CN114459029A - 燃烧器及燃气设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃烧器及燃气设备。燃烧器包括燃烧主体、进气组件、鼓风组件及预混合器，燃烧主体形成第一燃烧室及第二燃烧室，燃烧主体用于将第一燃烧室内的温度加热至预设温度；进气组件用于为大气式燃烧器接入燃气；鼓风组件用于为大气式燃烧器接入空气；预混合器用于接入燃气和空气并进行混合，并向第二燃烧室喷射混合气体，以使得第二燃烧室内进行高温空气燃烧。本发明中，进气组件提供的燃气卷吸一次空气至第一燃烧室并点燃；鼓风组件鼓入二次空气至第一燃烧室，产生高温烟气；预混合器向第二燃烧室喷射混合气体，以供混合气体与高温烟气配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，达到高温空气燃烧的目的。

Description

燃烧器及燃气设备

技术领域

本发明涉及高温空气燃烧技术领域，特别涉及一种燃烧器及燃气设备。

背景技术

高温空气燃烧(high temperature air combustion)技术是低氧稀释条件下的一种温和燃烧模式，又称MILD燃烧。其主要燃烧特点是：反应速率低、局部释热少、热流分布均匀、燃烧峰值温度低、噪音低等。由于MILD燃烧温度场更加均匀，燃烧峰值温度低，降低了热力型氮氧化物生成，相较于普通的燃烧方式，能够大幅度降低污染物NOx和CO的排放。

虽然高温空气燃烧具有上述诸多优点，但是，目前都是工业应用，并没有用于日常生活中。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种具有高温空气燃烧功能的燃烧器及燃气设备。

为实现上述目的，本发明提出的一种燃烧器，包括：

燃烧主体，形成有依次连通的第一燃烧室及第二燃烧室，所述燃烧主体用于在所述第一燃烧室内点燃，以将所述第一燃烧室内的温度加热至预设温度；

进气组件，用于为所述大气式燃烧器接入燃气；

鼓风组件，用于为所述大气式燃烧器接入空气；以及，

预混合器，用于接入燃气和空气并进行混合，并向所述第二燃烧室喷射混合气体，以使得所述第二燃烧室内进行高温空气燃烧。

在一实施例中，所述燃烧主体包括：

壳体，形成所述第一燃烧室及所述第二燃烧室；以及，

大气式燃烧器，用于在所述第一燃烧室内点燃，以将所述第一燃烧室内的温度加热至预设温度。

在一实施例中，所述预混合器包括机壳和风机，所述机壳形成有进风风道、燃气流道以及混合腔，所述混合腔的进气口与所述进风风道及所述燃气流道分别连通，所述混合腔的出气口与所述第二燃烧室相连通；

所述风机设于所述进风风道。

在一实施例中，所述第二燃烧室的侧部间隔布设有多个喷射口；

所述预混合器还包括分气结构，所述混合腔通过所述分气结构与多个所述喷射口一一对应连通。

在一实施例中，所述分气结构具有分气腔，所述分气腔包括依次连通的第一腔室及第二腔室，所述第一腔室的进气口与所述混合腔连通，所述第二腔室的出气口与所述第二燃烧室连通；

其中，所述第二腔室沿气体流通方向呈渐扩设置。

在一实施例中，所述分气结构对应所述第二燃烧室的相对两侧设有两个；

所述混合腔与两个所述分气结构分别连通。

在一实施例中，所述进气组件包括燃气管道及燃气比例阀，所述燃气管道与所述第一燃烧室、所述燃气流道分别连通，所述燃气比例阀用以分别调节所述第一燃烧室及所述燃气流道的燃气流量。

在一实施例中，所述大气式燃烧器包括形成有气流通道的燃烧单体、设于所述气流通道的出气口处的燃烧组件及设于所述第一燃烧室内且用于对所述燃烧组件进行点火的点火装置。

在一实施例中，所述气流通道沿混合气体的流通方向呈弯曲设置。

在一实施例中，所述气流通道具有靠近所述气流通道的进气口的进气通道段；

所述进气通道段沿混合气体的流通方向呈缩口后扩口设置。

在一实施例中，所述燃烧单体在所述第一燃烧室内并排间隔布设有多个；

所述进气组件包括燃气管道及分气杆，所述燃气管道通过所述分气杆与多个所述燃烧单体的多个气流通道一一对应连通。

在一实施例中，所述燃烧器还包括控制装置及火焰感应装置，所述控制装置电性连接所述火焰感应装置及所述鼓风组件，以在所述火焰感应装置感应到所述燃烧主体点燃时，控制所述鼓风组件工作。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种燃气设备，包括换热器及如上所述的燃烧器，所述换热器通过所述燃烧器产生的热量制得热水。

在一实施例中，所述燃气设备包括燃气热水器或燃气壁挂炉。

本发明提供的技术方案中，进气组件提供的燃气卷吸一次空气至大气式燃烧器，并被点燃；鼓风组件鼓入二次空气，燃烧主体燃烧而产生高温烟气；预混合器混合空气和燃气后，向第二燃烧室喷射混合气体，以供混合气体与高温烟气配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，既能对第二燃烧室起到保温作用，使得第二燃烧室内的温度高于燃料的自燃点，实现燃料的自燃；还能够通过射流卷吸稀释空气，使得第二燃烧室内的氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，达到高温空气燃烧的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明提供的燃烧器的一实施例的正视示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为图1中燃烧器的纵剖示意图；

图4为图3中B处的放大结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是利用高温空气燃烧的特性，设计新型的燃烧器，以及应用于燃气设备，使燃气设备能够有效减少CO和NOx的排放并降低燃气设备的噪音。

本发明提供一种燃烧器，应用在燃气设备以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备，以下为方便理解，以应用于燃气壁挂炉为例。图1至图4为本发明提供的燃烧器的实施例。

请参阅图1至图4，本发明提供的燃烧器包括燃烧主体、进气组件120、鼓风组件130及预混合器140，其中，所述燃烧主体形成有依次连通的第一燃烧室101及第二燃烧室102，所述燃烧主体用于在所述第一燃烧室101内点燃，以将所述第一燃烧室101内的温度加热至预设温度；所述进气组件120用于为所述大气式燃烧器110接入燃气；所述鼓风组件130用于为所述大气式燃烧器110接入空气；所述预混合器140用于接入燃气和空气并进行混合，并向所述第二燃烧室102喷射混合气体，以使得所述第二燃烧室102内进行高温空气燃烧。

本发明提供的技术方案中，进气组件120提供的燃气卷吸一次空气至大气式燃烧器110，并被点燃；鼓风组件130鼓入二次空气，燃烧主体燃烧而产生高温烟气；预混合器140混合空气和燃气后，向第二燃烧室102喷射混合气体，以供混合气体与高温烟气配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，既能对第二燃烧室102起到保温作用，使得第二燃烧室102内的温度高于燃料的自燃点，实现燃料的自燃；还能够通过射流卷吸稀释空气，使得第二燃烧室102内的氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，达到高温空气燃烧的目的。

燃烧主体的具体表现形式在本设计中不做限制，但为了便于理解，在以下实施例中，所述燃烧主体包括壳体100及大气式燃烧器110，其中，所述壳体100形成所述第一燃烧室101及所述第二燃烧室102；所述大气式燃烧器110用于在所述第一燃烧室101内点燃，以将所述第一燃烧室101内的温度加热至预设温度。

可以理解，大气式燃烧器110包括燃烧单体111，燃烧单体111具有供燃烧气体通过的气流通道112，在具体应用时，燃烧单体111可容设于第一燃烧室101内，且燃烧单体111的气流通道112与第一燃烧室101连通。进气组件120为大气式燃烧器110提供燃气，在燃气直接进入气流通道112，或者经第一燃烧室101进入气流通道112时，卷吸部分室内环境中、或者第一燃烧室101内的一次空气，气流通道112中形成足够的混合气体，使得燃烧单体111可被点燃。

接着，鼓风组件130实现将外部空气鼓入至第一燃烧室101或者气流通道112中，并加速空气的流通，使得燃烧单体111获得较多的且持续的二次空气，实现燃烧单体111的持续燃烧，能够将第一燃烧室101内的温度加热至预设温度，实现高温预热空气。鼓风组件130将外部空气鼓入第一燃烧室101或者气流通道112后，有助于空气在第一燃烧室101及气流通道112内的分散，有助于空气与燃气的混合，从而便利于燃烧主体的稳定燃烧。鼓风组件130可设置在第一燃烧室101的下方，例如设置在燃烧主体的底部。

预混合器140分别接入外部空气及外部燃气，并进行充分混合形成混合气体后，向第二燃烧室102喷射混合气体。具体而言，预混合器140可设置为包括与第二燃烧室102连通设置的喷嘴，通过设置预混合器140本体结构至喷嘴处的流通面积减小、或者设置预混合器140本体结构提供至喷嘴处的压强增大等方式，均可实现将混合气体喷射至第二燃烧室102内的目的，实现高速射流。

混合气体喷射至第二燃烧室102后，与第二燃烧室102内的高温预热空气进行配合而产生卷吸效应，使得高温烟气在第二燃烧室102内持续回流。高温烟气的循环回流，都能对第二燃烧室102起到保温作用，使得第二燃烧室102内的温度高于燃料的自燃点，实现燃料的自燃；高温烟气的循环回流还能够通过射流卷吸稀释空气，使得第二燃烧室102内的氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，达到高温空气燃烧的目的。

需要说明，上述燃烧器框架的结构，能够将实现高温空气燃烧的组件小型化，使得具有更多的应用空间和价值，又加之噪音低，燃烧充分，排放废气污染小，在应用于燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备时，不仅满足了要求，而且还带来了现有热水器中燃烧器所不具备的燃烧充分、低污染物排放的效果。

可以理解，高温预热空气的目标温度不能太低，尽量不能低于600摄氏度，一般控制在600至1200摄氏度可以保证高温气体与燃烧室内的燃气接触时，实现较好的自动燃烧，不再需要点火起燃。实现高温预热空气的方案可以有多种，例如可以通过控制加热时间、控制燃气与空气比例、进行保温、增加高温气体在第二燃烧室102的停留时间等方式实现。

上述中，第二燃烧室102的氧气浓度需低于一定值，具体可设置为低于5％～10％。第二燃烧室102内的氧气浓度，可以通过调节预混合器140中燃气与空气的比例来实现，例如，在燃气量一定的情况下，可以通过调节第二燃烧室102内的实时进风风量，来调节第二燃烧室102内的氧气浓度，实现对燃气与空气比例的控制。第二燃烧室102内的氧气浓度的大小可以根据第二燃烧室102的大小及控制喷射的速度进行控制。

在一实施例中，所述预混合器140包括机壳和风机141，所述机壳形成有进风风道142、燃气流道143以及混合腔144，所述混合腔144的进气口与所述进风风道142及所述燃气流道143分别连通，所述混合腔144的出气口与所述第二燃烧室102相连通；所述风机141设于所述进风风道142。风机141能够加快空气在进风风道142内的流通，加大空气的流速，有助于高速射流。在实际使用过程中，若将风机141设置在混合腔144内，为了提高安全性，需选用专用的防爆风机141，一定程度上增加了预混合器140的成本；而在本实施例中，将风机141设置在进风风道142处，有助于降低对风机141的规格要求，从而有助于节省成本。风机141的设置，可通过调节风机141中风叶的转速，调节进风风道142的具体进风量，进而实现混合腔144内燃气与空气的比例的调节。

接着，在一实施例中，所述第二燃烧室102的侧部间隔布设有多个喷射口；其中，在预混合器140还包括喷嘴时，可设置为将喷嘴安装在所述喷射口处，或者设置为喷嘴与第二燃烧室102的连通处直接构成所述喷射口。

多个喷射口的具体布设方式不作限制，在具体应用时，多个喷射口可沿第二燃烧室102的环周方向间隔布设，从而能够从多个方位对第二燃烧室102内的高温烟气进行高速射流，加强高温烟气的循环回流；或者，若干个喷射口构成一个喷射口组后，至少两个喷射口组分设在第二燃烧室102的相对两侧，使得气流相向喷射而加剧第二燃烧室102内的烟气对流。

多个喷射口中，每一喷射口的开口朝向同样不作限制。根据实际需要，多个喷射口的开口朝向可作相同设置、或者设置为至少部分相异设置。在一实施例中，当多个喷射口沿第二燃烧室102的环周方向间隔布设时，可设置所有喷射口的开口朝向均朝向第二燃烧室102的中心轴线；或者，也可设置所有喷射口沿第二燃烧室102的环周方向的同一侧倾斜设置，以使得自多个喷射口喷射出的气流呈涡旋状，从而使得卷吸后回流的高温烟气大致呈涡旋状，有助于延长高温烟气的回流路径，增强第二燃烧室102内烟气的循环回流效果，实现第二燃烧室102内的良好保温。

鉴于上述，所述燃烧器还包括分气结构145，所述混合通道通过所述分气结构145与多个所述喷射口一一对应连通。实现多个喷射口的同步、同质射流。

进一步地，在一实施例中，所述分气腔包括依次连通的第一腔室145a及第二腔室145b，所述第一腔室145a的进气口与所述预混合器140连通，所述第二腔室145b的出气口与所述第二燃烧室102连通；其中，所述第二腔室145b沿气体流通方向呈渐扩设置。可以理解，第一腔室145a的流通面积小于第二腔室145b的流通面积，有助于加快自预混合器140进入分气腔的气流流速；所述第二腔室145b沿气体流通方向呈渐扩设置，也即第二腔室145b的流通面积沿气体流通方向呈渐大设置，使得混合气体在第二腔室145b内的流通过程中，流速逐渐平缓且逐渐分散开，有利于每一喷嘴喷射出的混合气体均匀且稳定。

在多个喷射口中，若干个喷射口可构成一个喷射口组，至少两个喷射口组分设在第二燃烧室102相对两侧，其中，以喷射口组设有两个为例，所述分气结构145对应所述第二燃烧室102的相对两侧设有两个；所述预混合器140通过一连接管与两个所述分气结构145分别连接，实现同一预混合器140同时对两个分气结构145同步提供混合气体的目的，确保每一喷射口喷射出的混合气体均大致相同。

在一实施例中，所述进气组件120包括燃气管道121及燃气比例阀122，所述燃气管道121与所述第一燃烧室101、所述燃气流道143分别连通，所述燃气比例阀122用以分别调节所述第一燃烧室101及所述燃气流道143的燃气流量。燃气管道121的进气口用于连通至燃气源，燃气管道121的出气口与所述第一燃烧室101、所述燃气流道143分别连通，燃气比例阀122可调节第一燃烧室101、燃气流道143各自的燃气流量，使得第一燃烧室101、燃气流道143内燃气量可调节，从而实现燃气与空气的比例可调可控。

鉴于上述可知，所述大气式燃烧器110包括形成有气流通道112的燃烧单体111、设于所述气流通道112的出气口处的燃烧组件113及设于所述第一燃烧室101内且用于对所述燃烧组件113进行点火的点火装置114。将燃烧组件113设置在气流通道112的出气口处，使得空气与燃气在气流通道112大致混合后，在燃烧组件113处被点火装置114点燃，实现持续且均匀地燃烧。

燃烧组件113的具体表现形式在本设计中不做限制，在一实施例中，所述燃烧组件113包括盖设于所述气流通道112的出气口处的板状本体、以及沿所述板状本体的厚度方向贯设的多个通气口。多个通气口能够通过混合气体，并实现混合气体在板状本体板面上的均匀分布，从而有利于混合气体的均匀燃烧。

在一实施例中，所述气流通道112沿混合气体的流通方向呈弯曲设置。弯曲设置的所述气流通道112，有助于在有限的燃烧单体111的壳内空间，尽可能延长混合气体的流通路径长，从而能够促进混合气体的充分混合，使得混合气体流通至燃烧组件113处时，燃烧更为充分。

在一实施例中，所述气流通道112具有靠近所述气流通道112的进气口的进气通道段112a；所述进气通道段112a沿混合气体的流通方向呈缩口后扩口设置。具体地，设置进气通道段112a的进气口的口径较大，有助于增加燃气的流通量，使得更多的燃气能够更快地进入气流通道112内；接着，设置进气通道段112a的横截面积逐渐变小，使得燃气与空气集中聚拢，有助于燃气与空气快速混合二形成混合气体；最后，设置进气通道段112a的横截面积逐渐变大，有助于逐渐降低混合气体的流速，使得混合气体的状态逐渐平缓，从而能够预留足够时间供混合气体进行充分混合。

在一实施例中，所述燃烧单体111在所述第一燃烧室101内并排间隔布设有多个；所述进气组件120包括燃气管道121及分气杆123，所述燃气管道121通过所述分气杆123与多个所述燃烧单体111的多个气流通道112一一对应连通。通过分气杆123的设置，使得同一燃气管道121可同时为多个燃烧单体111提供大致相当的燃气，使得多个燃烧单体111的燃烧效果基本相同一致。

在一实施例中，所述燃烧器还包括控制装置及火焰感应装置150，所述控制装置电性连接所述火焰感应装置150及所述鼓风组件130，以在所述火焰感应装置150感应到所述燃烧主体点燃时，控制所述鼓风组件130工作。其中，火焰感应装置150用于检测燃烧主体的火焰，以确定所述大气式燃烧器110是否处于燃烧状态。控制装置可以是独立于燃气设备固有控制系统设置的独立控制单元，也可以直接对燃气设备固有的控制系统进行简单改进。当进气组件120为大气式燃烧器110接入燃气，燃气卷吸部分一次空气，使得大气式燃烧器110被点燃，产生燃烧火焰；火焰感应装置150在感测到燃烧火焰时，发送信号至控制装置，控制装置控制鼓风组件130工作，使得在鼓风组件130的作用下，及时补入二次空气，实现大气式燃烧器110的持续燃烧，实现高温空气预热。

此外，本发明还提供一种燃气设备，燃气设备具体可以是燃气热水器或者燃气壁挂炉，燃气设备包括换热器200及如上所述的燃烧器，当然，燃气设备还包括主体结构，主体结构内设置有换热室及与换热器200连通的排烟口，换热器200设置在换热内，燃烧器具有烟气出口，且燃烧器的烟气出口与换热室连通。换热器200接入外部水源，例如自来水，经燃烧器的烟气出口进入换热室的高温烟气携带足够热量，对换热器200内的水进行持续换热，使得水的温度升高至所需，制得热水。

需要说明的是，燃气设备内的燃烧器的详细结构可参照上述燃烧器的实施例，此处不再赘述；由于在本发明燃气设备中使用了上述燃烧器，因此，本发明燃气设备的实施例包括上述燃烧器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

Claims (14)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：

燃烧主体，形成有依次连通的第一燃烧室及第二燃烧室，所述燃烧主体用于在所述第一燃烧室内点燃，以将所述第一燃烧室内的温度加热至预设温度；

进气组件，用于为所述大气式燃烧器接入燃气；

鼓风组件，用于为所述大气式燃烧器接入空气；以及，

预混合器，用于接入燃气和空气并进行混合，并向所述第二燃烧室喷射混合气体，以使得所述第二燃烧室内进行高温空气燃烧。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧主体包括：

壳体，形成所述第一燃烧室及所述第二燃烧室；以及，

大气式燃烧器，用于在所述第一燃烧室内点燃，以将所述第一燃烧室内的温度加热至预设温度。

3.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述预混合器包括机壳和风机，所述机壳形成有进风风道、燃气流道以及混合腔，所述混合腔的进气口与所述进风风道及所述燃气流道分别连通，所述混合腔的出气口与所述第二燃烧室相连通；

所述风机设于所述进风风道。

4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第二燃烧室的侧部间隔布设有多个喷射口；

所述预混合器还包括分气结构，所述混合腔通过所述分气结构与多个所述喷射口一一对应连通。

5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述分气结构具有分气腔，所述分气腔包括依次连通的第一腔室及第二腔室，所述第一腔室的进气口与所述混合腔连通，所述第二腔室的出气口与所述第二燃烧室连通；

其中，所述第二腔室沿气体流通方向呈渐扩设置。

6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述分气结构对应所述第二燃烧室的相对两侧设有两个；

所述混合腔与两个所述分气结构分别连通。

7.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述进气组件包括燃气管道及燃气比例阀，所述燃气管道与所述第一燃烧室、所述燃气流道分别连通，所述燃气比例阀用以分别调节所述第一燃烧室及所述燃气流道的燃气流量。

8.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述大气式燃烧器包括形成有气流通道的燃烧单体、设于所述气流通道的出气口处的燃烧组件及设于所述第一燃烧室内且用于对所述进气组件进行点火的点火装置。

9.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述气流通道沿混合气体的流通方向呈弯曲设置。

10.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述气流通道具有靠近所述气流通道的进气口的进气通道段；

所述进气通道段沿混合气体的流通方向呈缩口后扩口设置。

11.如权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧单体在所述第一燃烧室内并排间隔布设有多个；

所述进气组件包括燃气管道及分气杆，所述燃气管道通过所述分气杆与多个所述燃烧单体的多个气流通道一一对应连通。

12.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括控制装置及火焰感应装置，所述控制装置电性连接所述火焰感应装置及所述鼓风组件，以在所述火焰感应装置感应到所述燃烧主体点燃时，控制所述鼓风组件工作。

13.一种燃气设备，其特征在于，包括换热器及如权利要求1至12任一项所述的燃烧器，所述换热器通过所述燃烧器产生的热量制得热水。

14.如权利要求13所述的燃气设备，其特征在于，所述燃气设备包括燃气热水器或燃气壁挂炉。

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