一种分段燃烧的壁挂炉及其控制方法与流程

本发明涉及壁挂炉技术领域，具体是涉及一种分段燃烧的壁挂炉及其控制方法。

背景技术：

现有壁挂炉中其大气式的燃烧方式一般为不分段燃烧和分段燃烧两种方式，而分段燃烧的控制一般为几分段燃烧对应几分段阀来实现，如两分段需两个截止分段阀来实现，三分段则需要三个截止分段阀来实现。但是现有的分段燃烧主要存在以下问题：如采用两分段燃烧，最小燃烧负荷不能做到最小，最小温升受到限制，导致夏季小流量下生活热水温度过高，不舒适的现象，且分段比例设置不合理时容易断档，水温波动较大，此时分段阀切换频繁，影响分段阀的使用寿命；如采用三分段燃烧，最小负荷能做到更小，但需采用三个分段阀组控制分段切换，分段控制成本增加，且结构更改较大，不便于通用，投入费用大。

如图1-图2所示，现有的两分段式燃烧器共有n排燃烧火排，其中n1为单独分段后的火排数，n1＜n；燃烧器的方管中含有两个进气口，分别对应左右两分段阀进气，其中单独分段的火排数n1对应一个分段阀进气接口；在单独分段的火排数n1段中包含一组点火针和火焰反馈针，能正常使燃烧器点火成功和检火成功，反馈火焰信号。

如图3所述，该两分段式燃烧器分段的负荷变化，一般燃烧器单排火排的燃烧负荷最小为qmin，最大qmax，即【qmin，qmax】；同理全排n排火、半排n1排火其燃烧负荷区间分别为：【qn、min，qn、max】，【qn1、min，qn1、max】；为保证燃烧器分段不断档，需保证全排n负荷的最小负荷需小于半排n1负荷的最大负荷，即qn、min≤qn1、max，其负荷过渡段为图示a区域。所以该两分段式燃烧器分段的负荷变化在【qn1、min，qn、max】。

如图4所示该两分段式燃烧器其壁挂炉燃烧运行下，若需求某一热水温度，其壁挂炉的燃烧控制逻辑为：壁挂炉自检无故障后点火，燃气比例阀打开进气，壁挂炉的点火可全排n点火也可半排n1，点火成功后控制程序根据需求热水温度及进水流量大小来进行判断，确定是否进行分段燃烧。若需求燃烧负荷大，可不分段燃烧，两分段阀全开，全排n排火稳定燃烧；若需求负荷小，半排n1燃烧即可满足负荷需求，即两分段阀进行切换，关闭左分段阀，只开右分段阀，进行半排n1燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种在现有两分段阀的大致结构基础上可实现三分段燃烧，最小燃烧负荷能达到更小，降低最小温升，解决夏季小流量下生活热水温度过高的问题，而且避免因两分段不合理而导致易断档问题，降低实现分段燃烧成本的壁挂炉。

本发明还提供一种基于上述壁挂炉的控制方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：

一种分段燃烧的壁挂炉，包括控制主板与燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括方管及其上设置的若干排燃烧火排，其中所述燃烧火排包括单独分段的第一火排、第二火排，所述第一火排与所述第二火排分别对应设置有一个分段阀，所述方管上设置有两个进气口，分别对应一个分段阀；所述第一火排上设置有一组点火针，能使燃烧器点火，在所述第一火排与所述第二火排之间设置有一组火焰反馈针，所述火焰反馈针与所述控制主板信号连接，能同时检测反馈第一火排与第二火排的火焰，反馈火焰信号，便于控制分段阀的切换。

作为上述方案的进一步说明，所述第一火排的排数少于所述第二火排的排数。

进一步地，所述方管内设置有挡板，将所述第一火排与所述第二火排之间的进气通道分隔开。

进一步地，所述火焰反馈针主体弯折成型，主体一端与所述第一火排的输出端对应设置，另一端与所述第二火排的输出端对应设置。

进一步地，所述燃烧火排的最小负荷小于所述第二火排的最大负荷，且所述第二火排的最小负荷小于所述第一火排的最大负荷。

一种壁挂炉分段燃烧控制方法，包括以下控制步骤：

1)壁挂炉启动，机器自检，无故障后点火；

2)点火成功后控制程序根据需求热水温度及进水流量大小进行判断，确定是否进行分段燃烧：若需求燃烧负荷小，则选择分段燃烧工作模式，并跳转至步骤3)；若需求燃烧负荷大，则选择不分段燃烧工作模式，并跳转至步骤6)；

3)判断需求燃烧负荷是否需要提供最小燃烧负荷：若需要则跳转至步骤4)；若不需要则跳转至步骤5)；

4)执行第一火排燃烧控制：燃烧器点着后，关闭左分段阀，保留右分段阀打开，火焰反馈针可正常检测第一火排的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现第一火排燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧；

5)执行第二火排燃烧控制：燃烧器点着后，保留右分段阀打开，根据负荷分段需求，打开左分段阀，延时几秒后再关闭右分段阀，确保火焰反馈针能正常检测第二火排的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现第二火排燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

6)执行全排燃烧控制：燃烧器点着后，同时打开左分段阀和右分段阀，火焰反馈针可正常检测燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现全排n燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、在两分段阀的基础上，通过控制第一火排与第二火排的分段阀开关组合，实现第一火排燃烧、第二火排燃烧、全排燃烧的三分段燃烧，降低了分段控制成本。

2、由于第一火排的排数少于第二火排的排数，即第一火排可提供最小燃烧负荷，降低了最小负荷，实现小流量下低温升的热水需求，避免了因分段设计不合理而导致燃烧断档的现象，提高了分段阀的使用寿命。

附图说明

图1为现有两分段式燃烧器的结构示意图。

图2为现有两分段式燃烧器的结构示意图。

图3为现有两分段式燃烧器的负荷变化图。

图4为现有两分段式燃烧器的控制逻辑示意图。

图5为本发明提供的燃烧器的结构示意图。

图6为本发明提供的燃烧器的结构示意图。

图7为本发明提供的燃烧器的负荷变化图。

图8为本发明提供的燃烧器的控制逻辑示意图。

附图标记说明：n、燃烧火排，n1’、第一火排，n2、第二火排，1、方管，1-1、挡板，2、分段阀，3、点火针，4、火焰反馈针。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。

如图5-图6所示，本发明是一种分段燃烧的壁挂炉，包括控制主板与燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括方管1及其上设置的若干排燃烧火排n，其中所述燃烧火排n包括单独分段的第一火排n1’、第二火排n2，所述第一火排与所述第二火排分别对应设置有一个分段阀2，所述方管1上设置有两个进气口，分别对应一个分段阀2；所述第一火排n1’上设置有一组点火针3，能使燃烧器点火，在所述第一火排与所述第二火排之间设置有一组火焰反馈针4，所述火焰反馈针与所述控制主板信号连接，能同时检测反馈第一火排与第二火排的火焰，反馈火焰信号，便于控制分段阀的切换。

进一步地，所述第一火排n1’的排数少于所述第二火排n2的排数；所述方管1内设置有挡板1-1，将所述第一火排与所述第二火排之间的进气通道分隔开；所述火焰反馈针4主体弯折成型，主体一端与所述第一火排的输出端对应设置，另一端与所述第二火排的输出端对应设置；所述燃烧火排n的最小负荷小于所述第二火排n2的最大负荷，且所述第二火排n2的最小负荷小于所述第一火排n1’的最大负荷

一种壁挂炉分段燃烧控制方法，包括以下控制步骤：

1)壁挂炉启动，机器自检，无故障后点火；

2)点火成功后控制程序根据需求热水温度及进水流量大小进行判断，确定是否进行分段燃烧：若需求燃烧负荷小，则选择分段燃烧工作模式，并跳转至步骤3)；若需求燃烧负荷大，则选择不分段燃烧工作模式，并跳转至步骤6)；

3)判断需求燃烧负荷是否需要提供最小燃烧负荷：若需要则跳转至步骤4)；若不需要则跳转至步骤5)；

4)执行第一火排燃烧控制：燃烧器点着后，关闭左分段阀，保留右分段阀打开，火焰反馈针可正常检测第一火排的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现第一火排燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧；

5)执行第二火排燃烧控制：燃烧器点着后，保留右分段阀打开，根据负荷分段需求，打开左分段阀，延时几秒后再关闭右分段阀，确保火焰反馈针能正常检测第二火排的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现第二火排燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

6)执行全排燃烧控制：燃烧器点着后，同时打开左分段阀和右分段阀，火焰反馈针可正常检测燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现全排n燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

实际应用过程中，如图7所示，本新型两分段式燃烧器分段的负荷变化，相同的燃烧器单排火排的燃烧负荷最小为qmin，最大qmax，即为【qmin，qmax】；同理燃烧火排n、第一火排n1’和第二火排n2其燃烧负荷区间分别为：【qnmin，qnmax】，【qn1’min，qn1’max】，【qn2min，qn2max】为保证燃烧器分段不断档，需保证全排n负荷的最小负荷需小于第二火排n2负荷的最大负荷，且需保证第二火排n2负荷的最小负荷需小于第一火排n1’负荷的最大负荷，即qnmin≤qn2max；qn2min≤qn1’max，其负荷过渡段分别为图示c、b区域。所以该三分段式燃烧器分段的负荷变化在【qn1’min，qnmax】中。对比现有的两分段式燃烧器，可知n1’小于n1，即qn1’min＜qn1min，降低了最小负荷。

如图8所示，本新型两分段式燃烧器在实现三分段燃烧的燃烧控制逻辑为：若生活热水需求某一热水温度，壁挂炉在自检，无故障后点火，燃气比例阀打开进气，壁挂炉的点火可全排n点火也可半排n1’。点火成功后控制程序根据需求热水温度及进水流量大小来进行判断，确定是否进行分段燃烧。若需求燃烧负荷大，可不分段燃烧，两分段阀全开，全排n排火稳定燃烧；若需求负荷小，可选择半排n1’或另半排n2燃烧，特别说明的是半排qn1’、min＜qn2、min，即半排n1’可提供最小燃烧负荷，降低最小温升。

由于只有两个分段阀，同一根火焰反馈针，在实现三分段(n1’、n2、n)的过程中，其控制分段方式为如下：

1、半排n1’燃烧控制：燃烧器点着后，关闭左分段阀，保留右分段阀打开，反馈针可正常检测半排n1’的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现半排n1’燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

2、半排n2燃烧控制：燃烧器点着后，保留右分段阀打开，根据负荷分段需求，打开左分段阀，延时几秒后再关闭右分段阀，确保反馈针能正常检测半排n2的燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现半排n2燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

3、全排n燃烧控制：燃烧器点着后，同时打开左分段阀和右分段阀，反馈针可正常检测燃烧火焰信号，能反馈信号至主板控制程序，实现全排n燃烧，直至需求热水温度稳定，负荷稳定燃烧。

实施例一

在本实施例中，设定全排为12排，设定单排火的最小和最大燃烧负荷分别为0.8kw和2kw；

现有两分段可选6/6分段或7/5分段，对应的负荷变化区间为【4.8,24】或【4.0,24】；其中6/6分段的负荷a过渡段为【9.6,12】，负荷过渡段2.4kw较富余，不会断档；而7/5分段的负荷a过渡段为【9.6,10】，负荷过渡段仅有0.4kw，不易控制，容易断档。即全排为12排的优选分段为6/6分段，燃烧负荷区间在【4.8,24】。

若采用两分段阀三分段控制则：原两分段可选7/5分段或8/4分段，对应的燃烧负荷变化区间为【4.0,24】或【3.2,24】；其中7/5分段的负荷b、c过渡段区间分别为【5.6,10】和【9.6,14】，而8/4分段的负荷b、c过渡段区间分别为【6.4,8】和【9.6,12】，负荷过渡段都较富余。相比之下8/4分段的最小负荷更小，即为三分段的优选，燃烧负荷区间在【3.2,24】。

相比原两分段的最小负荷4.8kw减小到3.2kw，最小负荷降低了33.3％(1.6kw)。

本发明与现有的两分段式燃烧器相比，在现有两分段的基础上变更，实现三分段燃烧，新型分段后的半排n1’＜原半排n1的火排数，实现降低最小负荷；共用同一组点火针和火焰反馈针，反馈针结构变更，但反馈针能同时监测和反馈分段左、右两侧的燃烧火焰信号；在切换半排n2分段燃烧是，先切全排n燃烧后，稳定几秒后在关闭右侧分段阀，保留做分段阀打开，实现半排n2燃烧。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。