CN103277833B - 一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉，包括：通过管路彼此连接的风机、空气控制阀、富氧设备和空气进气管，通过管路彼此连接的燃气进气管、燃气控制阀和燃气比例阀，以及燃烧室、换热器、混合器和整体控制系统，其中当接收来自控制系统的指令时，风机启动并引入空气，空气流经富氧设备提高其氧气含量后，与所引入的燃气在混合器内混合均匀，最后进入燃烧室点火燃烧；与此同时，供暖用水流经换热器被加热，并经供暖水出口流出以便使用。通过本发明，能够在燃烧前有效提高混合气中氧气的浓度，相应以简便易行、便于操控的方式使燃料燃烧更为彻底，同时降低燃点温度、加快燃烧速度，并有效降低有害气体的排放量。

Description

一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉

技术领域

本发明属于供热设备技术领域，更具体地，涉及一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉。

背景技术

近年来，随着人们生活水平逐渐提高，通过燃气壁挂炉供暖和提供生活热水已经走进千家万户。现在家用的壁挂炉主要包括燃烧系统、加热系统和控制系统等，其基本工作流程为：燃气和空气混合后进入燃烧室，在燃烧室内点火燃烧产生高温烟气，高温烟气流经换热器时将冷的供暖用水加热为所需的热供暖水。壁挂炉按照燃烧方式可分为普通壁挂炉和全预混冷凝式壁挂炉，其中全预混冷凝式壁挂炉与普通壁挂炉相比，主要区别主要在于采用冷凝技术，可将烟气中的预热回收利用，其燃烧方式为全预混比例调节；由于与普通壁挂炉相比可使混合燃气更完全地燃烧，同时具备高热效率、节能和低污染排放等特点，因而得到了越来越广泛的应用。

为了充分发挥全预混冷凝式壁挂炉节能、环保的优点，进一步提高它的热效率，现有技术中已经提出了一些解决方案。例如，CN201220313098.2中公开了一种冷凝式燃气壁挂炉，其中通过将燃烧器总成改成燃烧器组和穿插在燃烧器组中的水管，并且水管进水口与循环水泵相连通，出水口与二级冷凝换热器连通，以此方式来减少烟气余料，降低排烟热损失。此外，CN200820048698.4中公开了一种燃气壁挂炉冷凝换热器装置，其中通过对冷凝换热器增设烟气导向网、水盘管和隔板，由此能有效增长烟气通过换热器的时间，减少热量损失，进而提高热效率。

然而，上述解决方式更多考虑的是对燃烧后所产生烟气的潜热更好地加以利用，同时减少热量损失，但这样需要增加较为复杂的元件来执行上述过程，相应增加了制造和维护成本；此外，近年来研究出来的全预混冷凝式壁挂炉由于燃气和空气无法达到完全燃烧的混合比，空气系数在壁挂炉的部分热负荷状况下偏高，并导致热效率偏低。因此，在相关领域中存在对全预混冷凝式壁挂炉作出进一步改进的需求，以使其能够在更高的热效率下工作。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉，其目的是通过在燃烧前有效提高混合气中氧气的浓度，能够以简便易行、便于操控的方式使燃料燃烧更为彻底，同时降低燃点温度、加快燃烧速度，因而尤其适用于高热效率的全预混冷凝式壁挂炉。

按照本发明，提供了一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉，其特征在于，该壁挂炉包括风机、空气控制阀、富氧设备、空气进气管、燃气进气管、燃气控制阀、燃烧室、冷凝式换热器、燃气比例调节阀、混合器，以及用于对整个壁挂炉执行功能控制的控制系统，其中：

所述风机、空气控制阀、富氧设备和空气进气管通过管路彼此相连，所述燃气进气管、燃气控制阀和燃气比例阀通过管路彼此相连，当接收来自控制系统的指令时，风机启动并经由空气进气管和空气控制阀引入空气，空气流经富氧设备进一步提高其氧气含量后，与经由燃气进气管、燃气控制阀和燃气比例阀所引入的燃气在混合器内混合均匀，最后进入燃烧室点火燃烧；

所述冷凝式换热器设置在燃烧室内且连接于供暖用水管与供暖出水管之间，由此当空气与燃气所共同组成的燃料点火燃烧时，供暖用水流经换热器被加热，并经供暖水出口流出以便使用。

作为进一步优选地，所述富氧设备为富氧膜，且其材料选自聚砜、有机硅材料、聚酰亚胺或其他类似物。

作为进一步优选地，所述富氧膜为平板式富氧膜或螺旋卷式富氧膜组件。

作为进一步优选地，所述富氧膜设置在空气进气管中，且处于空气控制阀的上游侧。

作为进一步优选地，所述富氧设备为变压吸附式制氧装置，其用于在抽真空的条件下对空气执行分子筛吸附，由此使得空气的氧气含量得以进一步提高。

作为进一步优选地，所述变压吸附式制氧装置中所采用的吸附剂优选为CaA型分子筛或NaX型分子筛，并用于对空气中的氮气、二氧化碳和水执行选择性吸附。

作为进一步优选地，所述氧气比例阀为机械比例阀。

作为进一步优选地，所述燃烧室的高度为25cm～30cm的范围。

作为进一步优选地，所述供暖出水管上设置有水温感测器，并基于该水温感测器所检测的水温来相应调节燃料的富氧浓度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过为全预混冷凝式壁挂炉增设富氧设备，能够以简便易控的方式在燃烧前有效提高混合气中氧气的浓度，并使得燃料燃烧更为彻底，提高热量利用率，从而即便在部分热负荷状况下也能获得很高的热效率；

2、通过对富氧设备的类型及其设置方式进行设计，能够方便执行对现有冷凝式壁挂炉的设备改造，同时可降低燃烧后的有害气体排放量，达到更好的环保目的；

3、通过本发明的全预混冷凝式壁挂炉整体结构紧凑，并可有效缩短燃烧室的高度；此外，在充分燃烧的同时还能降低燃料的燃点温度，加快燃烧速度，并具备操作安全、启动快、节能效果显著等特点，因而尤其适于现代化社会节能、环保的发展方向。

附图说明

图1是按照本发明的全预混冷凝式壁挂炉的整体结构示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-风机2-空气控制阀3-富氧设备4-空气进气管5-燃气进气管6-燃气控制阀7-控制传输线8-控制器9-水控阀10-供暖水出口11-供暖水进口12-水控阀13-供暖用水管14-排烟装置15-燃烧室16-冷凝式换热器17-燃烧器18-燃气比例调节阀19-混合器20-供暖出水管

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明的全预混冷凝式壁挂炉的整体结构示意图。如图1中所示，按照本发明所构建的全预混冷凝式壁挂炉主要包括风机1、空气控制阀2、富氧设备3、空气进气管4、燃气进气管5、燃气控制阀6、燃烧室15、冷凝式换热器16、燃气比例调节阀18、混合器19，以及用于对整个壁挂炉执行功能控制的控制系统等。

具体而言，风机1、空气控制阀2、富氧设备3和空气进气管4通过管路彼此相连，燃气进气管5、燃气控制阀6和燃气比例阀19同样通过管路彼此相连，两路系统在混合器18处相连通。控制系统包括控制器8和控制传输线7等，用于对整个壁挂炉的工作执行功能控制。当接收来自控制系统的指令时，风机1）启动并经由空气进气管4和空气控制阀2引入外界的空气，空气流经富氧设备3进一步提高其氧气含量后，再与经由燃气进气管5、燃气控制阀6和燃气比例阀18所引入的燃气在混合器19处混合均匀，最后进入燃烧室15点火燃烧。

燃烧室15处于机壳内部，其中配置有譬如为陶瓷板燃烧器的燃烧器17，并用于根据控制系统的指令对输送至此的混合燃料执行点火燃烧。燃烧后所产生的高温烟气经冷凝式换热器16冷却后从排烟装置14排出；与此同时，由于冷凝式换热器16连接在供暖用水管13（它配备有供暖水进口11和水控阀12）与供暖出水管20（它同样配备有水控阀9和供暖水出口10）之间，这样当供暖用水流经换热器16时会被加热，并经供暖水出口10流出以便取暖或生活热水等用途。

通过以上构造，由于为全预混冷凝式壁挂炉增设体液富氧设备，这样在燃料燃烧之前可以有效提高混合气中氧气的浓度，并使得燃料燃烧更为彻底，提高热量利用率，从而即便在部分热负荷状况下也能获得很高的热效率。基于氧渗透系数、氧氮分离系数以及耐久性、稳定性等多方面的考虑，按照本发明的一个优选实施方式，所述富氧设备优选被构造为平板式或螺旋卷式的富氧膜/富氧膜组件的形式，且其材料可选自聚砜、有机硅材料、聚酰亚胺或其他类似物。该富氧膜/富氧膜组件的设置位置优选处于在空气进气管4中，且处于空气控制阀2的上游侧。当然，它也可以根据空气进气管的长度来合理选取位置，以保证系统的稳定运行。

按照本发明的另一优选实施方式，所述富氧设备还可以构造为单向吸附或双向吸附的变压吸附式制氧装置形式（如变压吸附式制氧机），其基本工作原理为在抽真空的条件下对空气执行分子筛吸附，由此使得空气的氧气含量得以进一步提高。考虑到具体运用环境的特点该变压吸附式制氧装置中所采用的吸附剂优选为CaA型分子筛或NaX型分子筛，并用于对空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质执行选择性吸附，从而循环制得纯度较高的氧气。该变压吸附式制氧装置主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐等组成，并同样可安装在空气进气管中。

由于增设有上述类型的富氧设备，混合燃料中的氧气含量得以进一步的提高（其浓度范围可根据需要设定为26%-93%），并使得鼓风量和引风量下降，燃料燃烧更为彻底，同时还能降低燃料的燃点温度，加快燃烧速度，有效减少有害气体排放量。对于上述构造的壁挂炉，还可以基于富氧浓度来优化设计其燃烧室及其燃烧器。按照本发明的一个优选实施方式，所述燃烧室15的高度为25cm-30cm的范围；其中所配备的燃烧器包括燃烧器座、火孔板和分配板，并且可以选择LB-BY型燃烧器，由燃气喷嘴、耐火砖结构、钢结构、调风门、长明灯和紫外线火焰检测器等部件组成。

此外，所述供暖出水管上还可以设置有水温感测器，并基于该水温感测器所检测的水温来相应调节燃料的富氧浓度。相应地，可以进一步提高热效率，以便更好地实现节能和环保的目的。

下面将具体描述按照本发明的全预混冷凝式壁挂炉的基本工作过程。

当启动壁挂炉时，水通过供暖水进口11流过水控系统，水控阀12发出信号给控制器8，水流入冷凝式换热器16；控制器8接到水控阀12的信号后，控制器8控制风机1转动，燃烧室15内形成负压，此时控制器8控制空气进气阀2开关，使空气通过富氧设备3进一步提高氧气浓度并由传输管进入混合器19；与此同时，控制器8控制燃气进气阀6开关使燃气进入混合器19与空气混合均匀后进入燃烧室15，并且控制器8发出电脉冲点火，燃料燃烧后产生的高温烟气经过换热器16冷却后从排烟装置14中排出，同时，供暖水流经过换热器16后被加热，经供暖水出口10流出。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带富氧设备的全预混冷凝式壁挂炉，其特征在于，该壁挂炉包括风机(1)、空气控制阀(2)、富氧设备(3)、空气进气管(4)、燃气进气管(5)、燃气控制阀(6)、燃烧室(15)、冷凝式换热器(16)、燃气比例调节阀(18)、混合器(19)，以及控制系统，其中：

所述风机(1)、空气控制阀(2)、富氧设备(3)和空气进气管(4)通过管路彼此相连组成一路系统，所述燃气进气管(5)、燃气控制阀(6)和燃气比例调节阀(18)同样通过管路彼此相连组成另一路系统，这两路系统在所述混合器(19)处相连通；其中，所述富氧设备(3)呈双向吸附的变压吸附式制氧机的形式，由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成，其设置处在所述空气进气管(4)中且处于所述空气控制阀(2)的上游侧，并采用CaA型分子筛或NaX型分子筛作为吸附剂对空气中的氮气、二氧化碳和水执行选择性吸附；所述燃气比例调节阀(18)则选择为机械比例调节阀的形式；

所述燃烧室(15)处于机壳内部，其高度被设计为25cm～30cm的范围，并配置有类型为陶瓷板燃烧器的燃烧单元，并根据所述控制系统的指令对输送至此的混合燃料执行点火燃烧；所述冷凝式换热器(16)设置在该燃烧室(15)内，且连接于供暖用水管(13)与供暖出水管(20)之间，由此当空气与燃气所共同组成的燃料点火燃烧时，供暖用水流经所述冷凝式换热器(16)被加热，并经由供暖水出口(10)流出以便使用；此外，燃烧后所产生的高温烟气经该冷凝式换热器(16)冷却后从排烟装置(14)排出；

所述控制系统包括控制器(8)和控制传输线(7)，用于对整个壁挂炉的工作执行功能控制；此外，在所述供暖出水管(20)上还设置有水温感测器，并基于该水温感测器所检测的水温来相应调节燃料的富氧浓度；其中当接收来自该控制系统的指令时，所述风机(1)启动并经由所述空气进气管(4)和所述空气控制阀(2)引入空气，空气流经所述富氧设备(3)进一步提高其氧气含量后，再与经由所述燃气进气管(5)、燃气控制阀(6)和燃气比例调节阀(18)所引入的燃气在所述混合器(19)内混合均匀，最后进入所述燃烧室(15)点火燃烧；以此方式，在燃烧前燃料中氧气的浓度得以提高，从而在燃烧更为彻底的同时，使得在部分热负载状况下也能获得高的热效率。