低氮氧化物燃烧器及燃气热水器的制作方法

本发明涉及燃烧器技术领域，特别是涉及一种低氮氧化物燃烧器及燃气热水器。

背景技术：

在燃气热水器领域，目前各大燃气热水器厂家只是减少co的排放，对于低氮氧化物的排放没有引起足够的重视。传统的燃烧器技术中，多数为普通大气式燃烧器，nox气体(氮氧化物)排放量高，不利于低氮环保排放要求。目前行业中有采用浓淡燃烧技术的燃烧器来实现低氮氧化物排放。但是，传统的燃烧器具有双引射通道，结构相对复杂，给制造工艺、电路程序控制、产品性能稳定性等带来诸多挑战。

技术实现要素：

本发明所解决的第一个技术问题是要提供一种低氮氧化物燃烧器，其能有效地实现低氮氧化物排放，结构相对简单。

本发明所解决的第二个技术问题是要提供一种燃气热水器，其能有效地实现低氮氧化物排放，结构相对简单。

上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种低氮氧化物燃烧器，包括：

内壳体，所述内壳体上设有引射通道、淡火焰分流通道、淡火焰混合腔体；所述引射通道用于引入空气和燃气，所述淡火焰分流通道连通在所述引射通道与所述淡火焰混合腔体之间，所述淡火焰分流通道的壁体包括沿气流方向依顺次连接设置的分流段、补气段和混合段，所述混合段的外径大于所述分流段的外径，所述补气段设有若干个空气补给通孔；所述淡火焰混合腔体的顶部端面设有淡火焰出火口；

外壳，所述外壳上设有向外凸出的两个浓火焰混合腔压型，且两个浓火焰混合腔压型的上端之间形成设有开口；

所述外壳套设于所述内壳的外侧，两个浓火焰混合腔压型的内壁与淡火焰混合腔体的外壁之间分别形成与所述引射通道连通的两个浓火焰混合腔室，所述开口的周缘与所述淡火焰混合腔体的顶部周缘之间构成有与所述浓火焰混合腔室连通的浓火焰出火口。

本发明所述的低氮氧化物燃烧器，与背景技术相比所产生的有益效果：

具体工作时，可以在引射通道的进气口对应设置燃气喷嘴，燃气喷嘴将燃气以一定的压力射入引射通道，同时将引射通道的进气端的大气环境的空气卷入充分混合形成一次预混燃气；一次预混燃气的一部分进入到浓火焰混合腔室，并在浓火焰混合腔室进一步充分混合，后由浓火焰出火口外排并进行燃烧形成若干浓火焰；一次预混燃气的另一部分则通过淡火焰分流通道送入到淡火焰混合腔体中，在风机的鼓风或抽风、一次预混燃气引射的共同作用下，外界空气通过空气补给通孔进入淡火焰分流通道中,补给空气与一次预混燃气在淡火焰分流通道中进一步充分混合，最后进入淡火焰混合腔体并由淡火焰出火口喷出燃烧形成若干淡火焰。

也就是，引射通道同时为浓火焰混合腔室和淡火焰混合腔体提供空燃混合气，空气补给通孔为淡火焰混合腔体额外提供补给空气，由于淡火焰混合腔体比浓火焰混合腔室多混有空气，淡火焰混合腔体内混合气的空燃比大于浓火焰混合腔室内混合气的空燃比，由此相应在淡火焰出火口形成淡火焰燃烧，而在浓火焰出火口形成浓火焰燃烧；淡火焰在过多空气下燃烧，淡火焰被过多的空气包裹而降低温度，浓火焰在缺氧条件下进行着不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，整个火焰呈现“浓－淡－浓”的结构，由此整体降低火焰温度，进而减少氮氧化物nox的排放量；浓火焰混合腔室和淡火焰混合腔体能够使得燃料与空气充分混合，使得燃料燃烧更充分，同时，浓火焰位于淡火焰两侧，淡火焰中多余的空气与浓火焰中未充分燃烧的燃料进一步燃烧，从而保证燃料充分燃烧，减少co排放的同时提高燃料的利用率。如此，能有效实现降低氮氧化物排放。

以通孔的方式设置空气补给结构，利于研发过程中的各种测试，在测试过程中可以对通孔的孔径及个数进行选择地遮挡调整以进行不同的测试，从而设计出合适的产品。

将空气补给通孔设于分流段与混合段之间的补气段，利于空气的补给以及有效避免一次预混燃气的外泄。

由于只采用一个引射通道，在具体使用中也只需要采用一个燃气喷嘴，相对采用多个引射通道以及相应的多个燃气喷嘴，可靠性高。由于主要采用内壳和外壳两个部件并且以内嵌的配合方式构建，部件相对较少，结构相对简单，进而简化生产工艺。

在其中一个实施例中，所述若干个空气补给通孔围绕所述分流段的出气口排布。

在其中一个实施例中，两个浓火焰混合腔压型位于所述引射通道的相对两侧，所述引射通道的相对两侧壁开设有与浓火焰混合腔室连通的若干个浓火焰分流孔。

在其中一个实施例中，所述外壳上还设有向外凸出的两个空气补给通道压型，两个空气补给通道体压型围合形成空气补给通道体，所述空气补给通道体的进气口与大气环境相连通，所述空气补给通道体的出气口与所述若干个空气补给通孔相连通。

在其中一个实施例中，所述空气补给通道体留有通气间隙地围拢所述分流段，所述空气补给通道体的出气口接合于所述补气段或所述混合段。

在其中一个实施例中，所述内壳体包括两个所述淡火焰分流通道，所述淡火焰混合腔体设有两个进气口；两个所述淡火焰分流通道分别设置于所述引射通道的两侧，并与所述淡火焰混合腔体的两个进气口相连接。

在其中一个实施例中，所述空气补给通道体设有两个出气口，两个出气口位于所述引射通道的两侧并与两所述补气段的若干个空气补给通孔对应相连通；

所述空气补给通道体留有通气间隙地围拢所述引射通道和所述分流段，并设有三个依次设置的进气口，位于侧部的两个进气口位于所述引射通道的两侧，位于中部的进气口留有间隙地环绕所述引射通道；或，

所述空气补给通道体留有通气间隙地围拢所述分流段，并设有两个进气口，两个进气口位于所述引射通道的两侧；或，

所述空气补给通道体留有通气间隙地围拢所述引射通道和所述分流段，并设有一个进气口，该进气口留有间隙地环绕所述引射通道。

在其中一个实施例中，所述浓火焰混合腔压型的顶部部位上沿着所述浓火焰出火口依次间隔地设置有朝向所述淡火焰混合腔体凸出的若干个第一凸包；所述浓火焰混合腔压型的中部部位上还设有朝向所述淡火焰混合腔体凸出的第二凸包；所述淡火焰混合腔体的内壁设有第三凸包，所述第三凸包与所述淡火焰分流通道的出气端对应设置；所述淡火焰混合腔体的顶部侧面上设有一个以上第四凸包。

在其中一个实施例中，所述内壳体包括设置于所述淡火焰出火口的火孔板，所述火孔板上设置有淡火焰出火孔；所述火孔板与形成所述淡火焰混合腔体的壁为一体化结构。

在其中一个实施例中，所述低氮氧化物燃烧器还包括设置于所述淡火焰混合腔体内的内芯体，所述内芯体设有若干个纵向方向延伸设置的气体流道，所述气体流道的底部端面设有进气口，所述气体流道的顶部端面设有位于所述淡火焰出火口处的出气口。

上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种燃气热水器，包括以上所述的低氮氧化物燃烧器。

发明所述的燃气热水器，与背景技术相比所产生的有益效果：由于包括所述的低氮氧化物燃烧器，其技术效果由所述的低氮氧化物燃烧器带来，有益效果与所述的低氮氧化物燃烧器相同，不进行赘述。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的部分区域缺失的结构示意图；

图3为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的主视图；

图4为图3在a-a处的剖视图；

图5为图3在a-a处剖切后的另一视角图；

图6为图3在b-b处的剖视图；

图7为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的内壳结构示意图；

图8为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的外壳结构示意图；

图9为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的部分区域缺失的结构示意图；

图10为本发明一实施例所述的低氮氧化物燃烧器的结构示意图；

图11为本发明一实施例所述的内芯体的结构示意图。

附图标记：

100、内壳体；11、引射通道；12、浓火焰分流孔；13、淡火焰分流通道；131、分流段；132、补气段；1321、空气补给通孔；133、混合段；14、淡火焰混合腔体；141、淡火焰出火口；144、第三凸包；145、第四凸包；18、火孔板；181、淡火焰出火孔；200、外壳体；21、浓火焰混合腔压型；23、浓火焰混合腔室；231、浓火焰出火口；232、第一凸包；233、第二凸包；24、空气补给通道体；241、空气补给通道压型；300、内芯体；301、气体流道。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1至图9，一种低氮氧化物燃烧器，包括：

内壳体100，所述内壳体100上设有引射通道11、淡火焰分流通道13、淡火焰混合腔体14；所述引射通道11用于引入空气和燃气，所述淡火焰分流通道13连通在所述引射通道11与所述淡火焰混合腔体14之间，即所述引射通道11通过所述引射通道11与所述淡火焰混合腔体14连通，所述淡火焰分流通道13的壁体包括沿气流方向依顺次连接设置的分流段131、补气段132和混合段133，所述混合段133的外径大于所述分流段131的外径，所述补气段132设有若干个空气补给通孔1321；所述淡火焰混合腔体14的顶部端面设有淡火焰出火口141；

外壳200，所述外壳200上设有向外凸出的两个浓火焰混合腔压型21，且两个浓火焰混合腔压型21的上端之间形成设有开口22；

所述外壳200套设于所述内壳100的外侧，两个浓火焰混合腔压型21的内壁与淡火焰混合腔体14的外壁之间分别形成与所述引射通道11连通的两个浓火焰混合腔室23，所述开口22的周缘与所述淡火焰混合腔体14的顶部周缘之间构成有与所述浓火焰混合腔室23连通的浓火焰出火口231。

上述的低氮氧化物燃烧器，具体工作时，可以在引射通道11的进气口对应设置燃气喷嘴，燃气喷嘴将燃气以一定的压力射入引射通道11，同时将引射通道11的进气端的大气环境的空气卷入充分混合形成一次预混燃气；一次预混燃气的一部分进入到浓火焰混合腔室23，并在浓火焰混合腔室23进一步充分混合，后由浓火焰出火口231外排并进行燃烧形成若干浓火焰；一次预混燃气的另一部分则通过淡火焰分流通道13送入到淡火焰混合腔体14中，在风机的鼓风或抽风、一次预混燃气引射的共同作用下，外界空气通过空气补给通孔1321进入淡火焰分流通道13中,补给空气与一次预混燃气在中淡火焰分流通道13进一步充分混合，利用淡火焰分流通道13加强均匀混合效果，再进入淡火焰混合腔体14并由淡火焰出火口141喷出并进行燃烧形成若干淡火焰。

也就是，引射通道11同时为浓火焰混合腔室23和淡火焰混合腔体14提供空燃混合气，空气补给通孔1321为淡火焰混合腔体14额外提供补给空气，由于淡火焰混合腔体14比浓火焰混合腔室23多混有空气，淡火焰混合腔体14内混合气的空燃比大于浓火焰混合腔室23内混合气的空燃比，由此相应在淡火焰出火口141形成淡火焰燃烧，而在浓火焰出火口231形成浓火焰燃烧；淡火焰在过多空气下燃烧，淡火焰被过多的空气包裹而降低温度，浓火焰在缺氧条件下进行着不完全燃烧从而降低了浓火焰温度，整个火焰呈现“浓－淡－浓”的结构，由此整体降低火焰温度，进而减少氮氧化物nox的排放量；浓火焰混合腔室23和淡火焰混合腔体14能够使得燃料与空气充分混合，使得燃料燃烧更充分，同时，浓火焰位于淡火焰两侧，淡火焰中多余的空气与浓火焰中未充分燃烧的燃料进一步燃烧，从而保证燃料充分燃烧，减少co排放的同时提高燃料的利用率。如此，能有效实现降低氮氧化物排放。

以通孔的方式设置空气补给结构，利于研发过程中的各种测试，在测试过程中可以对通孔的孔径及个数进行选择地遮挡调整以进行不同的测试，从而设计出合适的产品。

将空气补给通孔1321设于分流段131与混合段133之间的补气段132，利于空气的补给以及有效避免一次预混燃气的外泄。

由于只采用一个引射通道11，在具体使用中也只需要采用一个燃气喷嘴，相对采用多个引射通道11以及相应的多个燃气喷嘴，可靠性高。

由于主要采用内壳和外壳两个部件并且以内嵌的配合方式构建，部件相对较少，结构相对简单，进而简化生产工艺。

本文中所述的“若干个”是指数量为两个或两个以上。

上述通孔的形状可以圆形、矩形或者其他形状，各个通孔之间的形状可以部分相同、全部相同或各不相同。

进一步地，所述若干个空气补给通孔1321围绕所述分流段131的出气口排布。该方案可以使得空气从不同角度地进入淡火焰分流通道13中，使得空气与一次预混燃气更充分接触与混合。

进一步地，请参阅图3、图5及图8，所述外壳200上还设有向外凸出的两个空气补给通道压型241，两个空气补给通道体压型241围合形成空气补给通道体24，所述空气补给通道体13的进气口与大气环境相连通，所述空气补给通道体13的出气口与所述若干个空气补给通孔1321相连通。如此，一方面能实现一定量的补给空气通过空气补给通道体13的进气口补充进入到淡火焰混合腔体14内；另一方面，也能有效避免淡火焰分流通道13中的一次预混燃气进入到淡火焰混合腔体14的进气口的过程中向外泄露。

在一个实施例中，所述空气补给通道体13留有通气间隙地围拢所述分流段131，所述空气补给通道体13的出气口接合于所述混合段133。该实施例提供了所述空气补给通道体13与若干个空气补给通孔1321相连通的具体实现方案，该方案的结构相对简单，易于实施，空间占用相对较少。

当然，所述空气补给通道体13的出气口也可以设计接合于所述补气段132。

进一步地，请参阅图3、图5及图7，所述内壳体100包括两个所述淡火焰分流通道13，所述淡火焰混合腔体14设有两个进气口，两个所述淡火焰分流通道13的出气端与所述淡火焰混合腔体14的两个进气口均分别设置于所述引射通道11的两侧。自然地是，一个所述淡火焰分流通道13的出气端与所述淡火焰混合腔体14的一个进气口对应设置，如此，引射通道11内的一次预混燃气经过两个淡火焰分流通道13分别流入到淡火焰混合腔体14的两个进气口，并最终进入到淡火焰混合腔体14内，能有利于补给空气与一次预混燃气充分均匀混合。此外，淡火焰分流通道13与所述淡火焰混合腔体14的进气口均为一个、三个或以上数量，也是可行的方案。

针对于具有两个所述淡火焰分流通道13的方案时，在一个实施例中，请参阅图3、图5及图8，所述空气补给通道体13设有两个出气口，两个出气口位于所述引射通道11的两侧并与两个淡火焰分流通道13的空气补给通孔1321对应相连通。通常在设计上，所述空气补给通道体13是留有通气间隙地围拢所述引射通道11与所述淡火焰分流通道13设置，利用所述空气补给通道体13在所述引射通道11与所述淡火焰分流通道13的外侧形成空气的流通空间，该设置方式结构相对简单，易于实施，空间占用相对较少。

对于所述空气补给通道体13的进气口设置方案，在一个实施例中，请参阅图9，所述空气补给通道体13留有通气间隙地围拢所述引射通道11，并且设有三个依次设置的进气口，位于侧部的两个进气口位于所述引射通道11的两侧，位于中部的进气口留有通气间隙地环绕所述引射通道11。

在另一个实施例中，请参阅图3、图5及图8，所述空气补给通道体13留有通气间隙地围拢所述引射通道11，并设有两个进气口，两个进气口位于所述引射通道11的两侧。

在又一个实施例中，所述空气补给通道体13留有通气间隙地围拢所述引射通道11，可以只设有一个进气口，该进气口留有通气间隙地环绕所述引射通道11。

进一步地，请参阅图1至图5，所述浓火焰混合腔室23的顶部侧面上沿着所述浓火焰出火口231依次间隔地设置有朝向所述淡火焰混合腔体14凸出的若干个第一凸包232。如此，若干个第一凸包232能有效地将浓火焰出火口231分成若干个间隔的浓火焰出火孔，进而有效确保浓火焰形状与大小，保证浓火焰的燃烧稳定性。

在一个示例中，请参阅图1至图5，所述浓火焰混合腔室23的侧面的中部部位上还设有朝向所述淡火焰混合腔体14凸出的第二凸包233。如此，引射通道11内的预混燃气通过浓火焰分流部12流入到浓火焰混合腔室23后，在第二凸包233的导向分流作用下，预混燃气向第二凸包233的两侧分流，在流动过程中进一步混合均匀，并最终从浓火焰出火口231排出燃烧，也就是，第二凸包233能使得浓火焰出火口231处各个部位预混燃气的排出流速基本相同。

在一个示例中，请参阅图5及图8，所述淡火焰混合腔体14的内壁设有第三凸包144。所述第三凸包144与所述淡火焰分流通道13的出气端对应设置。如此，淡火焰分流通道13内的预混燃气流动过程中，在第三凸包144的导向作用下，预混燃气的流速发生变化，在流动过程中进一步混合均匀，并最终从淡火焰出火口141排出燃烧，也就是，第三凸包144能使得淡火焰出火口141处各个部位预混燃气的排出流速基本相同。

在一个示例中，请参阅图5及图8，所述淡火焰混合腔体14的顶部侧面上设有一个以上第四凸包145。如此，第四凸包145有利于使得淡火焰混合腔体14内的预混燃气混合更均匀。

在一个实施例中，请参阅图4及图5，所述引射通道11延伸至两个所述浓火焰混合腔室23之间，所述引射通道11的相对两个壁上分别开设有连通所述浓火焰混合腔室23的若干个浓火焰分流孔12。该方案利于结构紧凑，节省材料。

当然，从设计角度，所述引射通道11可以不延伸至两个所述浓火焰混合腔室23之间，所述浓火焰分流部以通道的方式进行设置。

请参阅图7，通常，淡火焰分流通道13、浓火焰分流孔12沿所述引射通道11的气流方向先后设置于所述引射通道11的壁上，淡火焰分流通道13的流通大面积大于若干个浓火焰分流孔12的流通面积，以使得一次预混燃气更好地流向提供主火焰的淡火焰混合腔体14。

在一个实施例中，请参阅图4及图5，所述内壳体10包括设置于所述淡火焰出火口141的火孔板18，所述火孔板18上设置有淡火焰出火孔181。所述火孔板18与形成所述淡火焰混合腔体14的壁为一体化结构。如此，火孔板18能有效地将淡火焰出火口141分成若干个间隔的淡火焰出火孔181，进而有效确保淡火焰形状与大小，保证浓火焰的燃烧稳定性。

在一个实施例中，低氮氧化物燃烧器还包括设置于所述淡火焰混合腔体14内的内芯体300，所述内芯体300设有若干个纵向方向延伸设置的气体流道301，纵向方向为内壳100的底部指向顶部的方向，所述气体流道301的底部端面设有进气口，所述气体流道301的顶部端面设有位于所述淡火焰出火口141处的出气口。如此，淡火焰混合腔体14内的空燃混合气分别经内芯体的若干个气体流道向外输出，对混合气体进行分流，降低燃烧噪音，使得淡火焰燃烧效果较好。

在一个实施例中，上述内壳100由一块具有凸起构造的板件对折形成。上述外壳200由一块具有凸起构造的板件对折形成。该方案利于加工制造。

在一个实施例中，上述的所述低氮氧化物燃烧器为增设催化剂的催化燃烧器，催化燃烧器是指采用催化剂的燃烧装置或燃烧设备，催化燃烧的工作原理为借助催化剂使有机废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧，使有机废气分解为无毒的二氧化碳和水蒸气，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。与传统燃烧器相比，催化燃烧器所需的辅助燃料少，能量消耗低，设备设施的体积小，且有利于进一步降低氮氧化物的生成，更环保。

在一个实施例中，一种燃气热水器，包括以上任意一实施例所述的低氮氧化物燃烧器。

上述的燃气热水器，由于包括所述的低氮氧化物燃烧器，其技术效果由所述的低氮氧化物燃烧器带来，有益效果与所述的低氮氧化物燃烧器相同，不进行赘述。

需要说明的是：本文中描述，“淡火焰燃烧”和“浓火焰燃烧”是相对而言，即“淡火焰燃烧”和“浓火焰燃烧”所需的燃料与空气的当量配比值偏离正常的当量配比值。即同样的燃气量，“淡火焰燃烧”需要更多的空气量，而“浓火焰燃烧”需求更少的空气量。

为了降低nox排放，实验验证，浓火焰一次空气系数(引射段一次空气系数)等于0.5～0.6时，浓火焰产生的nox量较低，主要原因是一次空气不足，燃烧处于不完全状态，燃烧温度低，不利于nox生成，同时没有完全燃烧的燃料可以通过补给空气进行二次燃烧，有效控制co的生成；淡火焰一次空气系数＝1.6时，因燃料一次燃烧过程中氧气富足，燃料燃烧释放的热量被多余的空气带走并排出室外，因此淡火焰的燃烧温度也较低，而且浓火焰燃烧稳定，可以有效防止淡火焰离焰，确保燃烧器稳定燃烧。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。