CN101718471A - 全预混燃气式冷凝真空热水机组 - Google Patents

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何俊南
陈国良
黄欢炼
王建平
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Abstract

本发明涉及燃气热水机技术领域，具体提供一种全预混燃气式冷凝真空热水机组，通过传感器采集废气的温度及含氧量信息，输入控制装置，控制装置动态地调整空气与燃气的混合比例，实现燃气的充分燃烧；通过加热媒水的冷凝装置，提高燃气热效率，简化了机组的结构，减少机组体积。本发明提供应用于预混燃气式热水机的燃烧喷嘴，包括大管径的喷排管组和小管径的阻尼排管组，并排安装，可以防止脱火、回火现象发生。

Description

全预混燃气式冷凝真空热水机组
技术领域
本发明涉及燃气热水机技术领域，具体提供一种全预混燃气式冷凝真空热水机组，实现节能环保；及提供应用于预混燃气式热水机的燃烧喷嘴，可以防止脱火、回火现象发生。
背景技术
目前，我国的城镇建筑供热领域应用越来越多的燃气锅炉。国内燃气锅炉主要包括蒸汽锅炉、常压热水锅炉、真空热水机组，其中大多采用扩散式燃烧技术，其主要优点是：火焰稳定、不会回火、燃烧设备制造简单。但缺点是存在燃烧不完全、过量空气多、热效率比较低、污染物排放多等。
因此，人们研究探索燃气热水机的节能技术，研究方向主要包括以下：
一、真空热水机组技术。
真空热水机组是利用燃油或燃气加热机组内的热媒水，利用水在不同压力下有不同的蒸汽温度的原理，使热媒水在真空状态下沸腾，沸腾后产生的水蒸气再与传热管内流动的冷水或温水进行热交换，从而向外界提供采暖用热水或卫生热水。整台机组处于真空状态下运行，与传统热水锅炉相比，具有优异的安全性和易操作性。如中国专利CN1268650A所公开的一种真空热水器机组。
二、冷凝式热水器技术
扩散式热水器将高温的燃烧气体直接排放到空气中，热交换率不高，也导致排烟管及热水器外壳高温(一般达到150°～250°)，浪费能源、污染环境的同时，也降低了热水器的安全性能。冷凝式热水器通过冷凝水吸收烟气中热量的方法降低废弃热量，提高热效率，如中国专利CN101338944A公开了一种冷凝式燃气热水器。
现有技术冷凝式热水器采用加热回水的结构，达到节能减排的效果，但是也导致热水器体积过大。
三、预混燃气热水机技术
采用大气式燃烧容易受燃气和空气配比关系影响，易产生燃烧不完全而造成的一氧化碳含量超高等问题，同时燃烧后产生的烟气中氮氧化物浓度较高，浪费燃气、污染环境，易导致一氧化碳中毒。预混燃气式热水机先将燃气与空气按比例混合，再输出至空气中燃烧，采用这种方式燃烧充分，热强度非常高、燃烧温度高、热效率高，如中国专利CN2830902Y公开的一种全预混式燃气热水器燃烧器。
现有预混燃气式热水机技术，由于受制于“火焰难以控制，易发生脱火或回火现象”，未能推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种全预混燃气式冷凝真空热水机组，兼具全预混燃气热水机技术、冷凝式热水器技术和真空热水机技术，实现节能减排性能高的综合性能。
本发明的另一目的在于提供一种全预混燃气式热水机燃烧喷嘴，应用于预混燃气式热水机，可有效防止回火及脱火。
为达到以上发明目的，本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组，包括进水口、出水口、进气口、燃烧室、换热器和排烟口，冷水从进水口进入留经内部的换热器管加热后从出水口流出；燃气从进气口进入，经过燃烧喷嘴，于燃烧室内燃烧并通过炉膛将热量传达给真空本体内的媒水，使媒水汽化产生负压蒸汽，负压蒸汽在换热器管表面凝结，凝结过程把热量传达给换热器管内冷水；燃烧后的废气从排烟口排出，其特征在于：还包括燃气空气混合装置、控制装置、烟气冷凝装置、温度传感器、含氧量传感器。所述温度传感器及含氧量传感器安装于所述排烟口，与控制装置电连接，用于检测废气的温度及其中的含氧量。所述烟气冷凝装置包括置于排烟口的管道，管道与所述真空本体内的媒水连通，管道外表面与废气接触，实现换热。所述燃气空气混合装置包括变频风机、燃气蝶阀，变频风机的出风口通过管道与混合气缸体连通，燃气蝶阀与所述进气口和混合气缸体连通，燃气蝶阀与变频风机均与所述控制装置连接；混合气缸体与所述燃烧喷嘴连通。所述控制装置，用于根据所述温度传感器及含氧量传感器采集的废气信息调节所述变频风机的转速与所述燃气蝶阀的开度。
为了达到本发明目的，本发明一种全预混燃气式热水机燃烧喷嘴，其特征在于：包括喷排管组和阻尼排管组，阻尼排管组设于喷排管组的后面，喷排管组管直径大于阻尼排管组管直径，喷排管组和阻尼排管组管内通媒水。所述喷排管组，用于提高混合燃气的速度，防止回火；所述阻尼排管组，用于控制混合燃气的速度，防止脱火。
本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组的烟气冷凝装置有效利用了废气中的热量，用于预热媒水。并且，相对于现有技术冷凝式热水器“利用废气中热量加热回水”的结构，本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组减少了锅炉外部的设备，使得机组的结构更紧凑。本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组燃气空气混合装置与控制装置、温度传感器、含氧量传感器形成一个有机的系统，控制装置根据温度传感器和含氧量传感器检测的废气的信息动态地调整空气与燃气的混合配比，确保燃气的充分燃烧，提高燃气的热效率。本发明一种全预混燃气式热水机燃烧喷嘴，包括喷排管组，用于提高混合燃气的速度，防止回火；包括阻尼排管组，用于控制混合燃气的速度，防止脱火，解决了预混燃气式热水机的“火焰难以控制，易发生脱火或回火现象”的技术难题。喷排管组和阻尼排管组管内通媒水，利用水介质汽化吸热来冷却喷嘴原件，解决了大负荷全预混燃气燃烧温度高带来回燃、喷嘴使用寿命短的技术问题。
以下结合附图进一步说明本发明技术方案。
附图说明
图1为本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组的控制原理图；
图4为本发明一种全预混燃气式热水机燃烧喷嘴的结构示意图；
图5为图4的B-B剖视图。
具体实施方式
本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组包括进水口、出水口、进气口、燃烧室、换热器和排烟口，冷水从进水口进入留经内部的换热器管加热后从出水口流出；燃气从进气口进入，经过燃烧喷嘴，于燃烧室内燃烧并通过炉膛将热量传达给真空本体内的媒水，使媒水汽化产生负压蒸汽，负压蒸汽在换热器管表面凝结，凝结过程把热量传达给换热器管内冷水；燃烧后的废气从排烟口排出。还包括燃气空气混合装置、控制装置、烟气冷凝装置、温度传感器、氧化锆传感器，连接固定在本体内。
所述温度传感器及氧化锆传感器安装于所述排烟口，与控制装置电连接，用于检测废气的温度及其中的含氧量。所述烟气冷凝装置包括置于排烟口的管道，管道与所述真空本体内的媒水连通，管道外表面与废气接触，实现换热；所述真空本体上设有换热器。所述换热器管与真空本体采用焊接连接。所述燃气空气混合装置包括变频风机、燃气蝶阀，变频风机的出风口通过管道与混合气缸体连通，燃气蝶阀与所述进气口和混合气缸体连通，燃气蝶阀与变频风机均与所述控制装置电连接；混合气缸体与所述燃烧喷嘴连通；两者之间设有扰流片，用于提高燃气与空气混合的均匀度。所述燃烧喷嘴的排管组与所述烟气冷凝装置内的管道为不锈钢管道。所述换热器管道为铜管道，耐压、耐高温、耐氧化。
本发明机组结构如图1、图2所示，图中标号为燃烧室1，燃烧喷嘴2，燃气空气混合装置3，气包4，换热器5，媒水6，本体7，烟气冷凝装置8。
所述控制装置，用于根据所述温度传感器及氧化锆传感器采集的废气信息调节所述变频风机的转速与所述燃气蝶阀的开度。图3为本发明全预混燃气式冷凝真空热水机组的控制原理图(虚线表示电连接)，图中标号为变频风机101，扰流片102，控制装置103，氧化锆传感器104，燃气蝶阀105。燃气从管道经燃气蝶阀105，空气经变频风机101，燃气与空气于混合气缸体内混合，并经扰流片102后输出至燃烧喷嘴。控制装置103，根据安装于排烟口的氧化锆传感器104收集的关于废气的信息，以及控制装置103内置的参数，控制燃气与空气的配比。
所述燃烧喷嘴结构如图4、图5所示，图中标号为真空腔31，热媒水32，喷排管组33，阻尼排管组34。本发明燃烧喷嘴包括喷排管组和阻尼排管组，均为不锈钢管，阻尼排管组设于喷排管组的后面，喷排管组和阻尼排管组管内通媒水；所述喷排管组，用于提高混合燃气的速度，防止回火；所述阻尼排管组，用于控制混合燃气的速度，防止脱火。阻尼排管组34、喷排管组33，均与混合气缸体连通，与机组内真空腔31通过焊接连接。

Claims (7)

1.全预混燃气式冷凝真空热水机组，包括进水口、出水口、进气口、燃烧室、换热器和排烟口，冷水从进水口进入留经内部的换热器管加热后从出水口流出；燃气从进气口进入，经过燃烧喷嘴，于燃烧室内燃烧并通过炉膛将热量传达给真空本体内的媒水，使媒水汽化产生负压蒸汽，负压蒸汽在换热器管表面凝结，凝结过程把热量传达给换热器管内冷水；燃烧后的废气从排烟口排出，其特征在于：还包括燃气空气混合装置、控制装置、烟气冷凝装置、温度传感器、含氧量传感器；
所述温度传感器及含氧量传感器安装于所述排烟口，与控制装置连接，用于检测废气的温度及其中的含氧量；
所述烟气冷凝装置包括置于排烟口的管道，管道与所述真空本体内的媒水连通，管道外表面与废气接触，实现换热；
所述燃气空气混合装置包括变频风机、燃气蝶阀，变频风机的出风口通过管道与混合气缸体连通，燃气蝶阀与所述进气口和混合气缸体连通，燃气蝶阀与变频风机均与所述控制装置连接；混合气缸体与所述燃烧喷嘴连通；
所述控制装置，用于根据所述温度传感器及含氧量传感器采集的废气信息调节所述变频风机的转速与所述燃气蝶阀的开度。
2.根据权利要求1所述的全预混燃气式冷凝真空热水机组，其特征在于：所述混合气缸体与所述燃烧喷嘴之间设有扰流片，用于提高燃气与空气混合的均匀度。
3.根据权利要求1所述的全预混燃气式冷凝真空热水机组，其特征在于：所述真空本体上设有换热器。
4.根据权利要求1所述的全预混燃气式冷凝真空热水机组，其特征在于：所述含氧量传感器为氧化锆传感器。
5.根据权利要求1所述的全预混燃气式冷凝真空热水机组，其特征在于：所述换热器管与真空本体采用焊接连接。
6.根据权利要求1所述的全预混燃气式冷凝真空热水机组，其特征在于：所述燃烧喷嘴的排管组与所述烟气冷凝装置内的管道为不锈钢管道。
7.一种全预混燃气式热水器燃烧喷嘴，其特征在于，包括：
喷排管组，用于提高混合燃气的速度，防止回火；
阻尼排管组，用于控制混合燃气的速度，防止脱火；
阻尼排管组设于喷排管组的后面，喷排管组和阻尼排管组的管内通媒水。
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