低氮燃烧器及其燃气装置的制作方法

本实用新型是一种低氮燃烧器及其燃气装置，特别是一种能实现低氮氧化物排放的低氮燃烧器及其燃气装置。

背景技术：

现有的燃烧器技术中，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，目前欧洲国家的燃气热水器和燃气壁挂炉已强制实行低氮氧化物排放要求，可以预见不久的将来国内也会朝低氮排放方向发展。目前行业中有采用浓淡燃烧技术来实现低氮氧化物排放，但现有浓淡燃烧器大多采用具有双引射器的结构，如中国专利申请号为201610526887.7中公开了一种低氮燃烧器，其包括有混合器等，其中混合器包括有筒体及内筒，内筒上设有助燃风旋流片、进风筒、旋流叶轮等，确保燃烧均匀，实现低氮氧化物排放，但其存在的缺点是结构复杂，制造麻烦，成本高，且控制不便，难于保证产品性能的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于考虑上述问题之一而提供一种低氮燃烧器及其燃气装置，本实用新型能有效实现低氮氧化物排放，且结构相对简单，利于控制。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的低氮燃烧器，包括壳体，壳体内设有引射通道、空气补给通道、分流通道、扩压混合腔，壳体还设有沿厚度方向贯穿设置的若干个水流通道；引射通道的进气口用于引入燃气与空气，引射通道的出气端通过分流通道与空气补给通道相通，空气补给通道的进气口用于引入空气，空气补给通道的出气口连通扩压混合腔，壳体的顶部设有与扩压混合腔相通的出火口。

本实用新型的燃气装置，包括上述低氮燃烧器。

本实用新型设有一个引射通道，具体工作时在引射通道的进气口对应设置燃气喷嘴，引射通道经空气补给通道为扩压混合腔提供空燃混合气，空气补给通道为扩压混合腔额外提供空气进行充分预混合，充分混合的预混气在出火口处实现燃烧，从而保证燃料充分燃烧利用，既减少co排放，同时又能实现低氮氧化物排放；通过设置水流通道供冷却水流通或供水管设置，利用冷水进行有效吸收燃烧器中因燃烧而产生的高热量，有效降低出火口处燃烧区的燃烧温度，从而可进一步降低no的生成量，同时由于冷水提前吸收了壳体的表面温度，减少燃料燃烧能量损失，从而有效提高了能量转化效率，有效实现了节能减排。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(其工作需要进行电路控制)，相对采用多个引射通道以及相应的多个燃气喷嘴，电路程序控制相对简单，可靠性高。本实用新型能有效实现低氮氧化物排放，且结构相对简单，利于控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型燃烧器的主视图；

图3是本实用新型燃烧器的俯视图；

图4是图2中的m-m剖视图；

图5是本实用新型燃烧器中出火孔的另一种设计结构示意图。

具体实施方式

结合图1至图4，一种低氮燃烧器，包括壳体100，壳体100内设有引射通道1、分流通道(11、12)、空气补给通道(21、22)、扩压混合腔3，壳体100还设有沿厚度方向贯穿设置的三个水流通道5；引射通道1的进气口用于引入燃气与空气，引射通道1的出气端通过分流通道(11、12)与空气补给通道(21、22)、扩压混合腔3相通，空气补给通道(21、22)的进气口用于引入空气，空气补给通道(21、22)的出气口连通扩压混合腔3，壳体100的顶部设有与扩压混合腔3相通的出火口6。

本实用新型设有一个引射通道1，具体工作时在引射通道1的进气口对应设置燃气喷嘴，引射通道1直接为扩压混合腔3提供空燃混合气以及经空气补给通道(21、22)为扩压混合腔3提供空燃混合气，空气补给通道(21、22)为扩压混合腔3额外提供空气进行充分预混合，充分混合的预混气在出火口6处实现燃烧，从而保证燃料充分燃烧利用，既减少co排放，同时又能实现低氮氧化物排放。通过设置水流通道5供冷却水流通或供水管设置，利用冷水进行有效吸收燃烧器中因燃烧而产生的高热量，有效降低出火口6处燃烧区的燃烧温度，从而可进一步降低no的生成量，同时由于冷水提前吸收了壳体的表面温度，减少燃料燃烧能量损失，从而有效提高了能量转化效率，有效实现了节能减排。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(其工作需要进行电路控制)，相对采用多个引射通道以及相应的多个燃气喷嘴，电路程序控制相对简单，可靠性高。本实用新型能有效实现低氮氧化物排放，且结构相对简单，利于控制。

在其他实施例中，水流通道5的数量并不局限于3个，可以是2个，或是大于3的自然数。

在一个实施例中，引射通道1是采用燃烧技术领域的引射器结构设计，因此，引射通道1是设有沿气流方向依次排布的吸气收缩段113、混合段112和扩压段111。引射通道1的扩压段111作为出气端。

在一个实施例中，引射通道1为自壳体100的底部端面往顶部方向延伸设置，引射通道1的进气口位于壳体100的底部端面。较优的，空气补给通道(21、22)亦为自壳体100的底部端面往顶部方向延伸设置，空气补给通道(21、22)的进气口位于壳体100的底部端面。考虑到燃气装置的使用环境，尤其是在风机工作形成的强烈气流下，将引射通道1的进气口、空气补给通道(21、22)的进气口均位于壳体100的底部端面，通道往顶部方向延伸设置，本燃烧器的内部气流更加稳定，确保燃烧工况稳定。

当然，引射通道1也可以作其他设计，例如，可以将引射通道1的进气口设置在壳体100的侧面，并作l形延伸设置。空气补给通道(21、22)也可以作其他设计，例如，空气补给通道(21、22)的进气口设置在壳体100的中部或壳体100的侧面，或空气补给通道(21、22)往壳体100的底部方向突出于引射通道1的进气口。

在其中一种实施例中，分流通道(11、12)自其进气口往朝向壳体100的顶部方向作延伸设置；所述分流通道(11、12)的截面面积沿进气口指向出气口的方向逐渐变大。该方案从分流通道(11、12)的延伸方式以及通道大小变化方式做了限制，一方面确保空燃混合气更顺畅地流向扩压混合腔3，第二方面可以使得空燃混合气在分流通道(11、12)中进一步混合，混合效果较好。

在其中一种实施例中，从流动、混合更为合理的角度，所述分流通道的出气口的截面面积为所述分流通道的进气口的截面面积的1.5倍～4.5倍。较优地，所述分流通道(11、12)的出气口的截面面积为所述分流通道(11、12)的进气口的截面面积的2.5倍。

在其中一种实施例中，空气补给通道(21、22)设有沿气流方向依次排布的输送段(212、222)和扩压段(211、221)，所述空气补给通道(21、22)的扩压段(211、221)的任一截面大于所述空气补给通道(21、22)的输送段(212、222)的任一截面；分流通道(11、12)的出气口连通在空气补给通道(21、22)的扩压段(211、221)。该方案将分流通道(11、12)的出气口设置在空气补给通道(21、22)的扩压段，利于空气的引入，而且利于空燃混合气与空气充分混合。

作为更为具体的优选设计，输送段(212、222)的内径、扩压段(211、221)的内径均自气流方向逐渐变大，扩压段(211、221)的内径变化率大于输送段(212、222)的内径变化率。该方案利于空气的流动和扩散。

在一个实施例中，空气补给通道(21、22)还设有沿气流方向位于输送段(212、222)前的喇叭输入段(213、223)，喇叭输入段(213、223)的进气口为空气补给通道(21、22)的进气口。该方案是依据引射器的结构进行设计，以更好地引入空气。但是，空气补给通道(21、22)是用于引入空气，并非与燃气喷嘴结合使用，因此，空气补给通道(21、22)的各段设计并非与引射器的设计参数保持一致。

由于燃烧器通常呈类矩形体设置，为了使得燃烧均匀、充分，因此，上述壳体100设有两个空气补给通道：第一空气补给通道21、第二空气补给通道22。第一空气补给通道21、第二空气补给通道22对称地设置在引射通道1的两侧，第一空气补给通道21、第二空气补给通道22的出气口分别连通扩压混合腔3的底部两侧。相应地在其他实施例中，壳体100可以在引射通道1的两侧设置更多的空气补给通道，考虑到气路流动顺畅性与空燃混合气混合的均匀性，在引射通道1的两侧对称地设置空气补给通道更为合理。

上述壳体100设有两分流通道：第一分流通道11、第二分流通道12。第一分流通道11、第二分流通道12对称地设置在引射通道1的两侧，第一分流通道11与第一空气补给通道21对应连通，第二分流通道12与第二空气补给通道22对应连通。相应地在其他实施例中，上述壳体100可以在引射通道1的出气端两侧设置更多的分流通道，考虑到气路流动顺畅性与空燃混合气混合的均匀性，在引射通道1的出气端两侧对称地设置分流通道更为合理。

在其中一种实施例中，沿壳体100的底部指向顶部的方向，若干个水流通道5位于扩压混合腔3与引射通道1之间。该方案通过限定水流通道5的合理位置，能更好地吸收燃烧器的热量，又不影响扩压混合腔3的设计。

在其中一种实施例中，上述壳体100的顶部端面设有若干个出火口6，该若干个出火口6以等间距或不等间距设置，每个出火口6的宽度尺寸为0.4-1.5mm之间，长度尺寸为4-15mm之间。出火口6可以是平面形结构，也可以为其他结构。如图5所示，出火口6的纵向截面形状为“v”结构；“v”型结构的出火口6可使得火焰更加聚拢，且燃烧声音进一步降低。

在本文中，若干个指数量为两个、三个或四个或者更多。

在其中一种实施例中，上述壳体100还设有对应于扩压混合腔3的若干个压型7。压型7为向壳体100的外侧向内侧方向的凹槽，压型7有利于提高壳体100的强度，且能让扩压混合腔3的预混气更加均匀分布，以实现出火口6的火焰高度、气流速度、co、nox排放更加均匀。

在一个实施例中，出火口6的侧壁表面设置有催化剂，所述催化剂为贵金属或者过渡金属氢化物或者过渡金属氧化物；催化剂可有效降低燃气-空气混合物的活化能，同时又可使混合物的分子富集于出火口6的侧壁的表面，从而提高了反应速度，加快了燃烧速率，借助于催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为co2和h2o，实现低co甚至零co排放，同时放出大量热量，从而达到节能减排的目的。

在其中一种实施例中，上述壳体100包括同一板件上依顺次设置有的第一侧壁部101、中间连接部102及第二侧壁部103；第一中间连接部102设有所述出火口6；所述第一侧壁部101与所述第二侧壁部103均冲压有相同的通道结构以及由内侧向外侧凹陷的凹陷结构；所述第一侧壁部101与所述第二侧壁部103沿所述中间连接部102两侧折弯相向贴合，通过所述凹陷结构构造有上述引射通道1、分流通道(11、12)、扩压混合腔3及空气补给通道(21、22)，通过通道结构构造有上述水流通道5。该方案给出壳体100的实现结构，该结构利于简化生产工艺。

本实用新型燃烧器的工作原理如下：图中箭头方向代表气体流动方向，燃气首先从引射通道1的喷口射出，燃气通过引射通道1的燃气与空气混合进气口11流入，燃气同时在燃气与空气混合进气口11的周围卷吸空气进入引射通道1内，燃气与空气在引射通道1内进行初步预混合后，流入第一分流通道11、第二分流通道12，第一分流通道11、第二分流通道12的混合气进一步混合后流入第一空气补给通道21、第二空气补给通道22，与空气充分混合后流入扩压混合腔3，混合气在扩压混合腔3中进一步混合，充分混合的预混气流入出火口6处实现充分燃烧，可有效降低co、nox的排放量。

在一个实施例中，一种燃气装置，包括上述任一实施例所述的低氮燃烧器。燃气装置可以是燃气热水器或壁挂炉。

本实用新型所述的燃气装置，与背景技术相比所产生的有益效果：由于包括所述的低氮燃烧器，其技术效果由低氮燃烧器带来，与低氮燃烧器的有益效果相同，不进行赘述。

在本实用新型的描述中，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。

在本实用新型的描述中，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。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。