CN108826290A - 低排放高效燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低排放高效燃烧器，包括大气燃烧器、红外燃烧器和一次空气补充装置，所述红外燃烧器和大气燃烧器上下同心配置，红外燃烧器的下部面对大气燃烧器的出火孔设置有火焰内聚腔，所述一次空气补充装置为所述红外燃烧器补充一次空气，该一次空气补充装置包括鼓风机，由鼓风机直接或经管道为红外燃烧器补充一次空气。本发明将内聚焰大气式燃烧器与红外燃烧器相结合并为红外燃烧器配置鼓风机，使得红外燃烧所多余的过剩空气恰好补给内环中的燃烧火焰，使内环中的燃烧更加充分，CO排放更低，达到高效能低排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及民用燃气灶燃烧器领域，具体涉及一种低排放高效燃烧器。
背景技术
自然引射的大气燃烧器靠喷嘴喷出的高速流体产生的负压将喷嘴周围的空气带入并混合，由于灶具燃气压力恒定，流速恒定，所以带入的空气量有一个范围值，一般能达到充分燃烧所需空气的0.3-0.65之间，燃烧所需要的空气量得不到及时补充，其后果是必须靠火焰的扩散作用二次补充空气，靠扩散的二次补充空气完成燃烧，这样就会产生比较多的CO，废气排放量很大。此外，要靠火焰的扩散作用获得空气的补充，因此火焰势必就会被拉长，散热空间变大，热量损耗也就增大，因此大气燃烧器的热效率最多只能到65-70％。
传统的红外燃烧器的炉体设置在灶具面板下方，红外燃烧器嵌设在灶具面板中。红外燃烧器所需的空气在灶具面板下方或上方引入。然而，随着燃气在红外燃烧器工作一定时间后，红外燃烧器周围空气被加热，周围空气难以引入，很难保证有足够的一次空气，如此会导致红外燃烧器的燃烧效果较差，且严重时将引起烟气超标或爆燃现象。
目前市面上的红外燃烧器，虽然燃烧不需要二次空气，一次空气全部靠自然引射提供，但为了让燃气与空气混合充分均匀，需要比较长的混合管或者很大的混合腔，体积笨重，这样就造成了燃烧盘直径比大气燃烧器更大，约在150mm左右，使用小的尖底锅具的实际热效率会大大降低。而且红外燃烧器虽然热效率高于大气燃烧器，但热负荷的增加需要燃烧器直径的数倍增加，不能满足民用要求。因此，燃烧器热流量仅在3.5kW左右，这样的热流量又不适合国人猛炒爆炒的习惯，所以市场占有量很小。
另外，随着能源经济的调整，民用燃具越来越以高效、节能为发展趋势。家用燃气灶热效率的提升势在必行，各专业厂家都在如何提高热效率方面花大气力进行研究。对于家用燃气灶的技术层面来说，热效率的大幅提升已经成为一个行业难题，目前大多厂家都是从被动提升热效率方面着手，想办法如何减少热量的损失，增加围护结构，通过锅架的聚能，蓄热，热激发的红外涂层等辅助手段来等效提升热效率，这样一来会造成一些弊端，如锅架成本过高，结构笨重等，另一方面由于锅架的围护结构，造成用户在进行火力调节时，无法整体获得火力调节的感知变化，影响用户体验效果。同时对行业的发展来说也是不利的，忽略或减少了对燃烧技术本身提升的研究和探索。
对于提升自身燃烧性能来主动提升热效率的途径，就目前来说办法不是很多，一般是通过旋火燃烧，小口径大功率增强火孔热强度等这些等效的方法去进行提升，其原理是通过火焰的集中和燃烧器直径的变化，来加长燃烧所产生的高温烟气和锅底的换热路径，从而提升热效率。但这种提升热效率的幅度也非常有限，同时受制于烟气因素的影响较大。
此外，从火焰和锅底直接的热传导方面，仍然和普通燃烧器一样，并没有得到增强，没有给热效率的提升做出大的贡献，就其原因来说，主要是火焰的实际燃烧温度并没有得到有效大幅的提升，火焰燃烧温度和锅底的温差并没有有效地拉大，从而造成火焰的直接传导热效率没有大幅提升。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低排放高效燃烧器。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种低排放高效燃烧器，包括大气燃烧器、红外燃烧器和一次空气补充装置，所述红外燃烧器和大气燃烧器上下同心配置，红外燃烧器的下部面对大气燃烧器的出火孔设置有火焰内聚腔，所述一次空气补充装置为所述红外燃烧器补充一次空气，该一次空气补充装置包括鼓风机，由鼓风机直接或经管道为红外燃烧器补充一次空气。
进一步，所述火焰内聚腔为内径从下到上逐渐收缩的锥台形。
进一步，所述大气燃烧器设置有出火孔的上部出气部整体呈圆形，相应地，所述火焰内聚腔为圆锥台形；所述出气部的径向外侧表面由外向内倾斜向上延伸成锥形，其倾斜角度与所述火焰内聚腔的倾斜角度相适应。
进一步，所述大气燃烧器的出气部至少部分容置在所述火焰内聚腔中，并且出气部径向外侧表面与所述火焰内聚腔表面之间留有可供外部空气进入的间隙。
进一步，所述间隙整体为环形，所述火焰内聚腔表面与水平夹角大于或等于所述出气部径向外侧表面与水平的夹角。
进一步，所述出气部径向外侧表面与水平夹角的取值范围为30°-50°。
进一步，所述火焰内聚腔表面与所述出气部径向外侧表面之间的最小间隙的取值范围为3mm-10mm。
进一步，所述一次空气补充装置包括空气输送管道，空气输送管道的路径上还设置有用于对管道内的空气进行加热的加热装置。
进一步，所述一次空气补充装置还设置有与所述空气输送管道相接的空气储存盒，该空气储存盒直接或经管道与所述红外燃烧器的一次空气输入口相接。
进一步，所述红外燃烧器带有燃烧炉座，该燃烧炉座包括环形内壁、环形外壁和底壁，内、外壁和底壁共同围成红外燃烧器的混合气腔，红外燃烧器的红外火盖夹设在内环和外环上端面之间，红外火盖的外表面与内环和外环的顶部齐平，并整体呈外高内低倾斜设置，所述火焰内聚腔由所述底壁形成；红外燃烧器的所述外壁的外表面上设置有供与所述大气燃烧器连接固定的支脚，大气燃烧器上设置有相应的支撑面。
进一步，所述红外燃烧器的燃气和空气输入口经混合管与所述混合气腔相连，所述混合管相对混合气腔整体下沉设置，混合管下侧壁与混合气腔相接处设置有将气流引导向斜上方混合气腔的导流斜面。
本发明具有以下有益技术效果：
本发明采用大气燃烧器和红外燃烧器套叠的方式，形成内低外高的倾斜内聚围护结构，使得大气燃烧器燃烧产生的火焰内聚于红外燃烧器的内环之内，燃烧所产生的热量由红外燃烧器的围护而不得外溢，有效提高了燃烧效率，同时利用红外燃烧器的高强度热辐射，并配合聚热结构的锅架，以及接水盘可进一步提高燃烧效率。大气燃烧器和红外燃烧器套叠的方式可以利用各自的特点来实现优势互补，即可得到大火力又能提高热效能，满足国人猛炒爆炒的习惯。
将内聚焰大气式燃烧器与红外燃烧器相结合并为红外燃烧器配置鼓风机，使得红外燃烧所多余的过剩空气恰好补给内环中的燃烧火焰，使内环中的燃烧更加充分，CO排放更低，达到高效能低排放的目的。
附图说明
图1为本发明低排放高效燃烧器结构示意图；
图2为图1中燃烧器部分的结构分解示意图；
图3为图1中A-A剖视示意图；
图4为图1中燃烧器的局部轴侧图。
具体实施方式
下面结合示例对本发明进行说明。
如图1所示，本发明低排放高效燃烧器由红外燃烧器1和大气燃烧器2组合构成，其中，红外燃烧器1还配置有由鼓风机3、空气输送管道4、电加热装置5、储气盒7组成的一次空气补充装置，电加热装置5设置在空气输送管道4的路径上，用于对空气输送管道4内的空气进行加热，储气盒7包裹红外燃烧器的燃气输入口1-8设置，燃气管道6穿过储气盒7侧壁与燃气输入口1-8处的燃气喷嘴相连，储气盒7上同时还留有在燃气喷嘴工作时用于将外部空气吸入的间隙，参见图2、图4。
如图2-图3所示，红外燃烧器1带有燃烧炉座，该燃烧炉座包括环形内壁1-2、环形外壁1-1和底壁1-4，内、外壁和底壁共同围成混合气腔1-6，红外燃烧器1的红外火盖1-3夹设在内环1-2和外环1-1上端面之间，红外火盖1-3的外表面与内环1-2和外环1-1的顶部齐平，并整体呈外高内低倾斜设置，火焰内聚腔1-5由底壁1-4形成。红外燃烧器1的燃气和空气输入口1-8经混合管1-7与混合气腔1-6相连，混合管1-7相对混合气腔1-6整体下沉设置，为了减小气流阻力，混合管1-7的下侧壁与混合气腔1-6相接处设置有将气流引导向斜上方混合气腔1-6的导流斜面1-9。
红外燃烧器1和大气燃烧器2上下同心配置，红外燃烧器1的下部面对大气燃烧器2的出火孔设置有火焰内聚腔1-5，大气燃烧器2设置有出火孔的上部出气部2-1部分伸入火焰内聚腔1-5中，并且，火焰内聚腔1-5的表面与出气部2-1外表面之间留有整体呈环形的间隙12。火焰内聚腔1-5为内径从下到上逐渐收缩的圆锥台形，相应地，出气部2-1的径向外侧表面同样为由外向内倾斜向上延伸的圆锥台形，出气部2-1的倾斜角度β与火焰内聚腔1-5的倾斜角度α相适应。
如图4所示，红外燃烧器1的环形外壁1-1的外表面上沿周向间隔排布有三个或四个支脚1-10，并通过该支脚1-10与大气燃烧器2壳体上设置的支撑面2-2螺钉连接固定。
大气燃烧器2安装在支座9上，接水盘8支撑安装在红外燃烧器1的支脚1-10上，锅架10支撑在接水盘8上。
工作时，气源经管道6分别为红外燃烧器1和大气燃烧器2供应燃气，大气燃烧器2的火焰在火焰内聚腔1-5的内聚和红外燃烧器1的围护下燃烧，红外燃烧器1则向外输出辐射热，由此形成低排放高效的热源。
红外燃烧器1的燃气喷嘴随着燃气的喷射除了经储气盒7上的间隙引射外部空气之外，同时由储气盒7补充空气，随着储气盒7的补充，不仅保证红外燃烧器1燃烧充分，而且可以有富余的空气从红外燃烧器1的红外火盖1-3输出，为大气燃烧器2的燃烧补充空气。
为了保证红外燃烧器1燃气喷嘴的喷射力度，其燃气输送管道6上可加设加压泵11，而且，可通过电加热装置5对鼓风机3送出的空气进行加热，降低所补充空气对燃烧器燃烧热量的损耗。
红外燃烧器1与大气燃烧器2之间的间隙12也为大气燃烧器2的燃烧补充空气，这样，经过间隙12和红外燃烧器1富余空气的两次补充，充分保证了大气燃烧器1燃烧充分，保证了整个燃烧器的低排放。
为了保证空气能够顺利补充到红外燃烧器1形成的围护腔中，火焰内聚腔1-5的倾斜角度α可以与出气部2-1的倾斜角度β相同，也可以大于出气部2-1的倾斜角度，而且后者更有助于空气的吸入。在α＞β的情况下，间隙12的最小数值可在3mm-10mm之间选取。另外，设置间隙12也有助于大气燃烧器2火焰的内聚。当然，大气燃烧器1的出气部2-1与火焰内聚腔1-5之间也可以不留间隙，这样就需保证红外燃烧器1为大气燃烧器2提供足够的富余空气。
将大气燃烧器2上部的出气部2-1设置成与火焰内聚腔1-5相适应的圆锥台形，可以使出气部2-1的全部或部分伸入到火焰内聚腔1-5中，使整个燃烧器在高度方向更加紧凑，降低整个燃烧器的厚度。但是在空间允许的情况下，大气燃烧器2的出气部2-1也可以不采用圆锥台形状，例如，平的，或是现有大气燃烧器的形状，只要保证出气部2-1的径向尺寸与火焰内聚腔1-5相配，实现有效的火焰内聚效果即可。出气部2-1采用圆锥台形时，其倾斜角度β可在30°-50°范围取值。需要指出的是，大气燃烧器2的出气部2-1采用圆锥台形，并且倾斜角度β在30°-50°范围取值，可以适应火焰到锅底的距离，以保证加热性能。
本发明通过将红外燃烧器1与大气燃烧器2组合，形成了一种全新的燃烧器，其中，利用红外燃烧器1构成了大气燃烧器2火焰的内聚围护结构，借助红外燃烧器1的富余空气为大气燃烧器2补充空气，借助二者之间的间隙为大气燃烧器2补充空气，实现了二者的有机结合，产生了1+1＞2的技术效果，实现了废气的低排放和燃烧热量的高效利用。
还需要说明的是，上述示例中的红外燃烧器1红外火盖1-3和大气燃烧器2的出气部2-1均整体为圆形，相应地，两个燃烧器配合部位的火焰内聚腔、红外燃烧器1形成的围护结构也均整体为圆形，在不脱离本发明思想的情况下，所述圆形也可以采用如方形等其它适当的形状。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低排放高效燃烧器，其特征在于，包括大气燃烧器、红外燃烧器和一次空气补充装置，所述红外燃烧器和大气燃烧器上下同心配置，红外燃烧器的下部面对大气燃烧器的出火孔设置有火焰内聚腔，所述一次空气补充装置为所述红外燃烧器补充一次空气，该一次空气补充装置包括鼓风机，由鼓风机直接或经管道为红外燃烧器补充一次空气。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述大气燃烧器设置有出火孔的上部出气部整体呈圆形，相应地，所述火焰内聚腔为圆锥台形；所述出气部的径向外侧表面由外向内倾斜向上延伸成锥形，其倾斜角度与所述火焰内聚腔的倾斜角度相适应。
3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述大气燃烧器的出气部至少部分容置在所述火焰内聚腔中，并且出气部径向外侧表面与所述火焰内聚腔表面之间留有可供外部空气进入的间隙。
4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述间隙整体为环形，所述火焰内聚腔表面与水平夹角大于或等于所述出气部径向外侧表面与水平的夹角。
5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述出气部径向外侧表面与水平夹角的取值范围为30°-50°。
6.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述火焰内聚腔表面与所述出气部径向外侧表面之间的最小间隙的取值范围为3mm-10mm。
7.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述一次空气补充装置包括空气输送管道，空气输送管道的路径上还设置有用于对管道内的空气进行加热的加热装置。
8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述一次空气补充装置还设置有与所述空气输送管道相接的储气盒，该储气盒直接或经管道与所述红外燃烧器的一次空气输入口相接。
9.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述红外燃烧器带有燃烧炉座，该燃烧炉座包括环形内壁、环形外壁和底壁，内、外壁和底壁共同围成红外燃烧器的混合气腔，红外燃烧器的红外火盖夹设在内环和外环上端面之间，红外火盖的外表面与内环和外环的顶部齐平，并整体呈外高内低倾斜设置，所述火焰内聚腔由所述底壁形成；红外燃烧器的所述外壁的外表面上设置有供与所述大气燃烧器连接固定的支脚，大气燃烧器上设置有相应的支撑面。
10.如权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，所述红外燃烧器的燃气和空气输入口经混合管与所述混合气腔相连，所述混合管相对混合气腔整体下沉设置，混合管下侧壁与混合气腔相接处设置有将气流引导向斜上方混合气腔的导流斜面。
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