CN108930963A - 一种正压燃烧低NOx燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种正压燃烧低NOx燃烧器，该燃烧器的火孔组件包括半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)，两个半圆型火孔板(11)之间夹设一直线型火孔板(12)，形成半圆形火孔(13)。与现有技术相比，本发明具有结构简单、燃气燃烧充分、氮氧化物生成少、噪声低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，尤其是涉及一种燃气热水器用低氮氧化物燃烧器。
背景技术
随着国家对环保治理的力度不断加大，对燃气用具的烟气排放会有不断新标准出现，尤其是对NOx的排放，现在进入欧美的燃气用具都必须具备低NOx的要求，而我国对燃气用具NOx排放要求也在2012年开始。现有的普通壁挂炉用燃烧器在燃烧时会产生大量的NOx，这会对环境造成污染，甚至会发生酸雨和危及人类的呼吸系统产生病变。
现在各燃气用具生产企业都在研究和探索低NOx燃烧器的产品，对于正压燃烧所采用的浓淡燃烧技术基本是沿用日本企业的燃烧器结构，特别是在火孔的设计上。在应用过程碰到了一个关键技术也是困扰这一产品发展的技术难题，即燃烧器在运行中出现的燃烧噪声。
热水器在运行时燃烧系统有时发出的主要由单一频率组成的噪声，这时燃烧器、燃烧加热室烟及道内常形成驻波，驻波与燃烧火焰间的相互作用引起了供气和燃烧过程的脉动，在一定条件就形成了共振，引发燃烧振荡。这一定条件可能是风机产生的某一频率和燃烧器燃烧气流相互作用而产生的共振噪声；也可能是两个类似声源间的相互作用而产生的共振噪声。在热水器的噪声中振荡燃烧所引起的噪声影响最大。
现有燃烧器火孔形状如图1所示，由多块直线型板平行设置组成。这种火孔在燃烧器点燃后，由于燃烧室气体急剧膨胀造成火孔流出的燃气-空气速度脉动，在燃气-空气流速等于或小于回火速度极限时，会出现连续的震动噪声。主要是火孔流速场极不均匀，在燃烧室气体膨胀时气体会使得燃烧室压力升高，反压力会使火孔燃气-空气混合物速度慢处的出现回火。膨胀后烟气排出燃烧室压力降低，反压力消失，火焰又恢复到火孔上方进行燃烧，燃烧室气体膨胀使得燃烧器进入第二次回火，重复上述过程引发燃烧振荡，产生共振噪声。这种过程会随着燃烧室温度的升高和点燃后气体膨胀的逐渐减小而缓解直到消失。(当冷空气全部被推出烟道后燃烧室背压减小)。
这种在运行中出现的燃烧噪声，目前还没有很好的解决方案。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃烧充分、无噪声的正压燃烧低NOx燃烧器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，该燃烧器的火孔组件包括半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)，两个半圆型火孔板(11)之间夹设一直线型火孔板(12)，形成半圆形火孔(13)。为了保证火孔尺寸的稳定，直线型火孔板(12)将每一块半圆型火孔板(11)隔开。
所述的半圆型火孔板(11)呈半圆形波浪板状，与直线型火孔板(12)组合后形成若干个连续半圆形火孔(13)，半圆形火孔(13)的高度为1.3～1.6mm。
所述的火孔组件上设有至少一个火口固定拉筋(14)，火口固定拉筋(14)可限制半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)组合后的厚度尺寸和位置，将半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)固定在同一平面上。
为了避免回火将半圆型火孔板(11)高增加，使火孔有较大的深度，使燃气流速稳定，单个火孔抗回火能力增长，提高了燃烧器的抗震动性能，半圆型火孔板(11)的深度为15～18mm；为了使进入淡火孔的燃气分配均匀，所述的直线型火孔板(12)的深度比半圆型火孔板(11)的深度深2～5mm，使火孔组件底部构成栅格状，使进入淡火孔的燃气-空气混合物通过格栅状的直线型火孔板(12)，起到进入淡火孔的燃气均匀分配的作用，直线型火孔板(12)的深度为17-20mm。
为了稳定淡火孔中的燃气流速，所述的半圆型火孔板(11)由上到下延深度方向成微锥状，锥度为0～1.2°。
所述的燃烧器包括淡燃气引入流通通道和浓燃气引入流通通道，所述的淡燃气引入流通通道包括依次连通的淡火孔燃气引射口(1)、淡火孔燃气混合腔(3)、淡火孔燃气静压腔(7)和火孔组件；
所述的浓燃气引入流通通道包括依次连通的浓火孔燃气引射口(2)、浓火孔燃气混合腔(4)和浓火口燃气平衡腔(5)，还包括浓火孔燃气围板(8)，该浓火孔燃气围板(8)包围在火孔组件外围，与火孔组件之间形成浓火孔燃气出口(21)，该浓火孔燃气出口(21)位于半圆形火孔(13)两侧。
所述的浓火孔燃气引射口(2)为独立隔开的引射口，与浓火孔燃气混合腔(4)连通，浓火孔燃气混合腔(4)侧壁设有至少一个浓燃气引流槽(41)，与浓火口燃气平衡腔(5)连通，浓火口燃气平衡腔(5)连通浓火孔燃气围板(8)与火孔组件外壁形成的浓燃气通道。
燃气和空气通过淡火孔燃气引射口(1)进入淡火孔燃气混合腔(3)混合均匀，然后进入淡火孔燃气静压腔(7)，再进火孔组件底部栅格状的直线型火孔板(12)均匀分配，从半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)形成的通道进入半圆形火孔(13)燃烧；
浓燃气通过浓火孔燃气引射口(2)引入浓火孔燃气混合腔(4)混合均匀，然后通过浓燃气引流槽(41)引入浓火口燃气平衡腔(5)，进入浓燃气通道，在浓火孔燃气出口(21)燃烧。
多个半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)间隔设置，并通过火口固定拉筋(14)固定，形成多排平行半圆弧型淡火口组件，浓火口位于淡火口组件两侧，为与淡火口组件平行的火孔槽。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明设置了特殊形状的火孔结构，半圆形火孔，圆形火孔较缝隙式火孔有较为均匀稳定的速度场，火孔内燃气-空气混合物流速保持恒定，火孔任意截面上的流速保持均匀和稳定。
(2)连续的半圆形火孔组成了半圆形火孔板，为了保证火孔尺寸的稳定，采用了直线形火孔板将每一块半圆形火孔板隔开，组成的火孔组件深度增加，保正火孔有一定的深度，使燃气流速均匀稳定，单个火口抗回火能力增长，提高燃气燃烧火焰的回火极限，增强火孔抗回火能力，提高了燃烧器的抗震动性能。
(3)火孔进气部位设有有效的分流装置，直线形火孔板比半圆形火孔板增加了高度，使进入淡火孔的燃气通过格栅状的直线形火孔板，起到进入淡火孔的燃气均匀分配的作用，使燃气-空气能均匀地分配到每一火孔。
(4)燃气进入火孔后有一稳定燃气-空气速度的结构，使燃气在火孔出口处得到一稳定均与的流速。
(5)为了稳定淡火孔中的燃气流速，半圆火孔由上到下延深度方向成微锥形，火孔形状有利于保持流道内燃气-空气速度的稳定流出，确保燃气每一火孔的出口流速一致。
(6)火孔结构容易制作和装配。
附图说明
图1为现有火孔组件的结构示意图；
图2为本发明的火孔组件结构示意图；
图3为本发明燃烧器的剖视图；
图4为本发明燃烧器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图3～4所示，一种正压燃烧低NOx燃烧器，所述的燃烧器包括淡燃气引入流通通道和浓燃气引入流通通道，所述的淡燃气引入流通通道包括依次连通的淡火孔燃气引射口1、淡火孔燃气混合腔3、淡火孔燃气静压腔7和火孔组件；
所述的浓燃气引入流通通道包括依次连通的浓火孔燃气引射口2、浓火孔燃气混合腔4和浓火口燃气平衡腔5，还包括浓火孔燃气围板8，该浓火孔燃气围板8包围在火孔组件外围，与火孔组件之间形成浓火孔燃气出口21，该浓火孔燃气出口21位于半圆形火孔13两侧。
所述的浓火孔燃气引射口2为独立隔开的引射口，与浓火孔燃气混合腔4连通，浓火孔燃气混合腔4侧壁设有至少一个浓燃气引流槽41，与浓火口燃气平衡腔5连通，浓火口燃气平衡腔5连通浓火孔燃气围板8与火孔组件外壁形成的浓燃气通道6。
燃气和空气通过淡火孔燃气引射口1进入淡火孔燃气混合腔3混合均匀，然后进入淡火孔燃气静压腔7，再进火孔组件底部栅格状的直线型火孔板12均匀分配，从半圆型火孔板11和直线型火孔板12形成的通道进入半圆形火孔13燃烧；
浓燃气通过浓火孔燃气引射口2引入浓火孔燃气混合腔4混合均匀，然后通过浓燃气引流槽41引入浓火口燃气平衡腔5，进入浓燃气通道，在浓火孔燃气出口21燃烧。
如图2所示，该燃烧器的火孔组件包括半圆型火孔板11和直线型火孔板12，两个半圆型火孔板11之间夹设一直线型火孔板12，形成半圆形火孔13。为了保证火孔尺寸的稳定，直线型火孔板12将每一块半圆型火孔板11隔开。所述的半圆型火孔板11呈半圆形波浪板状，与直线型火孔板12组合后形成若干个连续半圆形火孔13，半圆形火孔13的高度为1.3～1.6mm。所述的火孔组件上设有至少一个火口固定拉筋14，火口固定拉筋14可限制半圆型火孔板11和直线型火孔板12组合后的厚度尺寸和位置，将半圆型火孔板11和直线型火孔板12固定在同一平面上。
如图3所示，为了避免回火将半圆型火孔板11高增加，使火孔有较大的深度，使燃气流速稳定，单个火孔抗回火能力增长，提高了燃烧器的抗震动性能，半圆型火孔板11的深度为15～18mm；为了使进入淡火孔的燃气分配均匀，所述的直线型火孔板12的深度比半圆型火孔板11的深度深2～5mm，使火孔组件底部构成栅格状，使进入淡火孔的燃气-空气混合物通过格栅状的直线型火孔板12，起到进入淡火孔的燃气均匀分配的作用，直线型火孔板12的深度为17-20mm。
为了稳定淡火孔中的燃气流速，所述的半圆型火孔板11由上到下延深度方向成微锥状，锥度为0～1.2°。
本燃烧器主要用于下鼓风条件下正压燃烧的一种燃气热水器低氮氧化物(NOx)燃烧器，主要原理是通过在燃烧区内人为分成浓燃烧区(燃气过浓)和淡燃烧区两个燃烧区的浓淡集成火焰，较大幅度减集成小火焰的高温区，从而拟制氮氧化物的生成。这种燃烧器完全可以达到优于于欧洲氮氧化物排放要求(NOx<50mg/kwhm3)。
所述燃烧器包括淡火孔燃气-空气通道主体，该主体下部设有淡火孔燃气引射口1，燃烧器主体上部设有火孔组件。所述的淡火孔燃气引射口1通过进入燃气引射空气进入淡火孔燃气混合腔3，淡火孔燃气静压腔7形成较为均匀的燃气-空气混合气体，恢复一定静压力的燃气-空气混合物通过火孔连接组件，以及火孔组件的整流，以均匀，稳定的燃气流速流出半圆形火孔13。这些组成了淡燃气混合气体的流通通道，即淡燃气引入流通通道。除淡火孔燃气引射口1外，还有一个浓火孔燃气引射口2，浓火孔燃气-空气混合物由主体上独立隔开的浓火孔燃气引射口2，引入浓火孔燃气混合腔4混合均匀，然后通过浓燃气引流槽41引入浓火口燃气平衡腔5，进入浓燃气通道，在浓火孔燃气出口21燃烧，浓火孔燃气围板8位于淡火孔燃气通道的两侧，形成浓燃气引入流通通道。浓火孔燃气-空气进入浓火孔燃气围板8后混合，由浓火孔燃气出口21逸出。所述的浓火孔燃气出口21位于淡火孔组件的两侧，与淡火孔组件平行的火孔槽。即分布在两侧的火孔槽为浓火孔，分布在中间的火孔组件为淡火孔(多个半圆形火孔13组合)。所述的浓火孔燃气引射口2通过浓燃气引射管连接浓火孔燃气出口21，所述的淡火孔燃气引射口1通过淡燃气引射管连接淡火孔组件，该燃烧器主要是通过分别设置的浓燃气引射口与淡燃气引射口，避免了两种预混燃气的比例由于空气气流速度或气压等因素影响使浓燃气与淡燃气的比例失调，保证浓淡有致。这种燃烧方式大大的降低了燃烧温度，使烟气中的NOx大幅度下降，达到环境保护的目的。
而本发明解决了在实施这种燃烧过程中出现燃烧噪声的问题，使这一技术可以大面积以用于燃气热水器行业。
Claims (9)
1.一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，该燃烧器的火孔组件包括半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)，两个半圆型火孔板(11)之间夹设一直线型火孔板(12)，形成半圆形火孔(13)。
2.根据权利要求1所述的一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的半圆型火孔板(11)呈半圆形波浪板状，与直线型火孔板(12)组合后形成若干个连续半圆形火孔(13)，半圆形火孔(13)的高度为1.3～1.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的火孔组件上设有至少一个火口固定拉筋(14)，将半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)固定在同一平面上。
4.根据权利要求1所述的一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的半圆型火孔板(11)的深度为15～18mm；所述的直线型火孔板(12)的深度比半圆型火孔板(11)的深度深2～5mm，使火孔组件底部构成栅格状。
5.根据权利要求1所述的一种正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的半圆型火孔板(11)由上到下延深度方向成微锥状，锥度为0～1.2°。
6.根据权利要求1～5中任一所述的正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的燃烧器包括淡燃气引入流通通道和浓燃气引入流通通道，所述的淡燃气引入流通通道包括依次连通的淡火孔燃气引射口(1)、淡火孔燃气混合腔(3)、淡火孔燃气静压腔(7)和火孔组件；
所述的浓燃气引入流通通道包括依次连通的浓火孔燃气引射口(2)、浓火孔燃气混合腔(4)和浓火口燃气平衡腔(5)，还包括浓火孔燃气围板(8)，该浓火孔燃气围板(8)包围在火孔组件外围，与火孔组件之间形成浓火孔燃气出口(21)，该浓火孔燃气出口(21)位于半圆形火孔(13)两侧。
7.根据权利要求6中任一所述的正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，所述的浓火孔燃气引射口(2)为独立隔开的引射口，与浓火孔燃气混合腔(4)连通，浓火孔燃气混合腔(4)侧壁设有至少一个浓燃气引流槽(41)，与浓火口燃气平衡腔(5)连通，浓火口燃气平衡腔(5)连通浓火孔燃气围板(8)与火孔组件外壁形成的浓燃气通道。
8.根据权利要求7中任一所述的正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，燃气和空气通过淡火孔燃气引射口(1)进入淡火孔燃气混合腔(3)混合均匀，然后进入淡火孔燃气静压腔(7)，再进火孔组件底部栅格状的直线型火孔板(12)均匀分配，从半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)形成的通道进入半圆形火孔(13)燃烧；
浓燃气通过浓火孔燃气引射口(2)引入浓火孔燃气混合腔(4)混合均匀，然后通过浓燃气引流槽(41)引入浓火口燃气平衡腔(5)，进入浓燃气通道，在浓火孔燃气出口(21)燃烧。
9.根据权利要求6中任一所述的正压燃烧低NOx燃烧器，其特征在于，多个半圆型火孔板(11)和直线型火孔板(12)间隔设置，并通过火口固定拉筋(14)固定，形成多排平行半圆弧型淡火口组件，浓火口位于淡火口组件两侧，为与淡火口组件平行的火孔槽。
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| CN113834066A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-24 | 山东建筑大学 | 一种燃气热水器具的高调节比低氮燃烧装置和方法 |
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