CN104048296A - 燃气预混燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气预混燃烧器，所述燃气预混燃烧器包括燃烧器基板，所述燃烧器基板上设置有高于所述燃烧器基板的燃烧平台，所述燃烧平台的顶部开设有主燃烧火孔，所述燃烧平台的侧面开设有辅助燃烧火孔。本发明通过主燃烧火孔和辅助稳焰燃烧火孔的配合，提高孔隙率，使火焰更稳定，提高排放水平和负荷调节比。

Description

燃气预混燃烧器

技术领域

本发明涉及一种应用于燃气热水器的全预混燃烧装置，即燃气预混燃烧器，尤其是一种由金属板冲压而成的，具有主燃烧火孔和辅助稳焰孔的燃烧器，属于热水器技术领域。

背景技术

全预混燃烧系统是指将燃气和空气一次性混合均匀后进行燃烧的系统，选取合适的燃烧器，是保证预混燃烧系统性能良好的前提。目前，预混式燃气燃烧器主要有以下几种：

铁铬铝金属丝网燃烧器，这是一种以特殊材料所制的金属网覆盖于支撑元件表面的燃烧器，火焰附着于金属网表面，其孔隙率大、火焰稳定性好，调节比也较大，污染物排放等均处于较好水平。然而，由于金属丝网的特殊性，其制造工艺复杂，成本较高。

不锈钢圆筒形预混燃烧器，这是一种将冲有火孔的不锈钢板卷制成圆筒，圆筒内一般还有一层均风板，火焰沿径向产生。是一种在壁挂锅炉领域常见的燃烧器，如申请号为201080050224，名为《具有低孔隙率的燃烧器层面的燃烧器》的中国专利，提出了一种具有多种火孔形状的圆筒形预混燃烧器，其燃烧表面孔隙率(即火孔总面积与燃烧截面的比值)小于11％。然而这种燃烧器的制造工艺，特别是焊接工艺难度较大，导致成本较高。

为了降低制造难度，一些制造工艺简单的平板式燃烧器被研制出来，如申请号为201320092745，专利名为《全预混燃烧器》的中国专利，和申请号为201310135997，专利名为《正压引射式全预混燃烧供热装置》的中国专利，均提出了以不锈钢平板或有一定弧度的板为基板的预混燃烧器，其火孔为圆孔或矩形孔的组合，制造简单，成本很低。其缺点在于，单一的圆孔或矩形孔火孔火焰稳定性较差，负荷调节比较小，同时，为了保证适当的空隙率，这种结构的燃烧器整体面积较大，利用率不高，因此还需进一步优化。

综上所述，开发一种整体面积小、板材利用率高、燃烧稳定、排放优异、成本低廉的燃烧器是一项极具挑战的工作。

发明内容

本发明的目的在于:针对上述现有技术所存在的问题，提出一种新型燃气预混燃烧器，或全预混燃气燃烧器，该燃烧器具有主火孔和稳焰火孔、燃烧稳定、基板利用率高、制造工艺简单、成本很低。

本发明提供一种燃气预混燃烧器，所述燃气预混燃烧器包括燃烧器基板，所述燃烧器基板上设置有高于所述燃烧器基板的燃烧平台，所述燃烧平台的顶部开设有主燃烧火孔，所述燃烧平台的侧面开设有辅助燃烧火孔。

进一步地，所述燃烧平台之间的燃烧器基板上开设有第三燃烧火孔。

进一步地，所述第三燃烧火孔孔径小于3mm,且由两种以上的不同孔径的喷气孔组成，且相互交错布置。

进一步地，所述燃烧平台平行排布，且相邻所述燃烧平台之间的距离小于25mm。

进一步地，所述燃烧平台为拱形结构，所述拱形结构的顶部设有主燃烧火孔，所述拱形结构的侧面设有辅助燃烧火孔。

进一步地，所述主燃烧火孔和/或所述辅助燃烧火孔为长条形孔。

进一步地，所述燃烧器基板为曲面。

进一步地，所述主燃烧火孔的总面积为A1，所述辅助燃烧火孔的总面积为A2，所述第三燃烧火孔的面积是A3，所述燃烧器基板的面积为A，孔隙率κ＝(A1+A2+A3)/A，k的数值>5％。

进一步地，燃烧器基板材料为不锈钢。

进一步地，所述燃气预混燃烧器由燃烧器基板冲压成型。

本发明的有益效果在于：

1)通过主燃烧火孔和辅助稳焰燃烧火孔的配合，使火焰更稳定，提高排放水平和负荷调节比。

2)通过设置辅助稳焰燃烧火孔，大幅提高了燃烧器基板的利用率和燃烧器单位面积热负荷。

3)燃烧器基板为不锈钢材料，火孔和火孔平台均为冲压成型，制造工艺较简单，成本大幅降低。

4)本发明具有主燃烧火孔、辅助稳焰燃烧火孔以及第三火孔，从这三个火孔位置可以得到相应的火焰，得到相互配合的“三位真火”，因此，本发明是从3个位置发出真火的燃烧器，即“全预混三位真火燃烧器”。

综上所述，本发明和已有技术相比，解决了金属丝网和圆筒形预混燃烧器成本较高的问题，使用金属板所制的新型预混燃烧器，燃烧稳定、负荷调节比大、污染物排放低、燃烧器基板的利用率较高，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

图1为本发明实施例的燃气预混燃烧器的俯视结构示意图；

图2为图1的A-A剖视结构示意图；

图3为图1的B-B剖视结构示意图；

图4为本发明实施例的燃气预混燃烧器的工作原理图。

标号说明：

1燃烧器基板(基板)  3主燃烧火孔(主火孔)  31主火焰  5辅助燃烧火孔(稳焰火孔)  51稳焰火焰(辅助燃烧火焰)  7第三燃烧火孔  71小口径第三燃烧火孔  73大口径第三燃烧火孔  9燃烧平台

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。实施例

图1为本发明的一个实施例的整体结构图。本实施例的燃气预混燃烧器例如为平板式预混燃烧器，其包括燃烧器基板1、主燃烧火孔3、辅助稳焰燃烧火孔5(也称辅助燃烧火孔)、以及主燃烧火孔3和辅助燃烧火孔5共用的燃烧平台9。共用燃烧平台9将主燃烧火孔平台与辅助燃烧火孔平台整合为一体，辅助稳焰燃烧火孔与主燃烧火孔共用一个燃烧平台。

如图2和图3，燃烧器基板1为平面，所述燃烧器基板1上设置有高于燃烧器基板的共用燃烧平台9，燃烧平台9的顶部开设有主燃烧火孔3，所述辅助燃烧火孔5开设在所述共用燃烧平台9的侧面(两侧)，即共用燃烧平台9顶部开设有主燃烧火孔3，燃烧平台9的侧面开设有辅助燃烧火孔5，共用燃烧平台9的侧面与燃烧器基板1间形成间隙，即辅助燃烧火孔5。这种改进使燃烧器基板的利用率进一步提高，燃烧室单位截面积热负荷也得到提升。

同时，相邻两个相互面对设置的辅助燃烧火孔5之间的对冲作用使稳焰火焰51或辅助燃烧火焰51之间相交并上升，并与主燃烧火焰融合，也就是，稳焰火焰51或辅助燃烧火焰51与主火焰31之间相交，相邻两个并且相互面对的稳焰火焰51或辅助燃烧火焰51之间也存在相交融的状况。这样既达到稳焰效果，又使得燃烧更充分。进而，如图4所示，燃烧平台9的数目为多个，各燃烧平台9平行排布，辅助燃烧火焰相交起到稳焰效果，所述燃烧平台9之间的距离D小于25mm，否则距离过大辅助燃烧火焰不能相交且降低单位面积热负荷。

作为优选实施方式，燃烧平台为拱形或桥拱形结构，所述拱形结构的顶部设有主燃烧火孔，所述拱形结构的侧面设有辅助燃烧火孔。例如，如图2和图3，拱形结构为桥式结构，桥式结构的顶部为桥面，即桥式结构的顶部为高于所述燃烧器基板1的燃烧平台9的顶面，桥式结构的顶部设有垂直燃烧器基板的主燃烧火孔3，桥式结构的侧向具有桥洞，即桥式结构的侧向具有辅助燃烧火孔5。

燃烧平台9的数目为多个，对于一个燃烧平台来说，该燃烧平台为一个桥式结构，该燃烧平台具有一个主燃烧火孔和两个辅助燃烧火孔，即主燃烧火孔和辅助燃烧火孔都位于该燃烧平台上，辅助燃烧火孔或侧向(与基板相交角小于90度)设置的燃烧火孔，不再单独设置在高于基板的其他平台上，尤其是辅助燃烧火孔3的设置方向为平行基板时，即图2中的辅助燃烧火孔不再单独设置在高于基板的其他平台上。在这种桥式结构中，一个主燃烧火孔和两个辅助燃烧火孔在该燃烧平台的内部是连通的，一个主燃烧火孔和两个辅助燃烧火孔在该燃烧平台的内部形成连通通道，该连通通道高于燃烧器基板。这样，加工简单，稳焰效果好。进而，所述主燃烧火孔和/或所述辅助燃烧火孔为细长孔或长条形孔，以便获得较为集中的火力。

进而，图1所示的燃烧器基板也可以为曲面，例如，可以考虑将燃烧器基板设计制造成圆弧形，例如为圆筒形。可以适用多种形式的燃烧器，适用于不同的场合。进而，燃烧器基板材料为不锈钢，加工简单，成本低。进而，所述燃气预混燃烧器由基板冲压成型，尤其是由不锈钢板冲压成型，制作更为方便。主燃烧火孔和辅助燃烧火孔也为冲压成型。本发明的燃气预混燃烧器可以通过整体成型的方式制造。

如图4所示，燃烧平台9的顶面高于燃烧器基板1，所述主燃烧火孔是直径不大于3mm的圆孔(或短边宽度不大于3mm的矩形孔，或最小边宽度不大于3mm的异形孔)，在燃烧平台9上冲压而成；燃烧平台9与基板之间形成狭缝，即辅助稳焰燃烧火孔5，该狭缝的高度H₁，由冲压深度和燃烧器基板厚度之间的差值决定，该差值不大于3mm。这种结构可以通过整体成型的方式制造，材料可以是铝或不锈钢。

若主燃烧火孔的总面积为A₁，辅助燃烧火孔的总面积为A₂，燃烧器基板的面积为A₃，则可定义其孔隙率κ＝(A₁+A₂)/A。该值表明了燃烧器基板的利用率。孔隙率越大，燃烧室截面的单位面积上产生的热负荷越大，换言之，在同等负荷要求下，孔隙率较大的燃烧器总面积较小。本发明的孔隙率k的数值>5％，以实现较好的效率。

进而，如图1所示，燃烧器基板1上还可开设有第三燃烧火孔7，所述第三燃烧火孔的气体喷出方向与所述主燃烧火孔的气体喷出方向相同，即该实施例中，燃烧器基板上设置有高于燃烧器基板的共用燃烧平台9，共用燃烧平台9顶部开设有主燃烧火孔3，燃烧平台9的侧面开设有辅助燃烧火孔5，在燃烧器基板上直接开设另外的平行主燃烧火孔的新的燃烧孔，即第三燃烧火孔7。也可以说，燃烧器基板的竖直方向上开设有主燃烧火孔和第三燃烧火孔，这两种燃烧火孔的方向相同，二者的区别在于开孔大小和开孔的形状。如图1所示，主燃烧火孔3的开孔要大于第三燃烧火孔7，主燃烧火孔3的形状例如为长条形，第三燃烧火孔7例如为圆形。

第三燃烧火孔7的开设可以与辅助稳焰燃烧火孔共存，增加了主燃烧火孔和第三燃烧火孔以及辅助稳焰燃烧火孔之间的火焰相互融合，提高了燃烧效率。三种形式的燃烧火孔与现有单一形式的火孔相比，不易引起共振。

如图1，第三燃烧孔7可以有两种以上的不同孔径的喷气孔组成，且相互交错布置，以获得合理的分配火力，做到与主燃烧火孔和辅助稳焰燃烧火孔相互配合，形成矢量叠加。例如，燃烧平台9的俯视方向投影为矩形，并且，多个燃烧平台9以矩形阵列的形式排布在基板上，第三燃烧孔7分布在相邻两个燃烧平台9之间的基板上，多个第三燃烧孔7形成具有一定行距和列距的行列式排布，其中，第三燃烧孔7在行向方向上和列向方向上相交，即第三燃烧孔7在行向方向上和列向方向上共有一个燃烧孔，该燃烧孔为大口径第三燃烧火孔73，其余第三燃烧孔为小口径第三燃烧火孔71。大口径第三燃烧火孔73的孔径大于小口径第三燃烧火孔71。

大口径第三燃烧火孔73设置在两行和两列共4个燃烧平台9之间的中心处，该中心处距离各燃烧平台9的距离最远，因而，该中心处有相对充分的空间设置大口径第三燃烧火孔73，这样能够充分提高燃烧面积，提高燃烧效率。

第三燃烧火孔孔径小于3mm，,这样，进一步提高单位面积热负荷，更不易引起共振。位于辅助稳焰燃烧火孔侧向的第三燃烧孔和该辅助稳焰燃烧火孔之间相互交融，位于辅助稳焰燃烧火孔端部方向的第三燃烧孔和该辅助稳焰燃烧火孔之间不相互交融，以形成更好的稳焰效果。

总体来看，通过本发明所述的新型平板式预混燃烧器，具有结构简单，燃烧稳定可靠，安全性好，结构紧凑，成本低廉的优点。是一种具有显著进步的新方案。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃气预混燃烧器包括燃烧器基板，所述燃烧器基板上设置有高于所述燃烧器基板的燃烧平台，所述燃烧平台的顶部开设有主燃烧火孔，所述燃烧平台的侧面开设有辅助燃烧火孔。

2.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧平台之间的燃烧器基板上开设有第三燃烧火孔。

3.如权利要求2所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述第三燃烧火孔孔径小于3mm,且由两种以上的不同孔径的喷气孔组成，且相互交错布置。

4.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧平台平行排布，且相邻所述燃烧平台之间的距离小于25mm。

5.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧平台为拱形结构，所述拱形结构的顶部设有主燃烧火孔，所述拱形结构的侧面设有辅助燃烧火孔。

6.如权利要求4所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述主燃烧火孔和/或所述辅助燃烧火孔为长条形孔。

7.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃烧器基板为曲面。

8.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述主燃烧火孔的总面积为A₁，所述辅助燃烧火孔的总面积为A₂，所述第三燃烧火孔的面积是A₃，所述燃烧器基板的面积为A，孔隙率κ＝(A₁+A₂+A₃)/A，k的数值>5％。

9.如权利要求1所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，燃烧器基板材料为不锈钢。

10.如权利要求1或2所述的燃气预混燃烧器，其特征在于，所述燃气预混燃烧器由燃烧器基板冲压成型。