燃气采暖器的制作方法

本实用新型涉及一种取暖器，具体地说是燃气采暖器。

背景技术：

寒冷的冬季，北方多为集中供暖，热源通过管网中热媒和终端传热器散热，没有集中供暖的个体户一般采用煤炉、燃气壁挂炉和暖气片等进行取暖，这种取暖方式效率不高，而且燃煤取暖很容易造成环境污染，为改善环境，使用相对污染较低的燃气取暖，则需要进行煤改气，同时取暖设备也要更新，取暖费用也将提高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，根据燃气燃烧原理、传热学，提供一种高效、环保、安全、可靠、舒适、成本和运行费双低的燃气采暖器。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：燃气采暖器包括燃烧器，燃烧器包括风门、引射器和燃烧器头部，燃烧器头部内设有气体分配室、不锈钢防火网、气体分配室端面上开设的火孔、点火器和火焰监测器，其特征在于：还包括燃烧腔，燃烧腔由燃烧室、辐射段、混合传热段、表面积截面积速度变更段和强化换热段依次连接构成；燃烧室与燃烧器头部连接，强化换热段后接套筒的烟气侧；套筒内设有隔筒，隔筒将套筒的内腔分为烟气侧和空气侧，烟气侧能直通室外，套筒的出烟口处设有风帽；空气侧尾部接空气管道，空气管道位于套筒外，且位于强化传热段一侧，空气管道对强化传热段一侧有小孔，空气侧顶外部接室外支架上的风机的出风口。

为进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：所述隔筒内下部外周设有水封换位器，水封换位器内腔有联通的透水孔，烟气侧的冷凝水经透水孔由烟气侧流入空气侧；套筒上有水箱，水箱有联通烟气侧的补水口，补水口处安装调节阀；隔筒上部内外周设有翅片，烟气侧的烟气热量和水蒸气冷凝热由隔筒和翅片传给空气侧的空气，隔筒的烟气侧冷凝水流入水封换位器，满足室内空气舒适湿度的水量通过透水孔进入空气侧，余者溢出水封换位器留在烟气侧；风帽装在烟气出口隔筒上。燃烧腔端部燃烧室能衔接各种燃烧器，构成不同形式燃气取暖器，以适应不同环境，功率及其他性能要求。燃烧腔内装有肋筋耐火材料套筒，混合传热段内装有蒸发器，蒸发器通过循环管道与位于燃烧腔外的冷凝器构成相变传热循环回路。所述套筒的水封换位器溢出的冷凝水和水箱的补充水在混合传热段内蒸发，水蒸气上升在隔筒和隔筒顶部翅片冷凝成水，冷凝水又下流入燃烧腔的混合传热段，又构成相变循环传热，所述辐射与表面混合传热段底部装有带刻度的透明U型管，带刻度透明U型管能观察循环水量，水量不足由水箱中水通过调节阀调节后补充，水量过多，通过带刻度透明U型管端部自动排出，流入余水器。空气管道上的小孔朝向强化换热段，空气管道内空气和冷凝水在风机压力下从小孔直喷于强化换热段外表面，强化传热。所述燃烧器头部内设有挡板支架、挡板支架上开设的进气孔，与气体分配室端面上伸长成管状火孔对应，管状火孔之间与大气相通。所述燃烧器燃气管路上设有手阀、电控阀。所述套筒上部安装控制套筒的调节阀。所述隔筒上设有烟气增速器，烟气增速器位于套筒内，烟气增速器由挡风环和折向射流环连接构成，隔筒上部侧壁开有孔隙，空气侧有挡风环，烟气侧有折向射流环，空气风速增加烟气侧气体流速。

本实用新型的特点在于：它的采暖器在室内燃烧，换热全在燃烧腔内进行，排往室外烟气的热量仅为保持烟气上升室内外温差及水冷凝温度的热量，而且还额外吸收了燃烧产生水蒸气冷凝热，即燃气高低热值之差的热，热效率是按低热值计算，所以热效率极高，运行费低。采暖器直接向室内空气传热，没有传媒、管线二次换热设备，又采用了一些先进的换热方法，简化了传热流程，成本低。采暖器燃烧腔适应各种燃烧器的头部，在燃烧腔内设蒸发器，接外冷凝器，可供多个房间用暖，适应性广泛。从烟气产生至排出室外全在燃烧腔内，腔内总体为负压，烟气不泄露，并有烟气增速器保证烟气和燃气排出，安全和尽量采用低NO_X方式不污染环境。空气侧按室内空气换气量供空气，按要求度增湿，保证了室内舒适度。本实用新型优点：热效率极高可达100%左右，运行费低，结构紧凑，投资省、成本低、适用面广、安全可靠、环保、舒适。

附图说明

图1是本实用新型所述燃气取暖器结构示意图；图2是本实用新型所述燃气取暖器的一实例方案，即大功率采暖器结构示意图；图3是红外燃气取暖器的头部和燃烧腔2端部的燃烧室21的结构图；图4是图3的右视图；图5是所述大气式燃烧器头部的结构示意图，该图相对于图1逆时针旋转了90°；图6是沿图5的B-B线剖视图；图7是沿逆时针旋转90°的燃烧器头部的结构示意；图8是图7的沿A-A线剖视图；图9是图1的I局部放大结构示意图。

附图标记：

010支架 011防护网 012室内温度计 013电控器 014遥控器 015蒸发器 016冷凝器 017压力表 018安全阀 019补介质阀 020液位计 021放介质阀

1燃烧器 11 引射器 12燃烧器头部 120气体分配室端面 121气体分配室 122不锈钢网 123火孔 124点火器 125火焰监测器 126喷嘴 127肋筋耐火材料套筒 128红外透明器 129红外器 130挡板支架 131气孔 132空气通道 134进气口

2燃烧腔 21燃烧室 22辐射段 23混合传热段 24强化换热段 25风帽 26表面积截面积速度变更段 27带刻度U型透明管 28余水器 29水箱

30调节阀 31风机 311风机支架33空气管道 331小孔

4套筒 41隔筒 42烟气侧 43空气侧 44水封换位器 45调节阀 46套筒支撑 47翅片48烟气增速器 49孔隙 50挡风环 51折向射流环 52透水孔。

5手阀7电控阀 8风门 9红外反射器 。

具体实施方式

本实用新型所述的如图1所示，燃气采暖器包括。燃烧器1包括风门8、引射器11和燃烧器头部12。燃气沿管路依次经手阀5、电控阀7接燃烧器1。风门8可调节进入引射器11的空气量。燃烧器头部12内设有气体分配室121、不锈钢防火网122、气体分配室端面120上开设的火孔123、火孔123旁有点火器124和火焰监测器125。燃气采暖器还包括燃烧腔2，燃烧腔2由燃烧室21、辐射段22、混合传热段23、表面积截面积速度变更段26和强化换热段24依次连接构成。燃烧室21与燃烧器头部12连接。如图7所示，燃烧室21内可设有肋筋耐火材料套筒127，如图8所示，肋筋耐火材料套筒127内侧设有数块肋筋，肋筋在火孔123旁。如图1所示，混合传热段23底部可装有带刻度的透明U型管27，强化换热段24接套筒4。套筒4内设有由传热效果好、风阻小的隔筒41，隔筒41将套筒4的内腔分为烟气侧42和空气侧43，烟气侧42向上直通室外，烟气侧42的出烟口处设有风帽25，风帽25阻挡了迎面风，使烟气侧42的烟气顺利排出。空气侧43尾部接空气管道33，即隔筒41尾部接空气管道33。空气管道33伸出套筒4外，且位于强化换热段24一侧，空气管道33的一侧有小孔331。空气侧43端部连接室外支架311上风机31的出风口，风机31为进入隔筒41空气侧43内的空气提供流动的动力。表面积截面积速度变更段26缩小管道横截面积以提高烟气流速。不减或增大表面积以提高传热系数。

如图1所示，隔筒41内下部外周设有水封换位器44，隔筒41上开设有水封换位器44内腔联通空气侧的透水孔52。烟气侧42中的水蒸气冷凝后形成的冷凝水沿隔筒41汇入水封换位器44中，并经透水孔52由烟气侧流入空气侧，其中水封换位器44既起收集冷凝水的作用，又起防止空气侧43和烟气侧42之间气体相通的密封作用。为增加相变换热量在套筒4上有水箱29，套筒4外壁上开设有与水箱29联通的补水口，补水口处安装调节阀30，通过调整调节阀30的开启度可调节补充水进入烟气侧42的水量，以达到最大相变换热量。套筒4上部安装控制套筒4内外腔气体流量的调节阀45。隔筒41上部设有连通内外侧翅片47。烟气侧42的烟气热量和水蒸气冷凝热由隔筒41和翅片47传给空气侧43内的冷空气，升温后的空气及进入空气侧冷凝水由空气侧43、空气管道33和小孔331喷出。隔筒41的烟气侧42冷凝水流入水封换位器44，以满足空气舒适湿度的水量进入空气侧43，余者溢出水封换位器44留在烟气侧42继续循环蒸发和冷凝，实现相变传热。燃烧器1可以是现有的燃气燃烧器。

燃烧腔2端部的燃烧室21能衔接各种燃烧器1构成不同形式燃气取暖器，以适应不同环境，功率及其他性能要求。

大功率采暖器：如图7所示，燃烧腔2内装有肋筋耐火材料套筒127可分散传热和防脱火，如图2所示，混合传热段23内装有蒸发器015，蒸发器015通过循环管道与位于燃烧腔2外的冷凝器016构成相变传热循环回路。蒸发器015内的蒸气通过循环管道流入冷凝器016冷凝放热，蒸气放热后形成的冷凝液又通过循环管道回到蒸发器015内进行相变传热。

如图1所示，套筒4的水封换位器44溢出的冷凝水在混合传热段23内蒸发，水蒸气上升在隔筒41和隔筒41顶部翅片47冷凝成水，冷凝水重新下流入燃烧腔2的混合传热段23构成相变循环传热，即增加另一种传热途径。带刻度透明U型管27能观察循环水量，当水量不足时，可通过调节阀30调节后由水箱29中的水向烟气侧42补水；当水量过多时，通过带刻度透明U型管27自动排出，流入余水器28。带刻度透明U型管27可以是一根带刻度的U形透明通管。余水器28可以是水槽或水盆等盛水容器。

如图1所示，空气管道33上的小孔331朝向强化换热段24，空气管道33内空气和冷凝水在风机31压力下从小孔331直喷于强化换热段24外表面，空气垂直喷射换热效率较高，冷凝水喷于强化换热段24表面吸热气化为相变换热效率更高，同时冷凝水气化后形成的汽增加了室内空气湿度。空气和汽的混合气流吹走辐射段22和混合传热段23及其周围被加热的空气，同时也增加了混合传热段23的表面传热效率。调湿的暖空气流到室内各处。

使用时，引射器11将燃气和空气按要求比例混合好，经燃烧器头部12的气体分配室121、不锈钢网122从火孔123喷入燃烧腔2端部的燃烧室21内，被点火器124点燃，高温烟气的热通过燃烧腔壁的辐射段22发射红外线，热能高效传入室内，降温后的烟气在混合传热段23以红外线辐射和表面传热两种方式同时向室内传热。当烟气气温降至红外线微弱时，进入表面积截面积速度变更段26，在该段的燃烧腔缩小截面积，扩大表面积提高烟速，进入强化传热段24传热。燃烧腔21内和隔筒41构成套筒式传热器。隔筒41提高传热，热阻力小的管状结构，也可制成螺旋波浪形，将套筒4分为空气侧43和烟气侧42，烟气侧42直通室外，由风帽挡住迎面风顺利进入大气。室外支架32上的风机31，将室外空气压入套筒的空气侧43，烟气通过隔筒41及翅片47将热量传给冷空气，烟气中水蒸气在隔筒和翅片上冷凝成水，冷凝热也传给了冷空气，使空气升温。同时烟气通过燃烧腔2外壁也向室内传热，套筒4顶部设空气套筒调节阀45，在采暖器停用时，可关闭套筒与室内外通道并可调空气侧43空气流量。冷凝水沿隔筒壁和烟气逆向下流，空气增湿需要的水由水封换位器44的透水孔52流入空气侧43，余量溢出和水箱补充的水一起下流，直至混合传热段23蒸发，未蒸发完多余的水由带刻度U型透明管27流入余水器28。进入空气侧43的冷凝水和空气一起进入由套筒末端空气侧分离出来空气管道33，空气管道33绕在强化传热段24近侧，空气和冷凝水垂直喷向强化传热段24壁面，吸热，水汽化强化了传热，增加进入室内空气湿度，即增加室内舒适度，空气中水蒸气进入燃烧器又增加了烟气中水的份额，增加辐射系数，提高辐射传热效果。

本实用新型还有电控器013和遥控器014，火孔123上的火焰监测器，点火器124燃气路中的电控阀7、室内温度计012、风机31通过电线接入电控器013，电控器013控制燃气采暖器安全运行，遥控器14通过电控器13控制采暖器开关和设定室内温度。

应用实例一

图1和图2中手阀5、电控阀7、风门8、引射器11、气体分配室121、不锈钢网122、火孔123、点火器124构成燃烧器1。燃烧室21、耐火套筒127、辐射段22、混合传热段23、表面积截面积速度变更段26、强化传热段24、烟气侧42、调节阀30、刻度透明U型管27，余水器28、烟气增速器48、风帽25构成燃烧腔2。风机31、风机支架311、空气侧43、空气管道33、小孔331构成空气系统。隔筒41顶部装有翅片47。烟气侧42、空气侧43、水封换位器44、调节阀45、水箱29、调节阀30、套筒支撑46可构成套筒4。风机31、室内温度计012、电控阀7、点火器124、火焰监测器125、控制器13、遥控器14构成安全运行与控制电器系统。系统外还有红外反射器9，防护纲011，支架010构成燃气取暖器。所述红外反射器9可以是红外反射镜。

采暖运行：

1、准备工作：电气系统上电，打开套筒的调节阀45，遥控器014设定室内温度，打开手阀5、调整风门8。

2、运行：遥控器014发指令工作给电控器013进入工作程序，风机31启动吹扫空气系统，电控阀开，燃气进入引射器11，空气通过风门调量后被吸入引射器11两气混合好进入气体分配室21，防回火的不锈钢网122协助分配被分配到气体分配室121端面火孔123喷出，燃气喷出后被点火器124点燃，火焰在燃烧腔2端部的燃烧室21内燃烧，耐火材料套筒127防止脱火和分散传热量烟气加热燃烧腔2壁发射红外线，在辐射段将大部分热量传于室内，在引射器11给予具有动能推动混合气及烟气前进。

2、在引射器喷出混合气压力和气体膨胀力及由温度产生压差和烟气增速器48作用下，腔内压力虽有波动必要时可改变烟气走向烟气顺燃烧腔2逐段运行，放热，在防风帽25保护下顺利流向室外，燃烧中产生的水蒸气，在套筒4烟气侧碰到低温的隔筒41及其上部的翅片47冷凝，冷凝热和烟气热加热空气侧43被风机31引压进来的室外冷空气，冷凝水沿烟气侧42的隔筒41流入隔筒下部的水封换位器44中，由烟气侧42透气孔52转入空气侧43，随空气进入空气管道33,在水封换位器44中溢出水自烟气侧进入燃烧腔42的混合传热段23汽化，余者由带刻度的透明U型管27流入余水器中。冷凝水汽化形成相变传热。空气侧43内空气和冷凝水进入空气管道33，在风机31给予的压力下由小孔331垂直喷向强化换热段24表面，气流垂直喷射和冷凝水接触高温汽化，吸收大量热，强化了传热。汽增加了室内空气湿度，同时这股气流又吹走辐射段22和混合传热段23附近被加热空气在室内流动，又促进了传热和提高了舒适度。烟气进入套筒4的烟气侧42如烟气侧在外层通过，则同时套筒4的外管还向室内空气传递热量，又通过隔筒41及翅片47向进入空气侧43内冷空气。如烟气侧在内层，则烟气热量只能加热空气侧43的冷空气，上部还吸收室温热量。烟气在燃烧腔2内运行，虽有阻力，但小于引射器11赋予的动能及燃烧腔2内以负压和烟气增速器动能，运行顺利。温度较高的下部由防护网011防护，防护网011固定在支架010上，防止高温燃烧腔2烫伤及引发火灾的安全作用。当室内温度达到设定温时，控制器13发出停机指令，先关电控阀7后关风机31当出现火孔123出口无燃烧火焰时，火焰监测器125发出信号给控制器013，发出同样指令先关电控阀后关风机，按程序规定的时间控制器014发指令重启采暖程序或再关闭。风机31先开后关，是为了吹扫燃烧腔内余留燃气，防止事故。红外反射器9将红外线反射到用热的空间。

如需停止采暖，遥控器发指令给控制器14进入停止采暖程序。如长期停止采暖，遥控器发指令给控制器14进入停止采暖程序，并关套筒的调节阀45。如室内新空气有余，为节能适度调整调节阀45。减少室外冷空气。

上述为小功率全预混燃气取暖器运行，若为大功率取暖器，传热量大，增大相变传热和调整肋筋耐火材料套筒长度，以保燃烧室壁安全及火焰稳定。图1中水箱29中水经调节阀30进入烟气侧42和烟气逆行在混合传热段23内吸热汽化，汽随烟气上升，在隔筒41翅片47上冷凝，热量传热给空气侧43内的冷空气，冷凝水又逆回流回燃烧腔2的混合传热段23蒸发，形成周而复始的相变传热大大增加了传热效果。由带刻度透明U型管27可观察循环水量，若水量不足调节调节阀30用水箱29中水补充，若水量过多了，则由带刻度U型透明管27端部溢流出进余水器28蓄存，以蒸发量与泠凝量平衡为度。

应用实例二、

红外燃烧燃气取暖器。图3和图4为红外燃气取暖器的头部和燃烧腔2端部的燃烧室21的结构图。气体分配室121端面为红外器129，红外器129可由陶瓷材或耐热金属网制成，其上设有数个当量直径小于2mm火孔123。燃烧室21壁面为红外透明器。

红外器129和红外透明器128，红外透明器128和燃烧腔2均为密封联接不透气。除此之外均和实例一相同，当完全预混气体由气体分配室121端面的红外器129的火孔123内喷出，被点火器125点燃，迅速燃烧，加热红外器129外表面及火孔123口部。由于燃烧温度较低，发出红外线透过红外透明器128向室内传递热量，烟气进入燃烧腔2其他各段放热后排出室外。本实例噪音小、安全、产生NO_X少。

若在小火孔123口部涂以催化剂，称为催化燃烧，燃烧温度更低，噪音更小，火焰更稳定，几乎不产生NO_X有害气体。

应用实例三

图5和图6所示为大气燃烧器头部12的结构图，气体分配室121端部上的火孔123伸出为管状，挡板支架130联接燃烧腔2和气体分配室121，挡板支架130封闭燃烧腔2端口，但开有进气孔131和火孔123对应，挡板支架130和气体分配室121端面之间形成二次助燃空气通道132。当混合气体自火孔123喷入挡板支架上进气孔131后被点火器124点燃，由于引射器11已吸入第一次助燃空气量比理论助燃空气少，火焰燃烧温度较低。在混合气体喷入挡板支架130的气孔131时产生负压，吸入空气通道132中二次助燃空气，在火焰外层逐渐扩散燃烧至燃气全部燃烧完，因此形成温度较低转长火焰，其余均和实例一相同。本实例有好调整、火焰温度适中、产生NOx少、噪音少、燃烧稳定的特点。

应用实例四

本实例为一个采暖器可向多方供暖方案。

图2中，燃烧腔2的混合传热段23内装有蒸发器015介质吸收热而蒸发，蒸气通过燃烧腔2外的管道连接他处的冷凝器016，冷凝放热，冷凝液体回流至蒸发器015中，在蒸气压力、液体高低压差推动下汽、液在蒸发器015冷凝器016之间，周而复始自动循环。将热量传至他处。在气路上装有安全阀018、压力表017，在液路上装有补充介质阀019和放出阀021，在汽路液路之间装有液位计020，可不设水箱29、调节阀30。除此之外和例一相同。

本实用新型的技术方案并不限制于本实用新型所述的实施例的范围内。本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。