一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生器，该蒸汽发生器包括壳体、燃烧器、内胆和进水管；所述燃烧器的燃烧面由金属纤维编织物制成，沿燃烧面边沿周向布置有水冷管；燃气和空气依次经混合器和预燃腔充分混合后，在燃烧面与内胆形成的极小密封空间内正压燃烧，燃烧迅速且干净，产生蒸汽快，余热被有效利用。本实用新型的蒸汽发生器克服了传统蒸汽发生器密封燃烧易产生的回火问题和点火爆燃问题，其安全性大大提高；密封预混的燃烧方式和各部件的合理连接使该蒸汽发生器体积远远小于传统蒸汽发生器，而且其自动排水控制有效地降低和缓解了传统蒸汽发生器长时间使用后水垢的形成，提高了换热效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于蒸汽发生器行业领域，具体涉及一种预混燃气正压燃烧的节能蒸 汽发生器。 一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生器
【背景技术】
[0002] 现有技术中的蒸汽发生器，其燃烧方式主要采用传统的火排式扩散燃烧，且大部 分为无压或负压燃烧。燃烧前燃气与空气并不按比例完全预混，而是在火排喷嘴处边混合 边燃烧，燃气因混合不充分导致不能够完全燃烧，火焰温度低，且过量的空气系数也降低了 其热效率，造成燃气浪费。未充分燃烧的废气对环境和健康带来损害，燃烧过程中安全性较 低；而且火排体积大，燃烧需要的行程长，不可避免的增大了蒸汽发生器的体积。
[0003] 而预混式燃烧燃气的混合较为充分，但由于燃气在开始燃烧前已经处于与空气混 合的可燃烧状态，这种情况下容易产生回火和相对密闭空间点火爆燃，带来安全隐患。为了 解决这种问题，现有技术中有人采用多孔陶瓷板作为燃烧头，但陶瓷板材料温度性差，机械 强度低，开孔率低，与金属外壳结合密封性差，在使用过程中常出现陶瓷板的炸裂和风化， 使用寿命低，从而不能彻底解决回火和相对密闭空间点火爆燃问题。
[0004] 而且市场上大部分的蒸汽发生器，高温烟气与水换热后被直接排出，烟气中剩余 的热量不能被有效利用，为了提高烟气余热的利用率，现有技术中有人利用烟气的余热对 进水进行预热，但其燃烧头采用火排式扩散燃烧，导致燃烧不充分，且增大了蒸汽发生器的 体积，蒸汽发生器长时间使用后在内胆中易形成水垢，水垢的存在降低了热交换的面积，使 得产生同样蒸汽所消耗的燃气量增大，带来气、水、电的浪费，而且水垢会引起内胆破裂。 实用新型内容
[0005] 本实用新型为了解决以上的不足，设计了一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生 器，该蒸汽发生器功率大且可调节，其体积远小于现有的蒸汽发生器，其抗回火性能优异， 蒸汽产生过程中的余热被有效利用，而且能够降低水垢的形成，提高换热效率。
[0006] 为了实现本实用新型目的所采取的技术方案是：一种预混燃气正压燃烧的节能蒸 汽发生器，包括壳体、燃烧器、内胆和进水管；所述燃烧器包括燃烧部、用于混合燃气和空气 的混合器、风机，所述混合器分别与燃烧部和风机连接；
[0007] 所述燃烧部包括设有进气口的预燃腔和位于预燃腔一侧的燃烧面和水冷管；所述 燃烧面由金属纤维编织物制成，所述水冷管沿所述金属纤维编织物周向布置，且与所述纤 维织物紧密连接；所述进水管与所述水冷管相连通；
[0008] 所述混合器与燃烧部连通，混合器上设有燃气入口、与风机连接的空气入口、混合 腔和出气口，所述混合器的出气口与所述预燃腔的进气口连通；
[0009] 所述内胆为容纳水的腔体，腔体内排列设有多条弯曲的烟气换热管，用于增大换 热面积；所述腔体的侧面与所述燃烧部密封连接形成燃烧室，且所述燃烧部上设有燃烧面 的一侧与烟气换热管的一端口相对设置；所述燃烧室上方的空间构为蒸汽室，所述蒸汽室 顶部设有蒸汽输出管；
[0010] 燃气和空气经所述混合器预混后，通过所述进气口进入预燃腔中进一步充分混 合，然后到达所述金属纤维编织物表面，在所述燃烧室内燃烧。
[0011] 燃烧部边沿与腔体侧面的接合面处设有密封圈，所述水冷管使所述接合面始终处 于低温区，使密封圈由普通耐温材料制成即可；如此一体设计导致燃烧器因强制鼓风而始 终在正压下燃烧，从而使得燃烧更深入分子层次，燃烧更充分、温度更高，且燃烧室外无明 火溢出，提高了燃烧的安全性。
[0012] 本实用新型解决问题还可以进一步采取以下改进措施：
[0013] 其中，所述金属纤维编织物的背面设有布风板，所述布风板上设有多个限流孔，混 合气在预燃腔中进一步混合后，穿过所述限流孔到达所述金属纤维编织物表面；
[0014] 所述限流孔与所述纤维织物上的孔径及孔隙率按一定比例分别设置，使混合气的 流速始终大于混合气在密封状态下燃烧时的火焰传播速度，且使混合气均匀分布在纤维织 物表面，用以更好的防止密封燃烧时产生的回火现象。
[0015] 其中，所述混合腔内依次设有内径逐渐缩小的第一腔体、圆筒形第二腔体和内径 逐渐扩大的第三腔体，在第二腔体壁上均匀排列有多个通孔，所述通孔与所述燃气入口连 通；所述空气入口设于第一腔体上，所述出气口设于第三腔体上。
[0016] 其中，所述内胆外上方设有与所述烟气换热管另一端口连通的预热器，所述预热 器用于对内胆提供预热水，所述预热器内设有与所述进水管连通的预热盘管，烟气的热量 对预热盘管中的水再次进行预热；预热器顶部设有烟气排出管；烟气通过所述烟气排出管 排出壳体外。
[0017] 其中，还包括位于内胆外侧的水位控制箱，所述水位控制箱与预热盘管连通，预热 盘管中的水被烟气预热后进入水位控制箱，所述水位控制箱的底部设有与内胆连通的水 管，水位控制箱内设有浮球阀，用于控制内胆的自动进水。
[0018] 其中，还包括位于内胆底部的排水口，在所述排水口处设有排水阀，用来避免蒸汽 发生器长期使用过程中水垢的形成。
[0019] 其中，所述内胆内还设有控制排水阀开关的温度传感器。当温度达到设定值时，温 度传感器控制排水阀的开启或关闭，实现自动排水或停止排水，同时避免了使用过程中的 自动排放，从而达到降低水垢形成离子的浓度，最大限度降低水垢的形成，避免了水垢的形 成引起换热效率降低和内胆破裂。
[0020] 其中，所述风机上设有过滤装置，用于防止灰尘杂物等进入燃烧部内，以使金属纤 维编织物表面保持干净，使纤维织物孔隙和限流孔畅通，保证混合气的流速和均匀性。
[0021] 其中，还包括设于所述空气入口处的风量控制阀和位于燃气入口处的燃气流量控 制阀，用于能够更好的控制燃气和空气的流量，实现功率的可调节功能，满足不同的燃烧需 求。
[0022] 其中，还包括控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、风量控制阀、燃气流量 控制阀、位于所述燃烧面处的点火装置和熄火保护感应装置连接。点火装置在控制器控制 下自动点火，并打开燃气流量控制阀。所述熄火保护感应装置自动、准确的检测有无火焰 情况，当发生意外熄火或回火时，熄火保护感应装置自动及时切断气源和电源，进行安全保 护。
[0023] 其中，所述蒸汽输出管的管口处还设有蒸汽流量测量仪和温度传感器，用于准确 测量输出的蒸汽流量和温度，并通过控制器控制燃气流量的输入以实现恒量、恒温供应蒸 汽。
[0024] 其中，所述燃烧面的表面形状为平面型、弧面型或者球面型。
[0025] 其中，还包括设于壳体内的温度控制系统和设于壳体外的热水接口，为用户提供 热水或开水，使蒸汽发生器同时具有热水器的功能。
[0026] 本实用新型的蒸汽发生器技术方案的有益效果在于：
[0027] 1、该蒸汽发生器采用的燃烧器由金属纤维编织物作为燃烧面，金属纤维编织物周 边设置的水冷管加快了纤维织物的散热使其始终处于低温状态，使燃烧面持久耐用，克服 了传统燃烧器密封燃烧易产生的回火问题；布风板上的限流孔与纤维织物的孔径结合设计 保证了混合气的流速始终大于混合气燃烧时的火焰传播速度，进一步提高了燃烧器的抗回 火能力；该蒸汽发生器可实现自动熄火保护，解决了相对密闭空间产生的点火爆燃问题，密 封的燃烧方式使得燃烧室外无明火溢出，大大增强了安全性和环保性。
[0028] 2、燃气在混合器第二腔体内的负压作用下，被吸入第二腔体内，燃气和空气的混 合气在腔体内强烈踹流，使得燃气与空气在短距离内实现了较好混合，再经预燃腔进一步 充分混合，提高了混合的充分性，使混合气在金属纤维编织物表面能够进行均匀正压燃烧， 燃烧深入分子层面，使得燃烧更加充分、火焰温度更高；所述燃烧部和所述混合器的一体设 计使得本发明的燃烧器体积小于传统燃烧器体积，最终导致该蒸汽发生器的体积小于传统 蒸汽发生器体积。
[0029] 3、该蒸汽发生器中水冷管和预热器依次对进水进行预热，使水在进入内胆之前已 经进行了两次预热，导致进入内胆的水已具备较高的温度，加快了蒸汽产生的时间，提高了 余热的利用率和产生蒸汽的均匀性。
[0030] 4、该蒸汽发生器可自动控制，实现了功率的可调性，满足了不同的燃烧需求，同时 有效地降低和缓解了蒸汽发生器长时间使用后水垢的形成，提高了蒸汽发生器的使用寿 命；密封预混的燃烧方式和各部件之间的合理连接使本实用新型蒸汽发生器的体积远远小 于传统蒸汽发生器，减少了制造中原材料的消耗且便于搬运，以上优点使得本实用新型满 足燃具产品的发展需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是本实用新型蒸汽发生器中燃烧器的结构示意图；
[0032] 图2是本实用新型蒸汽发生器中燃烧部的侧视图；
[0033] 图3是本实用新型蒸汽发生器中混合器的剖面图；
[0034] 图4是本实用新型蒸汽发生器的内部结构示意图；
[0035] 图5是本实用新型蒸汽发生器的右视图。
【具体实施方式】
[0036] 以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明：
[0037] 参照附图1至附图5所示，一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生器，包括壳体 la、设于壳体la内的燃烧器、进水管6、内胆7、位于内胆外侧上方的预热器8、位于内胆外左 侧的水位控制箱9。
[0038] 所述燃烧器包括燃烧部1、用于混合燃气和空气的混合器2、风机3。所述燃烧部1 包括设有进气口的预燃腔103、位于预燃腔103 -侧的燃烧面101和环绕燃烧面101周向布 置的水冷管102,水冷管102与燃烧面101紧密连接；所述燃烧面101由金属纤维编织物制 成，所述金属纤维编织物为铁铬铝合金纤维织物，燃烧面101表面的形状为平面型（在其他 实施例中，燃烧体表面的形状也可以是弧面型或球面型）。在金属纤维编织物的背面设有布 风板，所述布风板上设有多个限流孔，所述限流孔与所述纤维织物的孔径和孔隙率按一定 比例分别设置，使混合气的流速始终大于混合气燃烧时的火焰传播速度，以提高燃烧器的 抗回火能力。
[0039] 所述混合器2与燃烧部1连通，混合器2上设有燃气入口、与风机3连通的空气入 口、混合腔和出气口，燃气入口和空气入口处分别设有燃气流量控制阀4和风量控制阀5， 所述混合腔包括内径逐渐缩小的第一腔体201、圆筒形第二腔体202和内径逐渐扩大的第 三腔体203,所述第二腔体202腔壁上均匀排列有多个通孔202a，所述通孔202a与燃气入 口连通，所述空气入口设于第一腔体上，所述出气口设于第三腔体203上且与所述预燃腔 的进气口 103a相连通。所述混合器的总长度为40-80mm，燃气和空气在此短距离内可实现 较好的混合，然后通过所述进气口 103a进入预燃腔103中进一步充分混合，混合后穿过所 述限流孔到达所述纤维织物表面，在纤维织物外表面进行燃烧。在风机3的壳体上还设有 过滤装置，用于防止灰尘杂物等进入燃烧部1，保持金属纤维编织物表面干净，使限流孔与 纤维织物的孔隙保持畅通。所述燃烧面101处设有电子点火针104和熄火保护感应针105， 点火针在控制器作用下自动打开点火。所述熄火保护感应针105自动、准确的检测有无火 焰情况，当发生意外熄火或回火时，熄火保护感应针105反馈信号至控制器，自动及时切断 气源和电源，进行安全保护。
[0040] 所述进水管6与所述水冷管102相连通。所述内胆7为容纳水的腔体，腔体内排 列设有多条弯曲的烟气换热管71a，用于增大换热面积，在烟气换热管71a的外围充满了用 来产生蒸汽的水；所述腔体的侧面与所述燃烧部1密封连接形成燃烧室71，且使所述燃烧 部上设有燃烧面的一侧与烟气换热管71a的一端口相对设置；所述燃烧部1边沿与腔体侧 面的接合面106处设有密封圈，所述水冷管使所述接合面106始终处于低温区，使密封圈由 普通耐温材料制成即可；如此一体设计导致燃烧器因强制鼓风而始终在正压下燃烧，从而 使得燃烧更深入分子层次，燃烧更充分、温度更高，且燃烧室外无明火溢出，提高了燃烧的 安全性。在其他实施例中，燃烧器还可布置于内胆腔体的上侧或下侧。
[0041] 所述燃烧室71上方的空间构成蒸汽室，在蒸汽室顶部设有蒸汽输出管72。
[0042] 所述预热器8与所述烟气换热管71a的另一端口连通，用于对内胆7提供预热水， 预热器8内设有分别与进水管6和水位控制箱9连通的预热盘管81，盘管81螺旋盘绕在预 热器8内，预热器8顶部连接有烟气排出管73,烟气排出管73的输出口位于壳体la外部。 在所述水位控制箱9的底部设有与内胆连通的水管91，水位控制箱9内设有浮球阀，用于控 制内胆的自动进水。还包括设于水位控制箱里的水位传感器，所述水位传感器与控制器连 接，用于实现低水位自动停机，防止干烧，保护设备。
[0043] 所述内胆7底部设有排水口 74,在排水口 74处设有排水阀，内胆7内还设有温度 传感器，用于控制蒸汽发生器自动排水，以降低水垢形成离子的浓度，最大限度降低蒸汽发 生器使用过程中水垢的形成，蒸汽发生器停止使用时或温度达到设定值时，排水阀排放或 停止排放内胆里的水，同时避免了在使用过程中发生水的自动排放。
[0044] 在所述蒸汽输出管72的管口处设有蒸汽流量测量仪和温度传感器，用于准确测 量输出的蒸汽流量和温度，并通过控制器控制燃气流量的输入以实现恒量、恒温供应蒸汽。 该蒸汽发生器内部还可以设有温度控制系统和设于壳体外的热水接口，为用户提供热水或 开水，使蒸汽发生器同时具有热水器的功能。
[0045] 本实用新型蒸汽发生器的工作原理如下：
[0046] 所述风机3与混合器2的空气入口连接，燃气管lb与第二腔体202连接，风机3 向混合器2的第一腔体201内强制鼓风送入空气，由于第一腔体201流通面积逐步缩小，因 文丘里效应，高速流动的空气会在第二腔体内形成一定的负压，燃气在自身压力及第二腔 体负压的共同作用下从通孔202a径向进入第一腔体与第三腔体的连接处，与高速流动的 空气混合后进入第三腔体203,由于第三腔体203由腔体内到腔体口内径逐渐增大，使得混 合气在第三腔体203内剧烈踹流，混合气在短距离内达到较好的混合状态，然后混合气从 混合器2出气口进入预燃腔103的进气口 103a，在预燃腔103内进一步充分混合后，穿过布 风板上的限流孔，均匀分布至金属纤维编织物上，与在控制器控制下的已在点火状态的电 子点火针104接触点火燃烧，充分预混且均匀分布的混合气即在合金纤维织物101外表面 进行稳定正压燃烧，燃烧速度快，火焰温度高且均匀，无局部温差，水冷管102降低了燃烧 面101的温度，同时限流板及纤维织物的孔径和孔隙率的结合设计使得混合气流速始终大 于混合气燃烧的火焰传播速度，防止了燃烧过程中回火的产生。当发生意外熄火或回火时， 燃烧面101处的熄火保护感应针105反馈信号至控制器，自动及时切断气源和电源，进行安 全保护，以防止燃气泄漏，提高了安全性和稳定性。
[0047] 混合气在金属纤维编织物外表面与燃烧室71形成的极小密封空间内进行正压燃 烧，燃烧室的宽度短至30mm，混合气在极短距离内即可燃烧充分干净，燃烧产生的火焰进 入烟气换热管71a，对内胆7里的水进行加热。外部的自来水从进水管6流入至燃烧部1 的水冷管102,水冷管同时起到了预热进水和冷却燃烧面的作用，进水被燃烧部的温度预热 后，进入与其连通的预热盘管81内，燃烧产生的烟气沿着弯曲的烟气换热管71a穿出至预 热器8内，烟气所带热量传递给预热盘管81，对盘管81内已经被水冷管预热的水再次进行 预热，其余的热量和废气经过废气排放管73排出至外界，废气排放管73也可继续连接至外 界需要加热的装置上，有效地利用了烟气的热量，同时减小了高热量的烟气排放时对环境 的污染，也满足了对废气排放的要求。进水管6的水在预热器8内二次预热后进入水位控 制箱9内，水位控制箱9的存在使得预热器8预热后的水不直接流入蒸汽室，而是先输入到 水位控制箱9内，避免了由于蒸汽室内温度高，在蒸汽室内进行水位控制难度大的问题，通 过水位控制箱9使得水位的控制更加安全可靠。水位控制箱9内的水通过连通管91流入 至内胆7中，这时进入内胆7的水已经具备较高的温度，进入内胆7后可以在更短的时间内 沸腾，节约了燃气等能量的消耗，加快了蒸汽发生的时间和流量。蒸汽室内的水被加热开始 沸腾，产生的蒸汽经蒸汽输出管72输出至蒸汽用具。蒸汽输出管72管口处的蒸汽测量仪 和温度传感器可准确测量输出的蒸汽流量和温度，并通过控制器控制燃气流量的输入，以 实现恒量、恒温供应蒸汽。
[0048] 经多次试验表明，采用本实用新型蒸汽发生器的热利用率比现有技术蒸汽发生器 高出多倍，而且产生同样的蒸汽所消耗的燃气量明显低于传统蒸汽发生器。
[0049] 当蒸汽发生器停止使用时，水从排水口被及时排出；或者内胆7内的水温达到设 定值时，内胆处的温度传感器反馈信号至控制器，在控制器作用下内胆7底部的排水阀被 打开或者关闭，实现自动排水或停止排水，同时避免了使用过程中的自动排放，从而达到降 低水垢形成离子的浓度，最大限度降低水垢的形成，提高了热交换率和蒸汽发生器的使用 寿命。
[0050] 根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实 施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对 本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽 管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型 构成任何限制。
【权利要求】
1. 一种预混燃气正压燃烧的节能蒸汽发生器，包括壳体、燃烧器、内胆和进水管，其特 征在于，所述燃烧器包括燃烧部、用于混合燃气和空气的混合器、风机，所述混合器分别与 燃烧部和风机连接； 所述燃烧部包括设有进气口的预燃腔和位于预燃腔一侧的燃烧面和水冷管；所述燃烧 面由金属纤维编织物制成，所述水冷管沿所述金属纤维编织物周向布置，且与所述纤维织 物紧密连接；所述进水管与所述水冷管相连通； 所述混合器与燃烧部连通，混合器上设有燃气入口、与风机连接的空气入口、混合腔和 出气口，所述混合器的出气口与所述预燃腔的进气口连通； 所述内胆为容纳水的腔体，腔体内排列设有多条弯曲的烟气换热管，所述腔体的侧面 与所述燃烧部密封连接形成燃烧室，且所述燃烧部上设有燃烧面的一侧与所述烟气换热 管的一端口相对设置；所述燃烧室上方的空间构为蒸汽室，所述蒸汽室顶部设有蒸汽输出 管； 燃气和空气经所述混合器预混后，通过所述进气口进入预燃腔中进一步充分混合，然 后到达所述金属纤维编织物表面，在燃烧室内燃烧。
2. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述金属纤维编织物的背面设有 布风板，所述布风板上设有多个限流孔，混合气在预燃腔中进一步混合后穿过所述限流孔 到达金属纤维编织物表面。
3. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述混合腔内依次设有内径逐渐 缩小的第一腔体、圆筒形第二腔体和内径逐渐扩大的第三腔体，在第二腔体壁上均匀排列 有多个通孔，所述通孔与所述燃气入口连通；所述空气入口设于第一腔体上，所述出气口设 于第三腔体上。
4. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述内胆外上方设有与所述烟气 换热管另一端口连通的预热器，所述预热器内设有与所述进水管连通的预热盘管，预热器 顶部设有烟气排出管。
5. 根据权利要求4所述的蒸汽发生器，其特征在于，还包括位于内胆外侧的水位控制 箱，所述水位控制箱与预热盘管连通，在水位控制箱的底部设有与内胆连通的水管。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的蒸汽发生器，其特征在于，还包括设于内胆底部的 排水口，在所述排水口处设有排水阀。
7. 根据权利要求6所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述内胆内还设有控制排水阀开 关的温度传感器。
8. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述风机上设有过滤装置。
9. 根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，还包括设于空气入口处的风量控 制阀和位于燃气入口处的燃气流量控制阀。
【文档编号】F23D14/04GK203848290SQ201420228829
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】邓延鸿 申请人:邓延鸿