餘熱回收高效燃氣灶的製作方法

2023-12-04 19:39:31

專利名稱：餘熱回收高效燃氣灶的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣灶，特別是涉及一種餘熱回收高效燃氣灶。
背景技術：
當前市場上所使用的商用燃氣灶具，其燃燒方式依然採用傳統的正壓開放式燃燒方式，燃氣燃燒過程中使得燃燒火焰及高溫煙氣直接外洩，從而使得燃氣燃燒產生的熱量只有一少部分被鍋具利用，熱利用效率極低。據統計，現有餐飲業灶具的平均熱效率僅為20%，熱量損失高達80%，造成了極大的能源浪費。導致目前燃氣灶具熱效率低的主要原因有以下幾點 (I)燃料不完全燃燒熱損失大。餐飲行業灶具因受傳統設計思想限制，其結構不支持燃氣在空氣中充分燃燒，使得燃氣燃燒後形成大量不完全燃燒的高碳氣體直接排入周圍環境中。據調查數據顯示，傳統的灶具燃燒方式至少將導致10-15%左右的未完全燃燒的氣體燃料被釋放於周圍環境中。(2)熱量損失嚴重。傳統燃氣灶主要是通過氣體燃燒所產生的火焰與鍋具底面接觸以對流傳熱的方式將熱量傳遞給鍋具，再由加熱的鍋具將熱量傳遞給食物。同時，燃氣燃燒產生的火焰與鍋具的接觸面較小，大部分火焰以對流傳熱及輻射換熱的方式將熱量傳遞至周圍環境中，且由於輻射傳熱量是溫度的四次方，因此使得鍋具有效利用熱量僅為燃氣燃燒所產生熱量的20%左右。(3)空燒現象非常普遍。空燒在餐飲服務行業中也稱荒燒，出現這種現象的原因是由於中國菜餚烹飪工藝的特殊性，即廚師在出菜、刷鍋時爐灶不能關火(使用長明火或者留火種)，即使無工作狀態，爐灶一直在燃燒，而這種現象將將造成10-15%左右的燃料被白白浪費。(4)環境汙染嚴重。傳統灶具產生的環境汙染包括兩個方面一是由於未完全燃燒的燃氣釋放與周圍環境中將照成大氣汙染；二是由於傳統灶具燃燒時使用鼓風機來為燃氣燃燒提供大量氧氣，因而造成較為嚴重的噪聲汙染。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可有效提高爐灶的熱效率、降低汙染物排放的餘熱回收高效燃氣灶。為了解決上述技術問題，本發明提供的餘熱回收高效燃氣灶，包括灶體、鼓風機和燃氣管，在所述的灶體上設有與所述的燃氣管配合供空氣的熱空氣管，在所述的灶體的爐膛內設有罩住所述的燃氣管和所述的熱空氣管的多孔陶瓷介質形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質的側壁與所述的灶體的爐膛側壁之間形成有煙氣回收通道，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體內設有換熱管，所述的鼓風機與所述的換熱管的空氣入口連接，所述的換熱管的空氣出口與所述的熱空氣管連接，所述的熱空氣管上設有熱空氣調節閥，所述的換熱管的煙氣入口與所述的煙氣回收通道連接，所述的換熱管的煙氣出口連接有煙囪，所述的煙囪上設有煙氣調節閥。所述的煙囪的高度能使將燃燒室內的負壓控制在3 5mm水柱。所述的燃氣管與所述的熱空氣管同軸設置，所述的熱空氣管的空氣出口為設在所述的熱空氣管上的軸向空氣出口，所述的燃氣管的燃氣出口為設在所述的燃氣管上的徑向燃氣出口。採用上述技術方案的餘熱回收高效燃氣灶，常溫空氣經鼓風機進入換熱器，在換熱器中與熱煙氣進行換熱後變成熱空氣，然後熱空氣由爐灶底部均勻地進入燃燒室內，並與燃氣橫向充分混合。混合後的氣體著火燃燒並進入其上部的多孔陶瓷介質，並在多孔陶瓷介質中邊流動、邊燃燒、邊加熱多孔陶瓷介質。被加熱的高溫多孔陶瓷介質與離開多孔陶瓷介質的高溫煙氣同時與鍋具的鍋底同時發生強輻射與對流換熱。發生熱交換後的煙氣在煙囪自撥力的作用下進入換熱器，將煙氣熱量傳遞給燃燒用的空氣，而空氣被加熱後進入 燃燒室與燃氣混合而燃燒。顯然，這種結構的燃氣灶與傳統的燃氣灶相比，可極大地的提高燃燒效率與熱利用效率。本發明在燃氣灶中增設了換熱器，其主要作用是利用燃氣燃燒排放的熱煙氣與進入爐灶的常溫空氣進行熱交換，一方面降低了煙氣的排煙溫度，另一方面又提高了熱空氣的溫度，在提高熱利用率的同時，還可有效提高燃料的燃燒效率。空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術，提高了燃氣的燃燒效率。本發明在燃氣燃氣管出口上部採用多孔陶瓷介質，具有燃燒效率高、汙染物排放低的優點，同時，兼有燃氣管體積小、結構緊湊、負荷調節範圍廣、燃燒穩定及低噪聲等優點，能廣泛地應用於商用爐灶、家用採暖系統、動力設備、汽車預熱系統和各種各樣的民用和工業生產過程中。傳統的燃燒技術是以自由火焰為特徵的，其燃燒不可避免地會有溫度分布不均、燃燒區域狹小、汙染物排放嚴重等缺點，而這全歸因於氣體的導熱性能和輻射性能較差。相對於自由火焰為特徵的預混燃燒方式來說，多孔陶瓷介質中的預混燃燒方式是一項燃燒途徑完全不同的燃燒技術，是一種新穎、獨特的燃燒方式，它使氣體混合物在一種耐高溫與導熱性能好的多孔陶瓷介質裡組織燃燒。空氣與燃氣的混合氣體首先進入預熱，然後再進入燃燒室充分燃燒。在燃燒的過程中，區別於傳統爐灶的對流傳熱，增加了多孔陶瓷介質的燃氣爐灶的主要傳熱方式為輻射傳熱。綜上所述，本發明是一種可有效提高爐灶的熱效率、降低汙染物排放、改善廚師的工作環境的餘熱回收高效燃氣灶。


圖I是餘熱回收高效燃氣灶結構圖。圖2是空氣/燃氣高效橫向混合燃燒示意圖。圖3是沿圖2中C-C線剖示圖。圖4是多孔陶瓷介質結構示意圖。圖5是多孔陶瓷介質結構俯視示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。
參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5，灶體5的底部設有底部支撐鋼柱13，灶體5上設有爐膛，爐膛從內向外依次設有耐火層17、隔熱層16、保溫層15，爐膛內設有燃氣管7，在灶體5上設有與燃氣管7配合供空氣的熱空氣管9，燃氣管7與熱空氣管9同軸設置，熱空氣管9的空氣出口為設在熱空氣管9上的軸向空氣出口 8，燃氣管7的燃氣出口為設在燃氣管7上的徑向燃氣出口 71，燃氣管7上設有燃氣調節閥11和流量計12，在灶體5的爐膛內設有罩住燃氣管7和熱空氣管9的多孔陶瓷介質6形成燃燒室，多孔陶瓷介質6的側壁與灶體5的爐膛側壁之間形成有煙氣回收通道18，鍋具19放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在灶體5內設有換熱管4，鼓風機I與換熱管4的空氣入口連接，換熱管4的空氣出口與熱空氣管9連接，熱空氣管9上設有熱空氣調節閥10，熱空氣管9包裹有熱空氣管保溫層14，換熱管4的煙氣入口與煙氣回收通道18連接，換熱管4的煙氣出口連接有煙囪3，煙囪3上設有煙氣調節閥2，煙囪3的高度能使將燃燒室內的負壓控制在3 5mm水柱。參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5，根據傳統商用燃氣灶的外形，設計出一種具有餘熱回收功能的高效率商用燃氣爐灶，常溫空氣經鼓風機進入換熱器，在換熱器中與熱煙氣進行換熱後變成熱空氣，然後熱空氣由爐灶底部均勻地進入燃燒室內，並與燃氣橫向充分 混合。混合後的氣體著火燃燒並進入其上部的多孔陶瓷介質,並在多孔陶瓷介質中邊流動、邊燃燒、邊加熱多孔陶瓷介質。被加熱的高溫多孔陶瓷介質與離開多孔陶瓷介質的高溫煙氣同時與鍋具的鍋底同時發生強輻射與對流換熱。發生熱交換後的煙氣在煙囪自撥力的作用下進入換熱器，將煙氣熱量傳遞給燃燒用的空氣，而空氣被加熱後進入燃燒室與燃氣混合而燃燒。由於煙囪的管內煙氣溫度高於高空中的常溫空氣而存在壓力差，這種因壓差而產生的自拔力將會引導完成熱交換後的煙氣順利排出。顯然，這種結構的燃氣灶與傳統的燃氣灶相比，可極大地的提高燃燒效率與熱利用效率。本發明的核心技術為負壓封閉燃燒技術、煙氣餘熱回收技術、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術和多孔介質燃燒等技術。I、負壓封閉燃燒技術煙囪3的自拔力使整個爐灶內部處於微負壓燃燒狀態，而煙囪自拔力形成的原因有以下幾點(I)高空中空氣密度小,大氣壓本身就比地表大氣壓低；(2)高空中風大，空氣流速非常快，在煙囪頂口會形成一個很大的負壓區形成抽力；(3)煙囪內煙氣溫度高，與煙囪外空氣密度相比密度小，在煙氣上升過程中對外界形成負壓抽力。爐灶內部處於微負壓狀態，氣體在微負壓工況下燃燒與換熱，有效防止了燃燒高溫火焰與煙氣的外漏，使得燃燒後產生的煙氣能夠順利進行熱交換。根據煙囪這一特點，燃氣爐灶設計應優化設計煙囪3的高度，使之將燃燒室內的負壓控制在3 5mm水柱。2、煙氣餘熱回收技術燃氣爐灶熱效率的提高主要包含兩方面燃燒效率和換熱效率。燃燒效率主要由燃氣管及燃燒過程決定，商用爐灶中所用的天然氣的燃燒效率已經很高，再進一步提高有一定困難。因此，提高換熱效率就是提高燃氣爐灶熱效率的基本方法。本發明在燃氣灶中增設了餘熱回收換熱單元一換熱管4，即熱管(或管殼)換熱器，其主要作用是利用燃氣燃燒排放的熱煙氣與進入爐灶的常溫空氣進行熱交換，一方面降低了煙氣的排煙溫度，另一方面又提高了熱空氣的溫度，在提高熱利用率的同時，還可有效提高燃料的燃燒效率。3、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術為了提高燃氣的燃燒效率，本發明設計了空氣與燃氣的橫向預混結構，即空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術，工作原理如圖2和圖3所示，燃氣管7與熱空氣管9同軸設置，熱空氣管9的空氣出口為設在熱空氣管9上的軸向空氣出口 8，燃氣管7的燃氣出口為設在燃氣管7上的徑向燃氣出口 71，熱空氣沿著熱空氣管9從爐灶底部進入爐灶內，並從燃氣管7底部的軸向空氣出口 8均勻地軸向排出，燃氣管7的燃氣經徑向燃氣出口 71均勻地橫向排出，在足夠的預混空間裡熱空氣與燃氣進行橫向混合燃燒從而提高燃燒效率。
4、多孔介質燃燒技術本發明在燃氣管出口上部採用新穎獨特的多孔介質燃燒技術，該技術具有燃燒效率高、汙染物排放低的優點，同時，兼有燃氣管體積小、結構緊湊、負荷調節範圍廣、燃燒穩定及低噪聲等優點，能廣泛地應用於商用爐灶、家用採暖系統、動力設備、汽車預熱系統和各種各樣的民用和工業生產過程中。傳統的燃燒技術是以自由火焰為特徵的，其燃燒不可避免地會有溫度分布不均、燃燒區域狹小、汙染物排放嚴重等缺點，而這全歸因於氣體的導熱性能和輻射性能較差。相對於自由火焰為特徵的預混燃燒方式來說，多孔介質中的預混燃燒方式是一項燃燒途徑完全不同的燃燒技術，是一種新穎、獨特的燃燒方式，它使氣體混合物在一種耐高溫與導熱性能好的特殊多孔介質材料裡組織燃燒。本發明採用的多孔陶瓷介質6結構如圖4和圖5所示，圖中，多孔陶瓷介質6設有預熱區62和燃燒區61，空氣與燃氣的混合氣體首先進入預熱區62預熱，然後再進入燃燒區61充分燃燒。在燃燒的過程中，區別於傳統爐灶的對流傳熱，增加了多孔陶瓷介質6的燃氣爐灶的主要傳熱方式為輻射傳熱。與傳統的燃氣灶相比，本發明提出的燃氣灶可節能30%以上，燃燒噪音低，灶具經久耐用，價格相對低廉，工藝結構簡單可靠。本發明的提出對於缺煤、無油無氣的地區具有十分重要的社會、經濟與環保意義，同時對實現餐飲行業的節能減排具有十分重要的現實意義。綜上所述，本發明在小型燃氣灶具上綜合應用負壓封閉燃燒技術、煙氣餘熱熱管回收技術、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術和多孔介質燃燒技術，並將這四項技術有機集成，與目前採用燃氣灶具採用的傳統燃燒技術相比，具有無可比擬的技術與經濟優勢，是商用燃氣灶具行業的重要技術革新，對我國商用燃氣灶具領域的節能減排具有重要的現實與經濟意義，其應前景十分廣闊。
權利要求
1.一種餘熱回收高效燃氣灶，包括灶體(5)、鼓風機(I)和燃氣管(7)，其特徵是在所述的灶體(5)上設有與所述的燃氣管(7)配合供空氣的熱空氣管(9)，在所述的灶體(5)的爐膛內設有罩住所述的燃氣管(7)和所述的熱空氣管(9)的多孔陶瓷介質(6)形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質出)的側壁與所述的灶體(5)的爐膛側壁之間形成有煙氣回收通道(18)，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體(5)內設有換熱管(4)，所述的鼓風機(I)與所述的換熱管(4)的空氣入口連接，所述的換熱管(4)的空氣出口與所述的熱空氣管(9)連接，所述的換熱管(4)的煙氣入口與所述的煙氣回收通道(18)連接，所述的換熱管(4)的煙氣出口連接有煙囪(3)。
2.根據權利要求I所述的餘熱回收高效燃氣灶，其特徵是所述的煙 (3)的高度能使將燃燒室內的負壓控制在3 5_水柱。
3.根據權利要求I或2所述的餘熱回收高效燃氣灶，其特徵是所述的燃氣管(7)與所述的熱空氣管(9)同軸設置，所述的熱空氣管(9)的空氣出口為設在所述的熱空氣管(9)上的軸向空氣出口(8)，所述的燃氣管(7)的燃氣出口為設在所述的燃氣管(7)上的徑向燃氣出口(71)。
4.根據權利要求I或2所述的餘熱回收高效燃氣灶，其特徵是所述的煙 (3)上設有煙氣調節閥(2)。
5.根據權利要求I或2所述的餘熱回收高效燃氣灶，其特徵是所述的熱空氣管(9)上設有熱空氣調節閥(10)。
全文摘要
本發明公開了一種餘熱回收高效燃氣灶，在灶體(5)上設有與燃氣管(7)配合供空氣的熱空氣管(9)，在所述的灶體(5)的爐膛內設有罩住所述的燃氣管(7)和所述的熱空氣管(9)的多孔陶瓷介質(6)形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質(6)的側壁與所述的灶體(5)的爐膛側壁之間形成有煙氣回收通道(18)，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體(5)內設有換熱管(4)，所述的鼓風機(1)與所述的換熱管(4)的空氣入口連接，所述的換熱管(4)的空氣出口與所述的熱空氣管(9)連接，所述的換熱管(4)的煙氣入口與所述的煙氣回收通道(18)連接，所述的換熱管(4)的煙氣出口連接有煙囪(3)。本發明是一種可有效提高爐灶的熱效率、降低汙染物排放、改善廚師的工作環境的餘熱回收高效燃氣灶。
文檔編號F24C3/04GK102759130SQ201210286369
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者童斐, 陳冬林 申請人:湖南漢龍節能科技有限公司, 長沙理工大學