CN105841340A - 燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气热水器，包括：预混合腔体壳，预混合腔体壳内限定有混合腔，预混合腔体壳具有与混合腔导通的燃气进口、空气进口和混合气体出口；燃烧器，燃烧器与混合气体出口导通，燃烧器内设有催化燃烧器进行无烟催化燃烧的催化剂；换热器，换热器与燃烧器相连以吸收燃烧器燃烧产生的热量，换热器具有进水口和出水口；预加热盘，预加热盘与燃烧器相连以对燃烧器进行预加热；控制器，控制器与预加热盘相连以控制预加热盘的加热温度。根据本发明实施例的燃气热水器，既可以提高燃料的反应速率，提高燃料的利用率，又可以避免有害气体的产生，燃料在燃烧器内可以进行无焰催化燃烧，大大地降低了有害气体的产生，使用安全、环保。

Description

燃气热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，更具体地，涉及一种燃气热水器。

背景技术

相关技术中的燃气热水器的燃烧器采用的主要燃烧方式为有焰燃烧，不但会使能源利用率降低，而且燃烧过程中会排放大量的污染物，是造成雾霾天气频发的主要原因之一。因此，用高效、清洁的燃烧方式代替传统的低效燃烧方式被认为是最理想的燃烧方式。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种燃气热水器，该燃气热水器的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，燃料在燃烧器内可以进行无焰催化燃烧，可以避免产生有害气体，使用安全、环保。

根据本发明实施例的燃气热水器，包括：预混合腔体壳，所述预混合腔体壳内限定有混合腔，所述预混合腔体壳具有与所述混合腔导通的燃气进口、空气进口和混合气体出口；燃烧器，所述燃烧器与所述混合气体出口导通，所述燃烧器内设有催化所述燃烧器进行无烟催化燃烧的催化剂；换热器，所述换热器与所述燃烧器相连以吸收所述燃烧器燃烧产生的热量，所述换热器具有进水口和出水口；预加热盘，所述预加热盘与所述燃烧器相连以对所述燃烧器进行预加热；控制器，所述控制器与所述预加热盘相连以控制所述预加热盘的加热温度。

根据本发明实施例的燃气热水器，通过在燃烧器内设置用于使燃料发生无焰催化燃烧的催化剂，并在燃烧器外设置预加热盘，使预加热盘可以对燃烧器内的催化剂进行预热，从而降低燃料的起燃温度，使燃料可以进行充分燃烧并加深其氧化程度，既可以提高燃料的反应速率，提高燃料的利用率，又可以避免有害气体(一氧化碳和氮氧化物)的产生，从源头控制一氧化碳和氮氧化物的产生。该燃气热水器的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，燃料在燃烧器内可以进行无焰催化燃烧，大大地降低了有害气体的产生，使用安全、环保。

另外，根据本发明实施例的燃气热水器，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，还包括风机和燃气比例阀，所述风机和所述燃气比例阀分别与所述控制器相连，所述风机与所述空气进口连通以向所述混合腔输送所述空气，所述燃气比例阀与所述燃烧器相连以向所述混合腔输送所述燃气。

根据本发明的一个实施例，所述预加热盘采用电加热方式进行加热。

根据本发明的一个实施例，所述预加热盘对所述燃烧器的预加热温度为300℃-400℃。

根据本发明的一个实施例，所述燃烧器内设有温度检测器以检测所述催化剂的加热温度。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂的加热温度为T，若T＞400℃，所述控制器控制所述风机与所述燃气比例阀分别启动以向所述混合腔输送所述空气和所述燃气；若T＞700℃，所述控制器控制所述预加热盘停止加热。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂为贵金属材料件或者非金属材料件。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂涂覆在所述燃烧器的内壁面上。

根据本发明的一个实施例，所述燃烧器内设有催化剂载体，所述催化剂涂覆在所述催化剂载体的表面。

根据本发明的一个实施例，所述催化剂载体为蜂窝陶瓷。

根据本发明的一个实施例，所述混合腔内设有扰流片或者阻尼件以将所述空气与所述燃气充分混合。

根据本发明的一个实施例，还包括集烟罩，所述集烟罩与所述换热器相连，所述集烟罩用于收集和排放与所述燃烧器燃烧产生的烟气。

根据本发明的一个实施例，在上下方向上、所述预加热盘设在所述燃烧器与所述混合腔之间，所述风机位于所述混合腔的下方。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的燃气热水器的结构示意图。

附图标记：

100：燃气热水器；

10：预混合腔体壳；11：混合腔；

20：燃烧器；21：温度检测器；

30：换热器；31：进水管；32：出水管；

40：预加热盘；

50：控制器；

60：风机；

70：燃气比例阀；

80：集烟罩。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1具体描述根据本发明实施例的燃气热水器。

燃气热水器的燃烧器采用的主要燃烧方式为有焰燃烧：燃气和空气在燃烧装置中不预先进行混合，而是分别将他们送进燃烧室中，并在燃烧室内边混合边燃烧，该种燃烧方式燃烧产生的火焰较长，并有鲜明的轮廓，属于扩散燃烧。有焰燃烧由于活化能较高，燃烧速度慢，燃烧不完全，会导致热效率下降。此外，有焰燃烧火焰的气体辐射量较小，以对流换热为主要传热方式，会降低能源利用率。再者，由于燃烧的不同部位与空气接触的差异，会导致燃烧的完全程度和温度也不同。具体地，在高温区，由于温度高，导致空气中的氧气和氮气反应生成氮氧化物污染物；低温区，由于燃烧不完全，会产生一氧化碳、碳氢化合物和焦油等有害物质。

为此，本发明提出一种燃气热水器100，该燃气热水器100的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，燃料在燃烧器20内可以进行无焰催化燃烧，可以避免产生有害气体，使用安全、环保。

根据本发明实施例的燃气热水器100包括预混合腔11体壳10、燃烧器20、换热器30、预加热盘40和控制器50。具体而言，预混合腔11体壳10内限定有混合腔11，预混合腔11体壳10具有与混合腔11导通的燃气进口、空气进口和混合气体出口，燃烧器20与混合气体出口导通，燃烧器20内设有催化燃烧器20进行无烟催化燃烧的催化剂(未示出)，换热器30与燃烧器20相连以吸收燃烧器20燃烧产生的热量，换热器30具有进水口和出水口，预加热盘40与燃烧器20相连以对燃烧器20进行预加热，控制器50与预加热盘40相连以控制预加热盘40的加热温度。

换言之，该燃气热水器100主要由预混合腔11体壳10、燃烧器20、换热器30、预加热盘40和控制器50组成。其中，预混合腔11体壳10内限定有用于容纳空气和燃气的混合腔11，预混合腔11体壳10具有与混合腔11导通的燃气进口、空气进口和混合气体出口，燃烧器20与预混合腔11体壳10连通以使混合腔11内的燃料可以进入燃烧器20内进行燃烧。

具体地，燃烧器20内设有催化剂，该催化剂可以降低燃料的起燃温度，并加深其氧化程度，使有机物在交底的起燃温度下发生无焰燃烧，并将燃料氧化分解为燃烧的最终产物二氧化碳和水，与此同时，释放大量的热量，燃料的反应物分子可以富集于催化剂的表面，提高反应速率，提高燃料的利用率，该催化剂可以有效抑制氮氧化物的产生，同时该催化剂可以使燃料的催化燃烧比较完全，降低烟气中一氧化碳的含量，从而有效降低有害气体的排放。预加热盘40与燃烧器20相连，可以将燃烧器20预加热至一定温度，即预加热盘40可以对燃烧器20内的催化剂进行预加热至一定温度，从而使空气与燃气的混合气体一进入燃烧器20内就可以发生无焰催化燃烧，减少燃料在起燃时产生的有害气体。

换热器30与燃烧器20相连，当燃烧器20工作时，换热器30内的水可以吸收燃烧器20产生的热量，由此形成热水以供用户使用。例如，燃烧器20产生的大量热量可以与换热器30的表面直接进行热交换，从而达到对换热器30内的水加热的目的,具体地,换热器30上设有翅片,高温烟气冲击换热器30上的翅片，进行换热。当然，本发明并不限于此，换热器30内还可有设置多个用流通水的水管，换热器30的外部设有与水管连通的进水管31和出水管32，系统可以通过进水管31向换热器30内的水管注入冷水，燃料在燃烧器20内进行燃烧会产生高温烟气，高温烟气进入热水器内并与水管内的水进行热交换，从而达到对换热器30内的水加热的目的，最后换热器30内的热水器从出水管32排出燃气热水器100外以供用户使用。

由此，根据本发明实施例的燃气热水器100，通过在燃烧器20内设置用于使燃料发生无焰催化燃烧的催化剂，并在燃烧器20外设置预加热盘40，使预加热盘40可以对燃烧器20内的催化剂进行预热，从而降低燃料的起燃温度，使燃料可以进行充分燃烧并加深其氧化程度，既可以提高燃料的反应速率，提高燃料的利用率，又可以避免有害气体(一氧化碳和氮氧化物)的产生，从源头控制一氧化碳和氮氧化物的产生。该燃气热水器100的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，燃料在燃烧器20内可以进行无焰催化燃烧，大大地降低了有害气体的产生，使用安全、环保。

其中，根据本发明的一个实施例，燃气热水器100还包括风机60和燃气比例阀70，风机60和燃气比例阀70分别与控制器50相连，风机60与空气进口连通以向混合腔11输送空气，从而为空气的流动提供动力，燃气比例阀70与燃烧器20相连以向混合腔11输送燃气，保证燃气热水器100的燃料供给，从而保证燃气热水器100的正常工作。

可选地，在上下方向上、预加热盘40设在燃烧器20与混合腔11之间，风机60位于混合腔11的下方。参照图1，燃烧器20设在预混合腔11体壳10的上方且与混合腔11连通，风机60设在预混合腔11体壳10的下方且与空气进口连通以向混合腔11内输送空气，燃气比例阀70与预混合腔11体壳10连通以向混合腔11内输送燃气，热水器设在燃烧器20的上方且与燃烧器20相连，换热器30内的冷水吸收燃烧器20产生的热量而形成热水以供用户使用。

当燃气热水器100工作时，风机60和燃气比例阀70分别向混合腔11内输送空气和燃气，空气和燃气在混合腔11内进行充分混合均匀后，进入位于混合腔11上方的燃烧器20内进行燃烧，由于预加热盘40已经对燃烧器20内的催化剂进行预加热，因此，燃料一进入燃烧器20内便可以进行无焰催化燃烧，在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低燃料的起燃温度，并加深其氧化程度，使有机物在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为燃烧最终产物二氧化碳和水，释放出大量热量，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率、提高燃料利用率，大大地减少燃料燃烧产生的有害气体。

与相关技术中采用有焰燃烧的燃气热水器相比，该燃气热水器100的结构简单，各部件连接可靠，布局合理，装拆方便，通过在燃烧器20内设置催化剂，并设置可以对燃烧器20进行预加热的预加热盘40，可以降低燃料的催化燃烧温度，有效抑制氮氧化物的产生，同时燃料的催化燃烧比较完全，可以降低烟气中一氧化碳的含量，从而有效降低有害气体的排放。该燃气热水器100既可以使燃料完全燃烧，提高燃料的燃烧效率，从而提高燃气热水器100的加热效率，又可以减少有害气体(例如一氧化碳以及氮氧化物)的排放，使用安全、环保。

优选地，根据本发明的一个实施例，预加热盘40采用电加热方式进行加热。例如，预加热盘40可以采用电磁加热，还可以采用电阻电热等，通过将预加热盘40与燃烧器20相连，可以对燃烧器20进行预热，即可以对燃烧器20内的催化剂进行预热，从而降低燃料的起燃温度，从而加深燃料起燃的的氧化程度，使燃料在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，减少有害气体的产生，更加环保。

其中，预加热盘40对燃烧器20的预加热温度为300℃-400℃。也就是说，在向燃烧器20内通燃料之前，控制器50控制预加热盘40对燃烧器20进行预热，使燃烧器20内的催化剂预热至300℃-400℃，然后将混合均匀的空气和燃气通入燃烧器20内进行燃烧，预热后的催化剂可以降低进入燃烧器20内的燃气的起燃温度，使燃料可以发生无焰燃烧，减少有害气体的产生。

在本发明的一些具体实施例中，燃烧器20内设有温度检测器21以检测催化剂的加热温度。具体地，催化剂的加热温度为T，若T＞400℃，控制器50控制风机60与燃气比例阀70分别启动以向混合腔11输送空气和燃气；若T＞700℃，控制器50控制预加热盘40停止加热。

具体地，控制器50输出信号给风机60和燃气比例阀70，风机60接到信号后运行，提供空气和动力；燃气比例阀70接到信号后开启，燃气通道内设置引射区域(通常为文丘里方式)，当风机60运行后，引射燃气，为燃烧提供燃气，燃气与空气进入混合腔11内进行充分混合，然后预加热盘40对燃烧器20以及燃烧器20内的催化剂进行预热，由于预加热盘40预先已对催化剂进行预热，当燃气/空气的混合物进入燃烧器20内时，燃料在催化剂的作用下实现无焰催化燃烧，燃烧产生高温烟气可以与换热器30进行热量交换，将热量传递给换热器30内流动的水，使得热水器产生热水，高温烟气与换热器30经过热量交换后，温度降低，最后排除燃气热水器100外。

这里需要说明的是，由于燃料在燃烧器20内发生无焰催化燃烧，该催化燃烧是自持式反应，只要当温度达到700℃以上，且有燃气/空气供给，催化燃烧就能持续进行。

由此，该燃气热水器100内的燃料进行无焰催化燃烧，燃烧缓和，可以大大地降低燃烧噪音，同时燃烧过程安全性更高，再者，燃烧器20内的催化剂可以降低维持燃烧反应所需要的反应温度，节省燃烧反应本身对燃料燃烧能量的消耗，实现一氧化碳和氮氧化物的低排放，节能环保。

可选地，催化剂为贵金属材料件或者非金属材料件。在本发明的一些具体实施例中，催化剂涂覆在燃烧器20的内壁面上。具体地，燃烧器20的内表面涂覆有贵金属层，燃气进入燃烧器20内，燃烧器20的内表面上的贵金属可以对燃气进行催化，在贵金属的催化作用下、燃料的起燃温度可以降低到350℃，有效地降低了燃烧器20火口温度，抑制氮氧化物的产生，同时催化剂可使一氧化碳氧化成二氧化碳，以此达到降低有害气体排放的目的。

在本发明的另一些具体实施例中，燃烧器20内设有催化剂载体，催化剂涂覆在催化剂载体的表面。优选地，催化剂载体为蜂窝陶瓷，耐高温1200℃，可以保证燃烧器20内的催化剂的附着的可靠性，延长使用寿命。当空气与燃气的混合气体进入燃烧器20内时，催化剂载体上的催化剂可以对燃料进行催化，使燃料发生无焰催化燃烧，与相关技术中的直接燃烧相比，该燃烧器20内的燃料的起燃温度较低，可以有效地抑制氮氧化物的产生，同时使燃料的催化燃烧比较完全，降低烟气中的一氧化碳的含量。

有利地，根据本发明的一个实施例，混合腔11内设有扰流片或者阻尼件以将空气与燃气充分混合。具体地，燃气热水器100的燃烧器20在工作前，系统需要将空气与燃气在混合腔11内进行全部预混，当风机60以及燃气比例阀70分别向混合腔11输入空气和燃气时，混合腔11内的扰流片和阻尼件可以打乱空气以及燃气的流向，从而使空气与燃气充分均匀地混合，保证燃料的无焰催化燃烧。

另外，根据本发明的一个实施例，燃气热水器100还包括集烟罩80，集烟罩80与换热器30相连，集烟罩80用于收集和排放与燃烧器20燃烧产生的烟气。参照图1，在本实施例中，集烟罩80设在换热器30的上方，换热器30具有进烟口和出烟口，换热器30的进烟口与燃烧器20连通，换热器30的出烟口与集烟罩80连通，燃烧器20内的燃料进行无焰催化燃烧产生的高温烟气通过进烟口进入换热器30内，高温烟气与换热器30内的流动的水进行换热后、从出烟口排到集烟罩80内，最后通过集烟罩80上的排烟管排出外界。

根据本发明实施例的燃气热水器100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种燃气热水器，其特征在于，包括：

预混合腔体壳，所述预混合腔体壳内限定有混合腔，所述预混合腔体壳具有与所述混合腔导通的燃气进口、空气进口和混合气体出口；

燃烧器，所述燃烧器与所述混合气体出口导通，所述燃烧器内设有催化所述燃烧器进行无烟催化燃烧的催化剂；

换热器，所述换热器与所述燃烧器相连以吸收所述燃烧器燃烧产生的热量，所述换热器具有进水口和出水口；

预加热盘，所述预加热盘与所述燃烧器相连以对所述燃烧器进行预加热；

控制器，所述控制器与所述预加热盘相连以控制所述预加热盘的加热温度。

2.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，还包括风机和燃气比例阀，所述风机和所述燃气比例阀分别与所述控制器相连，所述风机与所述空气进口连通以向所述混合腔输送所述空气，所述燃气比例阀与所述燃烧器相连以向所述混合腔输送所述燃气。

3.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述预加热盘采用电加热方式进行加热。

4.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述预加热盘对所述燃烧器的预加热温度为300℃-400℃。

5.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃烧器内设有温度检测器以检测所述催化剂的加热温度。

6.根据权利要求5所述的燃气热水器，其特征在于，所述催化剂的加热温度为T，若T＞400℃，所述控制器控制所述风机与所述燃气比例阀分别启动以向所述混合腔输送所述空气和所述燃气；若T＞700℃，所述控制器控制所述预加热盘停止加热。

7.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述催化剂为贵金属材料件或者非金属材料件。

8.根据权利要求7所述的燃气热水器，其特征在于，所述催化剂涂覆在所述燃烧器的内壁面上。

9.根据权利要求7所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃烧器内设有催化剂载体，所述催化剂涂覆在所述催化剂载体的表面。

10.根据权利要求9所述的燃气热水器，其特征在于，所述催化剂载体为蜂窝陶瓷。

11.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，所述混合腔内设有扰流片或者阻尼件以将所述空气与所述燃气充分混合。

12.根据权利要求1所述的燃气热水器，其特征在于，还包括集烟罩，所述集烟罩与所述换热器相连，所述集烟罩用于收集和排放与所述燃烧器燃烧产生的烟气。

13.根据权利要求2所述的燃气热水器，其特征在于，在上下方向上、所述预加热盘设在所述燃烧器与所述混合腔之间，所述风机位于所述混合腔的下方。