全预混节能环保燃气灶的制作方法

本实用新型涉及一种全预混节能环保燃气灶，属于多孔介质传热和全预混燃烧技术应用领域。

背景技术：

燃气灶是我们日常生活中常见的烹饪设备，但是传统强制扩散式和大气式燃烧灶因空气与燃气在燃烧前无预混或部分预混，使燃烧形成的火焰温度不高，火焰均温性不好，火焰对锅具的传热以对流传热为主，辐射传热很少，开放式灶膛导致的直接热损失高，造成灶具的热效率较低，一般在20％～55％之间，且烟气中含有CO和NOx等有害气体，缺点显著。

所谓全预混燃烧，指的是将燃气与大于等于其完全燃烧所需的空气进行充分混合，再进行燃烧的一种燃烧方式。全预混气体燃烧形成的火焰温度高、火焰短、火焰均温性好，且燃烧热强度远高于大气式火焰，另外合理的空气配比，能大大降低烟气中NOx和CO的生成量。

多孔金属材料具有明显的孔隙结构，体积密度小，热容较高，蓄热能力强。预混气体流过多孔介质灶头中的孔隙，在内部产生分流、汇合及漩涡，并在灶头表面燃烧形成火焰，火焰的部分热量通过多孔介质灶头骨架的导热和孔隙中的对流效应不断传给上游预混气体，预热了预混气体，提高了预混气体的着火性能，同时提高了火焰温度和火孔热强度。

高温火焰对锅底有一定的热辐射，同时表面涂有红外涂层的多孔金属灶头在高温下具备了远高于气体火焰的热辐射能力，从而使锅底得到的辐射热显著增强，改善了传统燃气灶主要以对流传热为主的传热方式。

全预混燃烧灶不需要在燃烧过程中补充二次空气，因此燃烧灶可设计成封闭灶膛，灶膛采用耐火隔热材料制成，且在内壁涂有高反射涂层，反射热量给锅具，同时灶膛壁较低的导热性能，使灶膛壁对环境的散热损失大大降低，进一步提高了燃气灶的热效率；另外封闭式灶膛还利于收集具有一定余温的尾气进行余热回收利用。

总之，多孔介质全预混燃气灶是将全预混燃烧技术和多孔介质优良的传热特性相结合，为燃气灶实现稳定、高效、节能、环保燃烧提供了一条新途径。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于改进已有技术的不足，提供一种全预混节能环保燃气灶，采用多孔介质材料作为灶头，实现全预混气体的预热和稳定燃烧的燃气灶具，提高商用和民用厨房燃气灶的热效率。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种全预混节能环保燃气灶，包括引射风机1、全预混引射器2、预混气进气管3、多孔介质灶头4、封闭式隔热炉膛5、烟气排管6、点火器7、火焰探测器8、负荷控制面板9、灶台架构10和锅具支架11；所述预混气进气管3连接全预混引射器2和全预混多孔金属灶头4，全预混引射器2出口的预混气体通过预混气进气管3输送给燃烧灶头4，引射风机1为小流量小压头轴流式风机，布 置在全预混引射器2进气侧，烟气排管6由金属管制成，放置在封闭式隔热炉膛5上部斜后侧壁面之中，并伸出封闭式隔热炉膛5；灶台构架10上面是灶台面，布置有多孔金属灶头4、封闭式隔热炉膛5和负荷控制面板9；灶台构架10下面有引射风机1、全预混引射器2和预混气进气管3，在灶头4和封闭式隔热炉膛5内部布置有锅具支架11、点火器7和火焰探测器8。

所述灶头的中心圆和中间环之间留有一长方形预留槽，槽底留有点火器7和火焰探测器8的安装孔，可把点火器7和火焰探测器8安装在这两个孔中。然后把整个燃气灶头4固定在灶台面的灶头安装部位，在灶头外面先放上锅具支架11。

所述封闭式隔热炉膛5后侧上部有一圆形开孔，烟气排管6紧套其中，排烟管入口在灶膛内，出口朝外。灶台面的一侧有负荷控制面板9的安装口，把负荷控制面板9安装在上面，再进行引射器2控制阀门、引射风机1、点火器7和火焰探测器8和负荷控制面板9等的电子线路的连接，最后通过固定螺钉把所有部件都固定在灶台构架10上。

所述全预混引射器2是一个双级引射器，布置在引射风机1后面，全预混引射器2包括依次连接的空气喷嘴22、一级混合管23、二级喷嘴24、二级混合管25和扩压管26，二级混合管25上设有被引射空气阀27，空气喷嘴22进口处设有空气阀20，一级混合管23上设有燃气阀21。

所述多孔介质灶头4表面涂有红外辐射涂层50，主要由最下部的圆形的燃气腔43、中间圆形的均流腔42和最上层的圆形的多孔金属丝网41三部分组成；多孔介质灶头4上设有灶头外环进气孔44、灶头中间环进气管孔45、灶头中心 进气孔46、预留槽47、火焰探测器孔48和点火器安装孔49；所述点火器7布置在灶头预留槽47的点火器安装孔49中，位置在灶头中心圆和中间园环之间；所述火焰探测器8紧邻点火器7布置，安装在预留槽47的火焰探测器孔48中。

所述全预混引射器2是固定在灶台架构10的台面下面，其空气进口端接引射风机1，燃气入口端接入燃气管道；预混气进气管3包括接口管35、总进气管36和进气分配管37，总进气管36上设有进气阀31，进气分配管37上设有灶头中心进气管32、灶头中间环进气管33和灶头外环进气管34；全预混引射器2的出口端与预混气进气管3的接口管35相连，预混气进气管3的3个出口管灶头中心进气管32、灶头中间环进气管33和灶头外环进气管34分别与多孔金属灶头4的灶头外环进气孔44、灶头中间环进气管孔45和灶头中心进气孔46连接。

所述封闭隔热封闭式隔热炉膛5是采用导热性能较差的耐火隔热材料制成的圆筒型灶膛，灶膛内壁涂有高反射性能的涂料51。

所述锅具支架11由金属制成，放置在封闭式隔热炉膛5内部，环绕在灶头外面的灶台面上，锅具支架11底部为一钢制圆环，在钢制圆环外侧焊有四个对称的垂直的钢制支撑杆架，每个支撑杆架上焊有4个水平的三角形锅支撑架，用于支撑锅体。

其中全预混引射器2是获得全预混气体的主要部件，加红外涂层的多孔介质灶头4是燃烧装置的核心部件，封闭式隔热炉膛5是减少散热的重要部件，排烟管道6是收集烟气以便于烟气余热回收利用的重要部件，灶台架构10是将整个灶具部件组合在一起的主要支撑部件。

全预混引射器2采用空气燃气双级引射器，利用压头高于燃气的少量一次空气引射燃气，混合后的气体仍带有2000Pa左右的压头，再引射足够量的空气。此双级引射器既利用了燃气的初始压力引射部分空气，又通过风机提供少量带一定压头的空气引射剩余的空气。

灶头表面红外涂层50可以增强高温金属灶头对锅底的热辐射，多孔金属灶头4特殊的孔隙结构和极好的导热、对流特性可以将灶头表面燃烧火焰的部分热量返回到灶头上游预热全预混气体，提高火焰温度和均温性，有利于火焰的稳定，降低了脱火和回火现象的发生。

封闭式隔热炉膛5内壁涂有反射涂层51，加强了灶膛内壁对锅具的热辐射反射性能，同时灶膛壁极低的导热特性大大降低了火焰对外的散热损失。

本实用新型与现有技术相比，具有以下显著特征和积极效果：本实用新型将全预混燃烧技术应用于燃气灶具中，可使燃气在更高的燃烧温度和热强度下完全燃烧，提高了火焰的燃烧效率。多孔介质作为燃烧灶头，其特殊的孔隙结构能预热预混气体，提高火焰温度，达到稳定火焰的作用。灶头表面红外涂层则加强了灶头表面对锅底的热辐射能力，封闭式灶膛隔绝了火焰向周围环境的散热，从而大大提高了燃气灶的热效率。因此本实用新型在实现高效率、高强度燃烧的同时，还降低了一氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放。

本实用新型公开了属于商用、民用厨房灶具领域的一种全预混节能环保燃气灶系统。现有民用和商用燃气灶主要采用大气引射式燃气灶，其特征是引射器引射的一次空气系数小于0.65，燃烧过程需要外部补充二次空气，因此火焰温度及热强度受到限制，燃气灶热效率很难超过55％；同时，燃烧产物中有害 成分CO和NOx含量较高，影响人们的身体健康。本实用新型应用于商用、民用厨房的全预混燃气灶系统，其中，全预混引射器2实现了引射全部燃烧所需空气的引射预混能力；多孔介质灶头4实现全预混气体的预热和全预混燃烧，同时加大了灶头对锅具的热辐射；封闭式隔热炉膛5通过对火焰热辐射的反射及隔热大大降低了灶膛的散热；结合灶膛内炉气对锅的对流放热，使尾气排放温度降到480°以下，燃气灶热效率提高到71％左右，同时采用1.1空气系数的全预混燃烧，可有效降低燃烧产物中的CO和NOx的含量。本燃气灶具备了节能、高效、环保，且尾气余热还可回收利用的特性。

附图说明

图1为本实用新型的全预混节能环保燃气灶整体结构示意图。

图2为本实用新型的全预混引射器的结构示意图。

图3为本实用新型的预混气进气管的结构示意图。

图4为本实用新型的多孔金属灶头的剖面示意图。

图5为本实用新型的多孔金属灶头的多孔金属丝网的结构示意图。

图6为本实用新型的多孔金属灶头的均流腔的结构示意图。

图7为本实用新型的多孔金属灶头的燃气腔的结构示意图。

图8为本实用新型的封闭式隔热炉膛的结构示意图。

图9是图8中沿着A—A方向视图。

图10为本实用新型的锅具支架的立面示意图。

图11为本实用新型的锅具支架的俯视示意图。

图中各部件标号如下：1为引射风机、2为全预混引射器、3为预混气进气管、4为多孔介质灶头、5为封闭式隔热炉膛、6为烟气排管、7为点火器、8为火焰探测器、9为负荷控制面板、10为灶台架构、11为锅具支架、12为锅、31为进气阀；20为空气阀、21为燃气阀、22为空气喷嘴、23为一级混合管、24为二级喷嘴、25为二级混合管、26为扩压管；31为进气阀、32为灶头中心进气管、33为灶头中间环进气管、34为灶头外环进气管、35为接口管、36为总进气管、37为进气分配管；41为多孔金属丝网、42为均流腔、43为燃气腔、44为灶头外环进气孔、45为灶头中间环进气管孔、46为灶头中心进气孔、47为预留槽、48为火焰探测器孔、49为点火器安装孔、50为红外辐射涂层；51为反射涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1至图11，一种全预混节能环保燃气灶，其特征在于包括引射风机1、全预混引射器2、预混气进气管3、多孔介质灶头4、封闭式隔热炉膛5、烟气排管6、点火器7、火焰探测器8、负荷控制面板9、灶台架构10和锅具支架11；所述预混气进气管3连接全预混引射器2和全预混多孔金属灶头4，全预混引射器2出口的预混气体通过预混气进气管3输送给燃烧灶头4，要求必须保证管道 的密封性、流畅性和流量均匀分配特性，引射风机1为小流量小压头轴流式风机，布置在全预混引射器2进气侧，烟气排管6由金属管制成，放置在封闭式隔热炉膛5上部斜后侧壁面之中，并伸出封闭式隔热炉膛5；灶台构架10上面是灶台面，布置有多孔金属灶头4、封闭式隔热炉膛5和负荷控制面板9；灶台架构10是将灶具各组成部件组装在一起的主要支撑部件。灶台构架10下面有引射风机1、全预混引射器2和预混气进气管3，在灶头4和封闭式隔热炉膛5内部布置有锅具支架11、点火器7和火焰探测器8。

烟气排管6的排管出口处可连接尾气余热回收装置。

负荷控制面板9布置在灶具台面上，扭动按钮可打火和关火，调整按钮旋度可调节燃烧负荷。

所述灶头的中心圆和中间环之间留有一长方形预留槽，槽底留有点火器7和火焰探测器8的安装孔，可把点火器7和火焰探测器8安装在这两个孔中。然后把整个燃气灶头4固定在灶台面的灶头安装部位，在灶头外面先放上锅具支架11。

所述封闭式隔热炉膛5后侧上部有一圆形开孔，烟气排管6紧套其中，排烟管入口在灶膛内，出口朝外。灶台面的一侧有负荷控制面板9的安装口，把负荷控制面板9安装在上面，再进行引射器2控制阀门、引射风机1、点火器7和火焰探测器8和负荷控制面板9等的电子线路的连接，最后通过固定螺钉把所有部件都固定在灶台构架10上。

引射风机1为小流量小压头轴流式风机，布置在全预混引射器2进气侧， 目的是通过给全预混引射器提供少量的一次空气来引射燃气，风机额定流量和压头要根据燃烧负荷和系统要求综合设计来确定。

所述全预混引射器2是一个双级引射器，布置在引射风机1后面，全预混引射器2包括依次连接的空气喷嘴22、一级混合管23、二级喷嘴24、二级混合管25和扩压管26，二级混合管25上设有被引射空气阀27，空气喷嘴22进口处设有空气阀20，一级混合管23上设有燃气阀21。

引射风机1提供的一次空气经引射器的一级空气喷嘴喷出来引射燃气，之后混合气体再经过一级混合室和二级喷嘴引射剩余所需的二次空气，最后经二级混合室和扩压室后以一定的压头和流速流出；额定负荷下引射器出口的空气系数为1.1左右。

所述多孔介质灶头4表面涂有红外辐射涂层50，是燃气灶的核心部件，主要由最下部的圆形的燃气腔43、中间圆形的均流腔42和最上层的圆形的多孔金属丝网41三部分组成；多孔介质灶头4上设有灶头外环进气孔44、灶头中间环进气管孔45、灶头中心进气孔46、预留槽47、火焰探测器孔48和点火器安装孔49；所述点火器7布置在灶头预留槽47的点火器安装孔49中，位置在灶头中心圆和中间园环之间；所述火焰探测器8紧邻点火器7布置，安装在预留槽47的火焰探测器孔48中。

所述全预混引射器2是固定在灶台架构10的台面下面，其空气进口端接引射风机1，燃气入口端接入燃气管道；预混气进气管3包括接口管35、总进气管36和进气分配管37，总进气管36上设有进气阀31，进气分配管37上设有灶头中心进气管32、灶头中间环进气管33和灶头外环进气管34；全预混引射 器2的出口端与预混气进气管3的接口管35相连，预混气进气管3的3个出口管灶头中心进气管32、灶头中间环进气管33和灶头外环进气管34分别与多孔金属灶头4的灶头外环进气孔44、灶头中间环进气管孔45和灶头中心进气孔46连接。

多孔介质灶头4的直径由燃烧负荷和灶具标准确定。预混气进气管3出口流出的全预混气体先流入燃气腔43，再经均流腔42流入多孔金属丝网41，在丝网表面形成火焰。多孔金属丝网41上表面涂有高辐射特性的红外辐射涂层50。均流腔42内装有扇格型金属均流板，保证预混气体均匀流入多孔金属丝网41的各处孔隙中。

所述封闭隔热封闭式隔热炉膛5是采用导热性能较差的耐火隔热材料制成的圆筒型灶膛，灶膛内壁涂有高反射性能的涂料51。

所述锅具支架11由金属制成，放置在封闭式隔热炉膛5内部，环绕在灶头外面的灶台面上，锅具支架11底部为一钢制圆环，在钢制圆环外侧焊有四个对称的垂直的钢制支撑杆架，每个支撑杆架上焊有4个水平的三角形锅支撑架，用于支撑锅体。

多孔金属灶头4的下部燃气腔分为三个腔，中心圆腔、中心环腔和外环腔，腔的内外环壁可以是铸铁制成或钢制成，中间的均流腔是由多个交错的环形金属垂直扇格组成，整个扇格板嵌入在燃气灶头最外环内壁面上，最上层盖着一层较薄的多孔金属丝网，丝网表面涂有高红外辐射涂层；在灶头的中心圆和中间环之间留有一长方形预留槽，槽底留有点火器7和火焰探测器8的安装孔，可把点火器7和火焰探测器8安装在这两个孔中。然后把整个燃气灶头4固定 在灶台面的灶头安装部位，在灶头外面先放上锅具支架11，然后在支架外面套上内壁涂有反射涂层51并使用耐火绝热材料制成的封闭式圆形隔热封闭式隔热炉膛5，炉膛后侧上部有一圆形开孔，烟气排管6紧套其中，排烟管入口在灶膛内，出口朝外。灶台面的一侧有负荷控制面板9的安装口，把负荷控制面板9安装在上面，再进行引射器2控制阀门、引射风机1、点火器7和火焰探测器8和负荷控制面板9等的电子线路的连接，最后通过固定螺钉把所有部件都固定在灶台构架10上。

本实用新型的工作原理为：借助引射风机提供的少量低压头一次空气和带有一定压头的燃气通过双级引射器的作用引射完全燃烧所需的全部空气，并使燃气和空气充分混合。混合后的预混气体通过预混气进气管流入燃烧灶头，由下向上逐一经过燃气腔、均流腔后均匀流入多孔金属灶头的孔隙中，被灶头表面高温火焰通过多孔金属骨架的导热和与孔隙内壁面的对流传入的热量预热，之后在灶头表面燃烧，形成短而均匀的稳定高温火焰，由于预热的作用，混合气体的燃烧温度会超过绝热燃烧温度，从而实现超焓燃烧。同时金属灶头表面温度接近火焰温度，高温火焰和涂有红外涂层的金属灶头同时对锅具和灶膛内壁进行热辐射，从而使锅具得到的辐射热大大增加；另外灶膛内壁的反射涂层又有效的反射投射来的辐射热给锅具，使锅具得到的热量中辐射热所占比例大大增加；同时高温烟气流过锅具时对锅具进行对流传热，因此，全预混气体燃烧热量主要以辐射和对流两种形式加热锅具。之后余烟通过排烟管道直接排出灶膛到环境或尾气余热回收装置，只有极少的热量通过灶膛壁面向环境散热。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描叙，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本 领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。