气管7及与其相连的燃气分配腔5，所述燃气分配腔5上还设有电磁阀Al和电磁阀B2，所述电磁阀Al和电磁阀B2的上方分别设置一个进气腔6，所述进气腔6上各设置一组燃气喷嘴4，每组燃气喷嘴4包括多个燃气喷嘴4，燃气喷嘴4的直径为1.2?2.5mm,每个燃气喷嘴4的负荷为I?5kW，燃气喷嘴4的个数取决于供热装置的额定热负荷。围绕着该组燃气喷嘴4的外周设有与壳体18贯通的环形进气口，与每个燃气喷嘴4对正的位置处均分别设有一引射式混合器10，所述引射式混合器10的顶部自下而上设有分配孔板11和火孔板12，所述火孔板为平板式火孔板，也可以是一下凸的弧板，其弧度小于lrad，所述火孔板上的火孔形状为方形、圆形和马蹄形中的一种，其中，优选马蹄形火孔结构，该马蹄形火孔可有效防止燃烧过程产生的热振荡。
[0021]所述引射式混合器10的底部设有内进风口 20，所述燃气分配腔5根据供热装置热负荷大小，通过开关电磁阀Al和电磁阀B2分段控制燃气流经喷嘴4的个数，进而控制火孔板12火孔燃烧的区域。供热装置所有的燃气以及燃气燃烧所需要的空气，全部经过引射式混合器10进行混合后，再流经分配孔板11和火孔板12，火孔板12的火孔热强度为5?25W/mm2，引射式混合器10的个数取决于供热装置的额定热负荷。
[0022]所述燃烧室13设在所述引射式混合器10的上方。
[0023]所述换热系统包括与换热器16相连的冷水管14和热水管15，所述换热器16设置在所述燃烧室13的上方，所述换热器16采用翅片式换热器，具体到该翅片式换热器的排数，则与供热装置的热负荷相匹配，所述翅片式换热器与冷水管14和热水管路15相连，
[0024]所述引风式排烟系统包括风机8、集烟罩17和平衡式烟道9，所述集烟罩17设置在所述换热器16的上方，所述风机8设置在所述集烟罩17的内部，所述平衡式烟道9设有外进风口 19，所述平衡式烟道9与所述风机8相连，烟气经风机8排入平衡式烟道9。所述风机8为强排防爆风机，空气由外进风口 19进入壳体18与燃料分段供应系统、燃烧室13、换热系统形成的中间孔隙为负压环境，空气流经内进风口 20到达引射式混合器10前为负压。
[0025]本发明负压引射式全预混分段燃烧供热装置的工作过程是:
[0026]如图2和图4所不,燃气由燃气管7进入分配腔5,分别由电磁阀Al和电磁阀B2控制进入相应的进气腔6，进气腔6上设置两组燃气喷嘴4，电磁阀Al控制一组燃气喷嘴4，该组燃气喷嘴4的个数为4个，电磁阀B2控制另一组燃气喷嘴，该组燃气喷嘴4的个数为6个，空气经平衡式烟道9的外筒(B卩外进风口 19)，进入供热装置内部，然后流经内进风口20，最后到达引射式混合管10的入口，此时，空气处于负压状态，本发明的燃烧方式为预混燃烧，燃气和空气在火孔前进行混合，燃烧不需要二次空气，空气的过剩空气系数大于1，如图3所示，即燃气利用自身的静压力，经燃气喷嘴4喷出，使得燃气静压转变为动压，燃气获得高速度，高速的燃气引射负压空气进入引射式混合器10，在引射式混合器10内进行充分混合；混合后的燃气和空气混合物进入分配孔板11，经过分配孔板11的混合物产生紊流，进一步加强混合后进入火孔板12进行燃气和空气预混燃烧；燃烧室13内的高温燃烧产物与翅片式换热器16进行换热后，低温烟气经过风机8和平衡式烟道9内筒排入到大气中，翅片式换热器16与进(冷)水管14和出(热)水管15或者是供热管道的供、回水进行连接，水在翅片式换热器16中完成换热升温后，经翅片式换热器16的出水管15供给用户。
[0027]本发明是一种利用燃气全预混分段燃烧方式进行供热水和生活热水的燃气供热装置，该装置结构紧凑，充分利用燃气自身能量来进行混合的，降低了系统的能耗。系统采用平板式火孔板和翅片式换热器相配合，降低了系统的成本造价。此外，平板式火孔板可加工成具有一定的弧度结构形式，可防止高温条件下热应力变形。本发明结构采用的分段燃烧使全预混的可调范围大大拓宽，降低了低负荷下全预混燃烧发生回火的可能性。本发明整体的负压环境设计，使得燃气供热装置燃烧的产物不能通过外部维护结构进入室内，这种安全设计保证了供热装置使用的安全性，降低了烟气对室内环境污染的危害性。本发明不但可以用于商业以及民用的供热及供生活热水系统，也可用于中小型工业供热和供热水系统。
[0028]尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，包括壳体(18)、燃料分段供应系统、燃烧室(13)、换热系统和引风式排烟系统，其特征在于: 所述燃料分段供应系统包括燃气管(7)及与其相连的燃气分配腔(5)，所述燃气分配腔(5)上还设有电磁阀A (I)和电磁阀B (2)，所述电磁阀A (I)和电磁阀B (2)的上方分别设置一个进气腔(6)，所述进气腔(6)上各设置一组燃气喷嘴(4)，围绕着该组燃气喷嘴(4)的外周设有与壳体(18)贯通的环形进气口，与每个燃气喷嘴(4)对正的位置处均分别设有一引射式混合器(10)，所述引射式混合器(10)的顶部自下而上设有分配孔板(11)和火孔板(12)，所述引射式混合器(10)的底部设有内进风口(20)； 所述燃烧室(13)设在所述引射式混合器(10)的上方； 所述换热系统包括与换热器(16)相连的冷水管(14)和热水管(15)，所述换热器(16)设置在所述燃烧室(13)的上方，所述换热器(16)采用翅片式换热器； 所述引风式排烟系统包括风机(8)、集烟罩(17)和平衡式烟道(9)，所述集烟罩(17)设置在所述换热器(16)的上方，所述风机(8)设置在所述集烟罩(17)的内部，所述平衡式烟道(9 )设有外进风口( 19 )，所述平衡式烟道(9 )与所述风机(8 )相连，烟气经风机(8 )排入平衡式烟道(9)。
2.根据权利要求1所述的一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，其特征在于，所述风机(8)为强排防爆风机，空气由外进风口(19)进入壳体(18)与燃料分段供应系统、燃烧室(13)、换热系统形成的中间孔隙为负压环境，空气流经内进风口(20)到达引射式混合器(10)前为负压。
3.根据权利要求1所述的一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，其特征在于，所述燃气分配腔(5)根据供热装置热负荷大小，通过开关电磁阀A (I)和电磁阀B (2)分段控制燃气流经喷嘴(4)的个数，进而控制火孔板(12)火孔燃烧的区域。
4.根据权利要求1所述的一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，其特征在于，每组燃气喷嘴(4)包括多个燃气喷嘴(4)，燃气喷嘴(4)的直径为1.2?2.5mm，每个燃气喷嘴(4)的负荷为I?5kW，燃气喷嘴(4)的个数取决于供热装置的额定热负荷。
5.根据权利要求1所述的一种负压引射式全预混分段燃烧供热装置，其特征在于，供热装置所有的燃气以及燃气燃烧所需要的空气，全部经过引射式混合器(10)进行混合后，再流经分配孔板(11)和火孔板(12)，火孔板(12)的火孔热强度为5?25W/mm2，引射式混合器(10)的个数取决于供热装置的额定热负荷；所述火孔板(12)与换热器底部净距为6?18cm0
【文档编号】F24H1/14GK103727653SQ201310733714
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】刘凤国, 张蕊, 张斌龙, 赵冬芳, 张彦敏 申请人:天津城建大学