燃烧器及热水器的制作方法

1.本实用新型涉及热水器领域，特别涉及一种燃烧器及热水器。


背景技术：

2.现有热水器运行时，通过燃气阀限定热水器所需的燃气供应量，燃气和空气的供应量通常为恒定状态，当热水器在不同运行状态之间切换时，燃烧器所需燃气量不同，恒定状态下的燃气供应，会导致燃气的燃烧效率受到影响，部分燃气燃烧不充分，导致烟气中的有害气体量增大，燃气的有效利用率降低。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种燃烧器及热水器，旨在改善现有的热水器空燃比不合理导致的燃气利用率不高的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的燃烧器，包括：
5.燃烧器主体，所述燃烧器主体形成有依次相连通的第一燃烧室和第二燃烧室；
6.预分配装置，设于所述燃烧器主体，用于接入燃气和空气，以形成混合气体；
7.预热燃烧装置，设于所述燃烧器主体，用于接入所述预分配装置输入的混合气体并向所述第一燃烧室输入混合气体进行预热燃烧，以形成高温烟气输送至所述第二燃烧室；
8.气体喷射组件，设于所述燃烧器主体，用于接入所述预分配装置输入的混合气体并输送至所述第二燃烧室，以使所述第二燃烧室内进行高温空气燃烧反应；以及
9.补气装置，设于所述燃烧器主体，并与所述气体喷射组件连通，用于向所述气体喷射组件输入燃气，以使所述预热燃烧装置输出的混合气体与所述气体喷射组件输出的混合气体的空燃比不相等。
10.可选地，所述预分配装置包括：
11.预混器，设于所述燃烧器主体，用于接入燃气和空气，形成混合气体，所述预热燃烧装置和所述气体喷射组件分别与所述预混器相连通。
12.可选地，所述预分配装置还包括：
13.预分配室，设于所述燃烧器主体，并与所述预混器相连接，所述预热燃烧装置和所述气体喷射组件分别通过所述预分配室与所述预混器相连接。
14.可选地，所述气体喷射组件包括：
15.壳体，设于所述燃烧器主体，所述壳体内形成有气体分配室，所述补气装置与所述气体分配室相连接，所述壳体与所述预分配装置相连通；以及
16.喷嘴，设于所述壳体，并连通所述气体分配室，所述喷嘴用于向所述第二燃烧室喷射气体。
17.可选地，所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴在所述壳体上间隔设置。
18.可选地，所述气体喷射组件还包括：
19.连接组件，设于所述燃烧器主体，用于连通所述预分配装置与所述气体分配室。
20.可选地，所述连接组件包括：
21.第一连接段，设于所述燃烧器主体，所述第一连接段内形成有连通所述预分配装置的第一气流通道；以及
22.第二连接段，所述第一连接段通过所述第二连接段与所述壳体连通，所述第二连接段内形成有第二气流通道，所述第一气流通道通过所述第二气流通道与所述气体分配室相连通，所述第二连接段与所述燃烧器主体间距设置。
23.可选地，所述气体分配室具有靠近所述喷嘴的第一端和远离所述喷嘴的第二端，所述第二气流通道远离所述第一气流通道的一端与所述气体分配室的第二端相连通。
24.可选地，所述燃烧器还包括：
25.燃气阀，设于所述燃烧器主体，所述预分配装置具有空气入口和燃气入口，所述预分配装置的燃气入口和所述补气装置分别与所述燃气阀相连接。
26.本实用新型还提出一种热水器，包括：
27.机体；
28.如上述所述的燃烧器，设于所述机体；以及
29.换热器，设于所述机体，并与所述燃烧器的第二燃烧室相连通。
30.可选地，所述热水器还包括：
31.温度传感器，用于所述第二燃烧室内的温度；以及
32.控制器，与所述机体与所述温度传感器电连接，用于获取所述第二燃烧室内的温度以及所述热水器所需热负荷；以及还用于当所述第二燃烧室内的温度达到预设温度时，控制所述气体喷射组件向所述第二燃烧室内喷射燃气，以使所述第二燃烧室进行高温空气燃烧，以达到所述热水器所需热负荷范围。
33.本实用新型技术方案通过采用预分配装置向预热燃烧装置和气体喷射组件供应燃气和空气的混合气体，实现向预热燃烧装置供应预设空燃比的气体；通过补气装置向气体喷射组件补充燃气或空气，实现对气体喷射组件的空燃比进行调整，进而使得第一燃烧室和第二燃烧室内燃烧所需的气体空燃比不同，进而可以实现根据第一燃烧室和第二燃烧室内燃烧状况调整空燃比，进而提升燃气的利用效率，提高燃烧器的燃烧能效。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
35.图1为本实用新型燃烧器使用状态一实施例的结构示意图；
36.图2为图1的左视图；
37.图3为图1中a-a向的剖视图；
38.图4为本实用新型气体喷射组件一实施例的结构示意图；
39.图5为本实用新型气体喷射组件内部结构一实施例的结构示意图。
40.附图标号说明：
41.标号名称标号名称10机体11换热器12换热管13集烟罩14排烟管15温度传感器20预分配装置21预混器22燃气进口23空气进口24预分配室30预热燃烧装置40补气装置50气体喷射组件51壳体52气体分配室53喷嘴54第一连接段55第一气流通道56第二连接段57第二气流通道60燃气阀61第一控制阀62第二控制阀70第一燃烧室80第二燃烧室
42.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
46.本实用新型提出一种燃烧器，所述燃烧器用于接入燃气和空气，形成混合气体进行燃烧，以产生高温烟气。所述燃烧器可以用于热水器等通过与高温烟气进行热交换的电器设备。所述燃烧器所产生的高温烟气进入热水器等电器设备内部，并与电器设备的换热器11进行换热。图1至5为本实用新型的实施例所对应的附图。
47.请参阅图1、图2和图3，在一实施例中，所述燃烧器包括：
48.燃烧器主体，所述燃烧器主体形成有依次相连通的第一燃烧室70和第二燃烧室80；所述燃烧器主体内部形成至少两个腔室，其中，所述第一燃烧室70和所述第二燃烧室80相互连通，所述第一燃烧室70用于预热燃烧，所述第一燃烧室70预热燃烧形成的高温烟气进入所述第二燃烧室80，以使所述第二燃烧室80内能够进行高温空气燃烧。
49.预分配装置20，设于所述燃烧器主体，用于接入燃气和空气，以形成混合气体；所述预分配装置20用于对接入的燃气和空气进行混合，形成混合气体之后，可以将混合气体供应至所述第一燃烧室70和所述第二燃烧室80，以实现按照预设比例供应混合气体。所述预分配装置20输出的混合气体的空燃比为第一空燃比。
50.预热燃烧装置30，设于所述燃烧器主体，用于接入所述预分配装置20输入的混合气体并向所述第一燃烧室70输入混合气体进行预热燃烧，以形成高温烟气输送至所述第二燃烧室80；所述预热燃烧装置30用于在所述第一燃烧室70内输入混合气体进行燃烧，以使所述第一燃烧室70内形成高温烟气。所述预热燃烧装置30可以采用现有的燃烧器结构。所述预热燃烧装置30具有进气口、气流通道和出气口，所述预热燃烧装置30的进气口连通所述与分配装置，空燃比为第一空燃比的气流自所述进气口进入所述气流通道，并经由所述出气口输入所述第一燃烧室70内进行预热燃烧，形成高温烟气。
51.气体喷射组件50，设于所述燃烧器主体，用于接入所述预分配装置20输入的混合气体并输送至所述第二燃烧室80，以使所述第二燃烧室80内进行高温空气燃烧反应；所述气体喷射组件50用于接入所述预分配装置20所接入的空燃比为第一空燃比的混合气体。
52.补气装置40，设于所述燃烧器主体，并与所述气体喷射组件50连通，用于向所述气体喷射组件50输入燃气，以使所述预热燃烧装置30与所述气体喷射组件50的空燃比不相等。所述补气装置40连通所述燃烧器外部，用于向所述气体喷射组件50补充燃气，使得所述气体喷射组件50输出至所述第二燃烧室80的气体的空燃比为第二空燃比。由于所述补气装置40的补充，使得所述第一空燃比与所述第二空燃比不相等。
53.所述补气装置40用于向所述气体喷射组件50补入燃气。自所述预分配装置20输送至所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50的混合气体的空燃比相对固定，当所述补气装置40向所述气体喷射组件50补充燃气时，所述气体喷射组件50喷射进入所述第二燃烧室80的混合气体中的燃气含量增加，使得所述预热燃烧装置30与所述气体喷射组件50输出的气体的空燃比不同。
54.所述预热燃烧装置30在所述第一燃烧室70内喷射燃烧，燃烧产物为过剩空气和高温烟气。燃烧产物进入所述第二燃烧室80，当所述第二燃烧室80内达到预设温度时，所述补气装置40向所述第二燃烧室80内输入混合气体，所述补气装置40所喷射的混合气体中燃气含量相对较高，与所述预热燃烧装置30的燃烧产物在形成混合气体，在所述第二燃烧室80内形成高温低氧的环境。
55.所述第二燃烧室80内进行高温空气燃烧反应。所述高温空气燃烧反应时，化学反应需要发生在高温低氧的环境中，反应物温度高于其自燃温度，并且燃烧过程中最大温升低于其自燃温度，氧气体积分数被燃烧产物稀释到极低的浓度。由于所述预热燃烧装置30燃烧产物中的高温烟气和过剩氧气进入所述第二燃烧室80内，而所述气体喷射组件50喷射至所述第二燃烧室80的混合气体中的燃气含量增加，使得所述第二燃烧室80能够形成高温空气燃烧反应所需的高温低氧的环境，相比于常规燃烧，在这种燃烧状态下，燃料的热解受到抑制，火焰厚度变厚，火焰前锋面消失，从而使得在整个第二燃烧室80的温度非常均匀，燃烧峰值温度低且噪音极小，且污染物氮氧化物和一氧化碳排放大幅度降低。但是，达成高温空气燃烧需要一定的条件：需要保证炉内大部分区域的氧气浓度低于一定值，一般是低于5％～10％，保证燃气被充分燃解以及燃烧均匀，并且温度要高于燃料的自燃点，维持自
燃。所述混合烟气的预设温度达到所述气体喷射组件50喷射的燃气的自燃温度，以使所述气体喷射组件50喷射的燃气能够在所述第二燃烧室80内维持自燃。
56.由于所述气体喷射组件50喷射气体的空气含量降低，而燃气含量增加，使得所述混合烟中的氧气浓度相对较低，适合在所述第二燃烧室80内进行高温空气燃烧反应。当所述气体喷射组件50喷射的燃气进行高温空气燃烧时，燃烧所需要的能耗降低。可以在所述燃烧器外部设置风机，以向所述预分配装置20内补入空气，也可以在所述燃烧器外部设置其他结构，以向所述第一燃烧室70内输入空气。
57.本实施例中，所述预分配装置20具有燃气进口22和空气进口23，燃气和空气进入所述预分配装置20进行混合，并分别输送至所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50。所述补气装置40用于连接燃气管路，用于向所述气体喷射组件50补入燃气。可以在所述燃烧器主体外部设置用于供气的燃气阀60，所述补气装置40和所述预分配装置20可以同时连接所述燃气阀60。在所述燃气阀60上分别设置第一控制阀61和第二控制阀62，所述第一控制阀61用于控制输送至所述预分配装置20的燃气，所述第二控制阀62用于控制输送至所述补气装置40的燃气量。
58.通过预热燃烧装置30对第一燃烧室70空气进行快速预热，使第一燃烧室70内的热负荷占比调节在上述20％-50％的范围内，使得第一燃烧室70所形成的混合烟气中的氮氧化物和一氧化碳的排放控制在10ppm左右。由于高温空气燃烧是一种容积燃烧或弥散燃烧，其反应速率低、局部释热少、热流分布均匀、燃烧峰值温度低且噪音极小。
59.由于所述预热燃烧装置30燃烧过程中，燃烧产生的氮氧化物较少，产生的一氧化碳可以随着第二燃烧室80内的高温空气燃烧反应被充分燃烧，以提升第二燃烧室80内的燃气的燃烧效率，增大所述第二燃烧室80内的燃气释热。搭载本实施例所述燃烧器的16l燃气热水器高温空气燃烧与传统小区域局部高温燃烧相比，反应在大区域、甚至整个第二燃烧室80内进行，第二燃烧室80内火焰锋面消失；氮氧化物和一氧化碳等污染物的生成显著减少；第二燃烧室80整体温度提高、辐射传热增强。所述第二燃烧室80内燃烧形成高温烟气，所述第二燃烧室80燃烧的热负荷占比为50％-80％。通过第二燃烧室80的热负荷占比控制在上述范围，使第二燃烧室80内达到柔和燃烧，实现低噪音燃烧的目的，从而能够降低燃气热水器的燃烧噪音，由于高温空气燃烧产生的高温烟气中富含氮气和二氧化碳，造成的环境污染也相对降低。
60.由于所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50的空燃比不同，可以使第一燃烧室70和第二燃烧室80内实现更加充分燃烧，进而可以提升燃气的燃烧效率，增大燃烧释热，降低燃烧产物中的有害气体含量，提升能源利用率。
61.本实施例中，在所述第二燃烧室80内设置有温度传感器15，用于检测所述第二燃烧室80内的温度，当所述第二燃烧室80内的温度达到预设温度时，控制所述气体喷射组件50向所述第二燃烧室80内输入混合气体进行高温空气燃烧，以使所述第二燃烧室80内能够保持预热的高温空气燃烧状态。
62.请参阅图3，在一实施例中，所述预分配装置20包括：预混器21，设于所述燃烧器主体，用于接入燃气和空气，形成混合气体，所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50分别与所述预混器21相连通。所述预分配装置20的燃气进口22用于连接燃气阀60以接入燃气，所述预分配装置20的空气进口23用于接入空气。所述预混器21可以设置风机，通过风机引
入空气，同时将燃气与空气混合输送至所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50。
63.进一步可选地，所述预分配装置20还包括：预分配室24，设于所述燃烧器主体，并与所述预混器21相连接，所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50分别通过所述预分配室24与所述预混器21相连接。所述预分配室24为设置在所述燃烧器主体内的中空腔室。所述预混器21接入燃气和空气并输送至所述预分配室24，燃气和空气在所述预分配室24进行充分混合并分别输送至所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50，进而实现混合气体的输出，通过进行预混，使得燃气与空气的混合更加均匀，进而可以提升燃气的燃烧效率。
64.请参阅图4和图5，在一实施例中，所述气体喷射组件50包括：壳体51，设于所述燃烧器主体，所述壳体51内形成有气体分配室52，所述补气装置40与所述气体分配室52相连接，所述壳体51与所述预分配装置20相连通；以及喷嘴53，设于所述壳体51，并连通所述气体分配室52，所述喷嘴53用于向所述第二燃烧室80喷射气体。所述壳体51具有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别连通所述气体分配室52，所述壳体51的进气口可以直接连通所述预分配装置20的预分配室24，所述壳体51的出气口连通所述燃烧室主体内部，用于向所述第二燃烧室80输送混合气体。所述补气装置40用于向所述气体分配室52补充燃气。
65.所述气体分配室52用于对混合气体进行缓冲和混合，以使混合气体能够在所述气体分配室52内充分混合均匀。在制作所述气体喷射组件50时，可以在所述壳体51上设置喷嘴53，将所述喷嘴53连通所述气体分配室52，以实现气体输出。所述喷嘴53的数量可以为多个，多个所述喷嘴53沿所述壳体51间隔设置，以分散输入混合气体。
66.所述补气装置40的补气量，可以通过调整所述第二控制阀62来调整。在制作所述壳体51时，可以在所述补气装置40上设置压力计，以检测所述补气装置40的气压。
67.为了方便安装，在一实施例中，所述气体喷射组件50还包括：连接组件，连通所述预分配装置20与所述气体分配室52。所述连接组件的一端可以与所述预分配装置20的预分配室24相连接，另一端与所述气体分配室52相连通，以实现气体输入。所述补气装置40可以连通所述气体分配室52，也可以直接连通所述连接组件，可以根据所述燃烧器的结构分布来确定所述补气装置40的连接位置。通过设置所述连接组件，可以方便根据所述燃烧器主体的结构和空间分布来改变所述气体喷射组件50的连接方式。所述连接组件可以为连通所述预分配装置20和所述壳体51的管路，也可以为其他结构形式。
68.进一步可选地，所述连接组件包括：第一连接段54，所述第一连接段54内形成有连通所述预分配装置20的第一气流通道55；以及第二连接段56，所述第一连接段54通过所述第二连接段56与所述壳体51连通，所述第二连接段56内形成有第二气流通道57，所述第一气流通道55通过所述第二气流通道57与所述气体分配室52相连通，所述第二连接段56与所述燃烧器主体间距设置。所述第一连接段54和所述第二连接段56用于连接所述预分配装置20和所述壳体51，以形成所述预分配装置20和所述壳体51之间的气流通路。
69.所述第一连接段54连接所述预分配装置20，所述第二连接段56位于所述壳体51和所述第一连接段54之间，由于所述第二连接段56与所述燃烧器主体之间间距设置，能够避免所述燃烧器运行时的内部高温对所述第二连接段56产生影响。混合气体自所述预分配装置20向所述壳体51流动过程中，所述燃烧器主体燃烧所产生的热量对所述第二连接段56内的气体影响更小，进而可以避免输送至所述气体分配室52的混合气体温度过高而导致所述
气体喷射组件50容易回火的问题。
70.在制作所述气体喷射组件50时，可选地，所述气体分配室52具有靠近所述喷嘴53的第一端和远离所述喷嘴53的第二端，所述第二气流通道57远离所述第一气流通道55的一端与所述气体分配室52的第二端相连通，气体自所述第二连接段56进入所述壳体51内时，能够远离所述气体分配室52的出气口一端，进而可以避免所述第二连接段56靠近热源，有助于降低进入所述气体分配室52的气体的初始温度，进而避免回火。
71.所述第二连接段56具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间围合形成所述第二气流通道57，所述第一侧壁靠近所述燃烧器主体设置，所述第二侧壁远离所述燃烧器主体设置。所述第一侧壁与所述燃烧器主体间距设置，在制作所述第二连接段56时，可以在所述第二侧壁背向所述第二气流通道57的一侧设置散热装置，如散热翅片等，用于对所述第二连接段56进行降温，以降低所述气体喷射组件50喷射的混合气体的初始温度。
72.由于所述第二连接段56与所述燃烧器主体间距设置，可以将所述第二连接段56与所述燃烧器主体之间形成的空隙作为降温通道，用于对所述第二连接段56进行降温，也可以用于对所述燃烧器主体的外壁面进行降温，以提升所述燃烧器的安全性。
73.在布置所述气体喷射组件50时，可以将所述壳体51的出气口靠近所述第一燃烧室70设置，所述气体喷射组件50喷射进入所述燃烧器主体的混合气体能够快速与所述预热燃烧装置30燃烧产生的高温烟气以及过剩空气进行快速混合。
74.本实用新型还提出一种热水器的实施例。
75.所述热水器包括：机体10；如上述任一实施例所述的燃烧器，设于所述机体10；以及换热器11，设于所述机体10，并与所述燃烧器的第二燃烧室80相连通。所述换热器11设置有换热管12，所述燃烧器高温空气燃烧反应所产生的高温烟气进入所述换热器11，与所述换热器11内部的换热管12进行热交换，以形成热水，换热之后的低温烟气排出。
76.所述热水器还可以包括其他功能部件，如集烟罩13和连通所述集烟罩13的排烟管14，经所述换热器11换热产的低温烟气进入所述集烟罩13，并经由所述排烟管14排出。
77.由于所述预热燃烧装置30和所述气体喷射组件50的混合气体的空燃比不同，使得所述第二燃烧室80内高温空气燃烧反应更加充分可控，并且产生的高温烟气中的氮氧化物和一氧化碳的含量降低，经由所述排烟管14排出的低温烟气不容易产生大气污染。
78.所述热水器还可以包括控制器，可以通过所述热水器的控制器控制所述燃烧器的运行状态。进一步可选地，所述热水器还包括：温度传感器15，用于所述第二燃烧室80内的温度；以及控制器，与所述机体10与所述温度传感器15电连接，用于获取所述第二燃烧室80内的温度以及所述热水器所需热负荷；以及还用于当所述第二燃烧室80内的温度达到预设温度时，控制所述气体喷射组件50向所述第二燃烧室80内喷射燃气，以使所述第二燃烧室80进行高温空气燃烧，以达到所述热水器所需热负荷范围。
79.通过所述控制器控制所述第二燃烧室80内进行高温空气燃烧，利用所述气体喷射组件50向所述第二燃烧室80内喷射燃气含量更高的混合气体，使得所述第二燃烧室80内形成高温低氧状态，进而具有更好的燃烧效率，有助于提升热水器的能效，节约燃气资源。