大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統的製作方法

2023-05-03 16:33:51

專利名稱：大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統的製作方法
技術領域：
大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統技術領域[0001]本實用新型涉及燃氣熱水器燃燒系統。
技術背景[0002]容積式燃氣熱水器常用的燃燒系統是非密閉式部分預混燃燒系統，這種燃燒系 統一般使用鑄鐵圓盤式燃燒器，由於非密閉燃燒系統的固有特性，採用這種燃燒方式的 容積熱水器一般輸出負荷較小，一次用水完畢後，需要1小時以上才能恢復。一旦加大 這種燃燒器的輸入功率，就需要更多的助燃空氣和更大的燃燒空間，顯然超出了這種自 發的空氣補充方式的能力範圍。[0003]而快速式燃氣熱水器常用的燃燒系統為密閉式部分預混燃燒系統，這種燃燒系 統一般置於翅片管式換熱器的下部，火焰自下往上燃燒，使用多個口琴式燃燒器組成燃 燒器組件，日本專利特開平2008-25985，特開平3-64314，特開平1-144616，中國專利 200720051450, 200620011924, 93240258, 97對02洸等均對這種燃燒系統做了研究。由 於這種密閉式的燃燒系統從空氣入口至煙氣出口為單一連通通道，燃燒系統僅有一個空 氣入口，且一般利用風機進行鼓風燃燒，因此火焰一般處於湍流燃燒狀態，燃燒強度更 大，在同等燃燒空間體積和工作環境下，密閉燃燒系統的輸出功率遠大於非密閉燃燒系 統。因此，近年來已出現了將這種燃燒系統在容積式燃氣熱水器上的應用，如中國專 利CN1873343A，CN101571315A等，以減短容積式燃氣熱水器的恢復時間。[0004]但是，這類容積式燃氣熱水器一般採用鑄鐵盤管浸入水箱作為換熱系統，盤旋 彎曲的盤管內部為煙氣流道，因此煙道阻力很大，而又因為其部分預混燃燒系統的固有 特性，產品設計中，為了控制其CO等汙染物排放水平，必須提供遠大於理論燃燒所需的 空氣量，即過量空氣係數需遠大於1，通常設計的過量空氣係數高達1.8到2.5(即比理論 需要的空氣量多提供80%到150%)，因此這種系統對風機能力的要求很高。並且一旦需 要增加換熱面積以提高熱效率時，就必須加長鑄鐵盤管，這樣提供燃燒所需空氣的風機 因為靜壓的增加導致風量就會降低，從而會引起燃燒不完全而CO升高。這種情況下一 般需要降低燃燒負荷以保證系統的燃燒工況，但燃燒負荷的減低就意味著容積式燃氣熱 水器的恢復時間的增長，而如果採用更大能力的風機來保證完全燃燒不僅會導致系統成 本的增加，而且這種系統在大風量燃燒的情況下，試驗發現很容易就產生燃燒振動等不 穩定燃燒，導致系統的安全隱患。實用新型內容[0005]針對以上出現的問題，本實用新型的目的在於提供一種大功率容積式燃氣熱水 器燃燒系統，這種燃燒系統在較小的風量下就能保證燃氣的完全燃燒，並且燃燒穩定， 燃燒振動區域相比現有技術明顯減小。[0006]為實現所述目的，本實用新型的一種大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，包括 空氣入口和煙氣出口，從空氣入口至煙氣出口的通道為單一連通通道，在該單一連通通道內設置有至少一個燃燒器，燃燒器內設置有將空氣引入燃燒器中與該燃燒器內的燃 氣產生一次混合氣體的一次風道；供該至少一個燃燒器的一次混合氣體燃燒產生一次火 焰的至少一個一次燃燒空間；導風方向指向各一次燃燒空間的外圍的二次風道；供二次 風道的風對一次火焰進行助燃的二次燃燒空間；其特點是，在該單一連通通道內還設置 有導風方向指向全部二次燃燒空間的外圍的補風通道，補風通道內設置有配風裝置。[0007]帶補充風通道的燃燒系統由於補充風對二次火焰起到包圍導流作用，有效防止 了火焰在大空間裡出現回流而導致燃燒振蕩，並且由於單個燃燒器負荷的增加以及燃燒 器一、二次空氣的減少，使得燃燒火焰更加穩定，不容易出現脫火、回火以及振動燃燒 的現象。[0008]所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其進一步的特點是，所述燃燒器為 口琴式燃燒器。[0009]所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其進一步的特點是，所述補風通道 最小寬度為一個所述燃燒器的寬度。[0010]所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其進一步的特點是，所述配風裝置 為孔板。所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其進一步的特點是，孔板具有均勻 分布的均風孔。[0011]配風裝置有利於防止回火現象發生。[0012]所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其進一步的特點是，該空氣接收口 連接風機，該煙氣出口連接熱交換盤管。[0013]風機抽取的空氣分別從一次風道、二次風道、補風通道進入燃燒空間，使得燃 氣在燃燒空間充分燃燒，充分燃燒後的燃氣形成熱的煙氣從煙氣出口進入到熱交換盤管。[0014]本實用新型的一種大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統的燃燒方法，在空氣入口 至煙氣出口為單一連通通道的環境內利用至少一個燃燒器進行燃燒，包括以下步驟將 空氣引入燃燒器中與該燃燒器內的燃氣進行混合，形成一次混合氣體；然後在該燃燒器 的火焰孔點燃一次混合氣體，產生一次火焰；並從一次火焰的外圍引入空氣，對一次火 焰進行助燃，形成二次火焰；其特點是，還從該至少一個燃燒器的二次火焰的外圍再 次補入空氣，使該補入空氣包圍該至少一個燃燒器的該二次火焰，以使燃氣得到充分燃；BsJyCi。[0015]本實用新型的方法將從空氣入口進入的一部分空氣直接提供到燃燒器與燃氣進 行混合，混合氣體在燃燒器出口被點燃形成一次火焰或者說內焰；並將另外一部分空氣 自二次風道或者說燃燒器之間的間隙導向一次火焰的外圍，與內焰未燃盡的產物進行混 合燃燒，形成二次火焰，此時仍有部分燃氣未能燃燒完全；從空氣入口進入的剩餘空氣 通過全部燃燒器的周圍的補風通道對內、外焰形成包圍的形式，這部分的空氣在二次燃 燒空間的上部與未完全燃燒產物或者說二次火焰未燃盡部分再次燃燒，使得所有燃氣完 全燃燒後排入熱交換組件，由於補充風對火焰起到包圍導流作用，有效防止了火焰在大 空間裡出現回流而導致燃燒振蕩，由於單個燃燒器負荷的增加以及燃燒器一、二次空氣 的減少，使得燃燒火焰更加穩定，不容易出現脫火、回火以及振動燃燒的現象。


[0016]圖1是本實用新型的燃燒系統的構造圖。
具體實施方式
[0017]如圖1所示，燃燒系統包括腔室100，腔室100具有與風機22相接的空氣接收口 11和通往熱交換組件21的煙氣出口 12，在空氣接收口 11和煙氣出口 12之間有燃氣燃燒 的燃燒空間14以及安裝燃燒器組件13的空間。燃燒器組件13的入口 130具有與空氣接 收口 11相通的進風通道，燃燒器組件的出口 131與燃氣燃燒的燃燒空間14連通，燃燒空 間14和煙氣出口 12相通，燃燒器組件13的外圍和腔室100的內側或內壁之間設置有空 氣補風通道15。空氣補風通道15包圍整個燃燒器組件13，其兩端分別和燃燒空間14、 空氣接收口 11相通，空氣補風通道15中設置有配風裝置或者孔板16。[0018]孔板16最好是均孔板，設置在空氣補風通道15的上遊，起到防止回火的作用。[0019]燃燒器組件13在圖1所示的實施例中包括多個並列的口琴式燃燒器即火排，通 過支架等固定在腔室100中。多個燃燒器132並列設置在燃燒器組件13的殼體中，單個 燃燒器132具有通空氣的一次風道1321，並且單個燃燒器132之間留有間隙作為二次風道 1322，一次風道1321、二次風道1322分別和空氣接收口 130相通。燃燒空間14的空腔 面積要大於燃燒器組件13的出口面積，腔室100的頂部即燃燒空間14的頂部與熱交換組 件21(換熱盤管)相連，作為高溫煙氣的排出口。風機22 (鼓風機)則連接在燃燒器組 件13下方提供一次風道、二次風道、空氣補風通道所需要的空氣。鼓風機22通過空氣接 收口將燃燒所需的空氣送入腔室100，一部分空氣隨著噴射的燃氣從一次風道1321直接 進入燃燒器132與燃氣進行預混合，產生的一次混合氣體在燃燒器出口 131被點燃形成內 焰或一次火焰30;另外一部分自燃燒器132之間的二次風道進入燃燒空間14，與內焰未 燃盡的產物進行混合燃燒，形成外焰或者說二次火焰31，此時仍有部分燃氣未能燃燒完 全；大部分空氣通過燃燒器組件13的周圍經過孔板16直接輸送到燃燒空間14，對內、 外焰30、31形成包圍的形式，這部分的空氣在燃燒空間14的上部與未完全燃燒產物或者 說二次火焰的未燃盡部分再次燃燒，形成如圖中區域所示的補充風燃燒火焰，使得所有 燃氣完全燃燒後排入熱交換組件21。帶補充風的燃燒系統由於通過比燃燒器組件的出口 面積稍大的燃燒空間，使得燃氣與空氣有充分的燃燒空間，單個燃燒器的負荷可以大幅 度的增加，並且由於補充風對火焰起到包圍導流作用，有效防止了火焰在大空間裡出現 回流而導致燃燒振蕩。另外，由於單個燃燒器132負荷的增加以及燃燒器132—、二次 空氣的減少，使得燃燒火焰更加穩定，不容易出現脫火、回火以及振動燃燒的現象。[0020]本實用新型的燃燒方法也可以結合圖1所示的實施例來進行舉例說明，在空氣 入口至煙氣出口為單一連通通道的環境內，即腔室100內，利用至少一個燃燒器132進行 燃燒，包括以下步驟藉助於一次風道將空氣引入單個燃燒器132中與該燃燒器132內 的燃氣進行混合，然後在該燃燒器132的火焰孔即燃燒器組件出口 131處點燃一次混合氣 體，並從相鄰燃燒器132之間的空隙之間即二次風道再次引入空氣，空氣的導風方向指 向一次混合氣體的燃燒空間，因此對一次火焰進行助燃，形成二次火焰，並且還從燃燒 器組件13的外圍藉助於補風通道15補入空氣，使該補入空氣包圍各二次火焰，即包圍內 外火焰30、31，以使燃氣得到充分燃燒。[0021]前述實施例具有如下變化例，但效果沒有前述實施例好。[0022]變化例1，若在圖1的基礎上省略補風通道15，或者說擴展燃燒器組件13的寬 度以使其佔據補風通道15的空間，這種結構如果在一次空氣係數不是特別小的情況下， 試驗過程中很容易發生燃燒振動，系統無法安全穩定運行。[0023]變化例2，若在圖1的基礎上將孔板16替換為封閉板，即封閉了補風通道，這 種結構看上去能夠通過減少燃燒器的數量，使單個燃燒器燃燒強度加大，並且火焰更加 集中在燃燒空間中心而避免火焰與燃燒腔壁面的接觸，來達到減小燃燒振動區域，改善 燃燒工況的目的，但是實際情況是，由於單個燃燒器負荷增加，助燃空氣的流道相對變 小，混合氣體在燃燒器出口的速度以及空氣速度增加，導致這種結構更加容易產生燃燒 振動。[0024]變化例3，若在圖1的基礎上將孔板16移動到補風通道的下部入口，這種結構試 圖通過改變燃燒時火焰的一、二次空氣分配使得燃燒可以出現前後的順序，充分利用這 種系統煙道長的優勢，而不是在燃燒器出口一次性高強度燃燒完全，從而降低系統不穩 定燃燒的風險，實際的情況是這種結構的燃燒系統對縮小燃燒振動區域起到了積極的作 用，其振動區域明顯減小，但這種結構容易發生火焰回流而燒損燃燒器。[0025]下面將圖1所示實施例及其前述變化例和一款型號為快速33E的市售產品的燃燒 性能進行了比較。[0026]
權利要求1.一種大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，包括空氣入口和煙氣出口，從空氣入口 至煙氣出口的通道為單一連通通道，在該單一連通通道內設置有至少一個燃燒器，燃燒器內設置有將空氣引入燃燒器中與該燃燒器內的燃氣產生一 次混合氣體的一次風道；供該至少一個燃燒器噴射的一次混合氣體燃燒產生一次火焰的至少一個一次燃燒空間；導風方向指向各一次燃燒空間的外圍的二次風道； 供二次風道的風對一次火焰進行助燃的二次燃燒空間； 其特徵在於，在該單一連通通道內還設置有導風方向指向全部二次燃燒空間的外圍的補風通道， 補風通道內設置有配風裝置。
2.如權利要求1所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其特徵在於，所述燃燒器 為口琴式燃燒器。
3.如權利要求2所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其特徵在於，所述補風通 道最小寬度為一個所述燃燒器的寬度。
4.如權利要求1所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其特徵在於，所述配風裝 置為孔板。
5.如權利要求4所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其特徵在於，孔板具有均 勻分布的均風孔。
6.如權利要求1所述的大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，其特徵在於，該空氣接收 口連接風機，該煙氣出口連接熱交換器。
專利摘要大功率容積式燃氣熱水器燃燒系統，包括空氣入口和煙氣出口，從空氣入口至煙氣出口的通道為單一連通通道，在該單一連通通道內設置有至少一個燃燒器，燃燒器內設置有將空氣引入燃燒器中與該燃燒器內的燃氣產生一次混合氣體的一次風道，供該至少一個燃燒器的一次混合氣體燃燒產生一次火焰的至少一個一次燃燒空間，導風方向指向各一次燃燒空間的外圍的二次風道，供二次風道的風對一次火焰進行助燃的二次燃燒空間，其特徵在於，在該單一連通通道內還設置有導風方向指向全部二次燃燒空間的外圍的補風通道，補風通道內設置有配風裝置。
文檔編號F24H9/18GK201803466SQ20102053602
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者曾祥才, 朱高濤, 竇禮亮 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司