空气分段供给燃烧装置、方法及燃气壁挂炉与流程

本发明涉及燃烧技术领域，尤其涉及一种空气分段供给燃烧装置、方法及燃气壁挂炉。

背景技术：

随着气体燃料越来越多的被使用，燃烧产物也已成为大气污染的一个重要因素。在正常情况下，气体燃料是经过脱硫净化的，所以产生的硫化物数量比较少，同时只要燃烧完全，烟气中的CO的含量也是很少的，因此在燃气燃烧过程中如何减少氮氧化物的发生量，就成为一个比较突出的问题。

燃气壁挂炉以燃气作为燃料，在主换热器内燃烧放热后加热循环水，从而为建筑提供采暖热媒或生活热水的热力设备。壁挂炉既可以为散热片提供热源，也可为地暖系统提供热源。现在使用的供暖壁挂炉采暖系统，由于其采用大气式燃烧方式，燃烧过程中产生的热量直接供主换热器换热，燃烧器温度较高，造成烟气余量较大，排烟热损失较高，燃烧产生的氮氧化物含量较高，达不到环保的目的。因此，如何减少氮氧化物的发生量也成为燃气壁挂炉的研究方向。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种空气分段供给燃烧装置、方法及燃气壁挂炉，以尽可能地减少氮氧化物的产生。

为实现上述目的，本发明提供了一种空气分段供给燃烧装置，包括燃烧器、炉膛、风机和补给装置，所述风机用于使所述炉膛处于负压状态，以使外界空气在负压作用下被送入所述燃烧器和所述补给装置，其中送入所述燃烧器的空气量少于所述燃烧器内燃料燃烧所需的理论空气量，通过所述补给装置送入所述炉膛内的空气用于使所述燃烧器的燃烧产物进一步燃烧。

进一步地，所述风机设置在所述炉膛的上方，所述燃烧器设置在所述炉膛的底部，所述补给装置设置在所述炉膛内且位于所述燃烧器的上方。

进一步地，所述补给装置包括补给管，所述补给管的端部架设在所述炉膛的侧壁上，所述补给管的端面设有空气进口，所述补给管的管壁设有空气出口。

进一步地，所述燃烧器上空气进口的总面积和所述补给管上空气进口的总面积被配置为送入所述燃烧器的空气量与送入所述补给装置的空气量之比为1:1～2:3。

进一步地，所述补给管包括多个，所述空气出口设置为能够使得从所述空气出口吹出的空气吹向两个相邻所述补给管之间的空隙。

进一步地，所述补给管包括多个，多个所述补给管平行设置。

进一步地，所述补给管包括多个，多个所述补给管共面，并且与所述炉膛的底面相互平行。

为实现上述目的，本发明还提供了一种燃气壁挂炉，包括上述的空气分段供给燃烧装置。

进一步地，还包括换热器，所述换热器设置在所述炉膛的顶部，以通过所述换热器对燃烧烟气进行换热。

为实现上述目的，本发明还提供了一种空气分段供给燃烧方法，包括：

在燃烧前开启风机，使炉膛内处于负压状态；

在负压作用下将外界空气送入燃烧器和补给装置，其中送入所述燃烧器的空气量少于所述燃烧器内燃料燃烧所需的理论空气量，通过所述补给装置送入所述炉膛内的空气用于使所述燃烧器的燃烧产物进一步燃烧。

基于上述技术方案，本发明通过设置风机，在燃烧之前先利用风机使炉膛处于负压状态，这样外界空气在负压作用下可以很容易地进入燃烧器和补给装置，并且送入燃烧器的空气量少于燃烧器内燃料燃烧所需的理论空气量，即燃料在燃烧器内的燃烧并不充分，因此可以降低火焰温度的峰值以及燃烧器内的平均温度，减少氮氧化物的生成，减少对大气环境的污染，而进入补给装置的空气可以使燃烧产物进一步燃烧，减少不充分燃烧产物的含量。同时，相比于工业设备中通过火焰射流的引射作用使空气进入火道，本发明通过负压作用使外界空气进入燃烧器和补给装置的方式，更加适合于燃气壁挂炉等无法形成射流引射的设备。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明燃气壁挂炉一个实施例的结构示意图。

图2为本发明燃气壁挂炉一个实施例中补给管的主视图、俯视图和左视图。

图中：1-燃烧器，2-炉膛，3-补给管，31-空气出口，32-空气进口，4-风机，5-水路结构，6-空气流动方向，7-换热器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参考图1所示的燃气壁挂炉的结构，在本发明所提出的空气分段供给燃烧装置的一个实施例中，空气分段供给燃烧装置可以包括燃烧器1、炉膛2、风机4和补给装置，风机4用于使炉膛2处于负压状态，以使外界空气在负压作用下被送入燃烧器1和补给装置，其中送入燃烧器1的空气量少于燃烧器1内燃料燃烧所需的理论空气量，通过补给装置送入炉膛2内的空气用于使燃烧器1的燃烧产物进一步燃烧。

该实施例通过二次空气分段式的补给方式，在炉膛总的过剩空气量保持不变的情况下，把送往燃烧器1的空气减少到低于理论空气量，将另一部分空气通过补给装置送入炉膛2，当未燃尽的燃气上升时，遇到上方的空气而重新燃烧，直到燃烧完全。

在上述实施例中，通过设置风机，在燃烧之前先利用风机使炉膛处于负压状态，这样外界空气在负压作用下可以很容易地进入燃烧器和补给装置，并且送入燃烧器的空气量少于燃烧器内燃料燃烧所需的理论空气量，即燃料在燃烧器内的燃烧并不充分，因此可以降低火焰温度的峰值以及燃烧器内的平均温度，而氮氧化物的生成与主燃烧区的温度高低有直接的关系，因此通过使用分段技术，可以使燃烧中的氮氧化物减少60％-80％，减少对环境的污染。而进入补给装置的空气可以使燃烧产物进一步燃烧，减少不充分燃烧产物的含量。

同时，相比于工业设备中通过火焰射流的引射作用使空气进入火道，通过负压作用使外界空气进入燃烧器和补给装置的方式，更加适合于燃气壁挂炉等无法形成射流引射的设备。

作为空气分段供给燃烧装置的一种具体实现形式，炉膛2为竖直放置的结构，风机4设置在炉膛2的上方，燃烧器1设置在炉膛2的底部，补给装置设置在炉膛2内且位于燃烧器1的上方。这样在风机4的抽吸作用下，外界空气沿空气流动方向6进入燃烧器1和补给装置，燃烧器1的燃烧产物向上流动，在补给装置3处与从补给装置3吹出的空气混合，完成进一步地燃烧，直至完全燃烧。

除了上述实现形式外，炉膛2也可以为水平放置的结构，风机4设置在炉膛2的右端，燃烧器1设置在炉膛2的左端，补给装置设置在炉膛2内并且位于燃烧器1的右端，这样，在风机的抽吸作用下，燃烧器1的燃烧产物向右流动，在补给装置3处与从补给装置3吹出的空气混合，完成进一步地燃烧，直至完全燃烧。

当然，炉膛2以及风机4、燃烧器1和补给装置的设置也可以为其他方向，只要能够实现其作用即可。

作为补给装置的一个具体实施例，如图2所示，补给装置包括补给管3，补给管3可以为圆管，也可以为方形管或其他形状的管。补给管3的端部架设在炉膛2的侧壁上，补给管3的端面设有空气进口32，补给管3的管壁设有空气出口31。外界空气沿空气流动方向6通过空气进口32进入补给管3，然后通过空气出口31流出补给管3，进入炉膛2，燃烧器1的燃烧产物上升后与从空气出口31流出的空气混合，完成进一步地燃烧。

其中，补给管3上的空气进口32的具体形式有多种，可以为一个大孔，也可以为如图2中左视图所示的多个小孔。

燃烧器1上可以设置均流板，均流板上设有多个小孔，空气可以通过这些小孔进入燃烧器1，均流板的设置可以使进入燃烧器1的空气气流更加均匀，进而使空气与燃料均匀接触，提高燃烧效率。

为达到较好的燃烧效果和尽可能地减少氮氧化物的生成，燃烧器1上空气进口的总面积和补给管3上空气进口32的总面积被配置为送入燃烧器1的空气量与送入补给装置的空气量之比可以为1:1～2:3，优选为2:3，这样可以尽可能地使燃料在燃烧器1内只进行一次反应，生成的C⁺、CO⁺、H⁺等中间产物，而不是最终的CO2和H2O；而且在空气供给方面，保证补给管3处的空气量充足，使燃料能够完全燃烧。

在本发明空气分段供给燃烧装置一个优选的实施例中，补给管3包括多个，空气出口31设置为能够使得从空气出口31吹出的空气吹向两个相邻补给管3之间的空隙，这样可以使燃料在两个相邻补给管3之间的间隙进行进一步地燃烧。当然，除了位于两边的补给管3，其他位于中间的补给管3的两侧均可以设置空气出口31，使进入这些补给管3的空气可以通过两侧分别吹向间隙。

对于补给管3的布置形式也可以灵活选择，比如，多个补给管3可以平行设置；多个补给管3还可以共面，并且与炉膛2的底面相互平行；当然，多个补给管3还可以既相互平行又共面。

基于以上各个实施例中的空气分段供给燃烧装置，本发明还提出一种包括空气分段供给燃烧装置的燃气壁挂炉。以上各个实施例中空气分段供给燃烧装置所具备的积极效果同样适用于燃气壁挂炉，这里不再赘述。

燃气壁挂炉还包括换热器7，换热器7设置在炉膛2的顶部，以通过换热器7对燃烧烟气进行换热。

燃气壁挂炉的水路结构5设置在炉膛2的下方，水路结构5可以通过管路与换热器7连通，以使流通于换热器7的液体与高温燃气进行换热，达到加热液体的目的。

本发明还提出一种空气分段供给燃烧方法，该方法包括：

在燃烧前开启风机4，使炉膛2内处于负压状态；

在负压作用下将外界空气送入燃烧器1和补给装置，其中送入燃烧器1的空气量少于燃烧器1内燃料燃烧所需的理论空气量，通过补给装置送入炉膛2内的空气用于使燃烧器1的燃烧产物进一步燃烧。

该空气分段供给燃烧方法同上述的空气分段供给燃烧装置一样，可以降低火焰温度的峰值和燃烧器1内的平均温度，减少氮氧化物的生成，有利于保护大气环境。

通过对本发明空气分段供给燃烧装置、方法及燃气壁挂炉的多个实施例的说明，可以看到相较于传统的燃烧方式，本发明空气分段供给燃烧装置、方法及燃气壁挂炉实施例，采用分段技术的燃烧，其火焰温度的峰值以及平均温度都降低了，而氮氧化物的生成与主燃烧区的温度高低有直接的关系，因此通过使用分段技术，可以使燃烧中的氮氧化物减少60％-80％，减少对环境的污染。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。