CN112066369B - 燃烧器、壁挂炉及热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃烧器，其包括底板、多个火排和回流板。多个火排并排立于底板上。回流板立于底板上，相邻两火排之间设有所述回流板，回流板开设有回流孔，或回流板与底板之间留有回流间隙，以连通回流板的两侧。底板开设有多个二次空气孔，多个二次空气孔位于火排的下方，并与回流板和火排之间形成的混气通道连通。本发明还提供具有该燃烧器的壁挂炉和热水器。本发明通过合理组织空气气流及进行烟气回流，使二次燃烧形成贫氧燃烧，从而降低火排燃烧温度，有效减少燃气燃烧后的NOx含量，进而扩大采用大气式燃烧器的壁挂炉和热水器的适用性范围。此外，高温烟气回流能够有效预热空气和燃料，从而提高燃烧效率。

Description

燃烧器、壁挂炉及热水器
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种燃烧器、壁挂炉及热水器。
背景技术
现有的燃烧器包括大气式燃烧器、浓淡燃烧器、加水冷盘管式燃烧器和全预混燃烧器，其中后三者燃烧器的燃气燃烧后NOx含量按照GB25034-2010《燃气采暖热水炉》的标准要求及测试方法，NOx排放等级可达5级标准要求，但工艺复杂、成本较高。而大气式燃烧器燃气燃烧后NOx含量过高，只能达到3级标准要求，不符合部分国家和地区的NOx排放标准要求，致使安装有大气式燃烧器的壁挂炉和热水器的适用性范围受到了限制。此外，由于燃烧产生的NOx主要是热力型NOx和快速型NOx，其中热力型NOx占90％左右，因而如果要降低壁挂炉NOx排放量，重点应该放在降低热力型NOx上。根据泽尔多维奇的热力型NOx生成理论，热力型NOx的生成量主要和温度有关，且基本上成指数关系。根据这一原理，若要降低NOx生成量，就要降低燃烧温度。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种燃烧器、壁挂炉及热水器，旨在解决现有技术中大气式燃烧器燃气燃烧后NOx含量过高，而导致采用大气式燃烧器的壁挂炉和热水器的适用性范围受到限制的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种燃烧器，所述燃烧器包括底板、多个火排和回流板。其中，多个所述火排并排立于所述底板上。所述回流板立于所述底板上，相邻两所述火排之间设有所述回流板，所述回流板开设有回流孔，或所述回流板与所述底板之间留有回流间隙，以连通所述回流板的两侧。所述底板开设有多个二次空气孔，多个所述二次空气孔位于所述火排的下方，并与所述回流板和所述火排之间形成的混气通道连通。
在一实施例中，所述回流板包括依次连接的第一直部、弯折部和第二直部，所述第一直部设于所述底板上，所述弯折部位于所述第一直部与所述第二直部之间，所述回流孔设于所述弯折部，靠近该回流板的火排与所述第一直部的间距小于该火排与所述第二直部之间的间距。
在一实施例中，所述回流孔与所述第二直部的顶部之间的间距大于所述第一直部的底部与所述回流孔之间的间距。
在一实施例中，所述弯折部设有多个所述回流孔，多个所述回流孔沿所述弯折部的长度方向并排分布。
在一实施例中，所述回流孔沿所述弯折部的长度方向延伸。
在一实施例中，相邻的两所述火排之间设有两个所述回流板，两所述回流板之间形成烟气回流通道，所述烟气回流通道与所述混气通道之间通过所述回流孔或所述回流间隙连通。
在一实施例中，相邻的两火排之间的两所述回流板的最小间距大于2mm。
在一实施例中，所述燃烧器还包括侧板，所述侧板立于所述底板上并沿所述火排的排布方向延伸，所述火排与所述回流板间隔安装于所述侧板上。
在一实施例中，所述侧板上设有一次空气孔，所述一次空气孔与所述火排的进气管连通，所述一次空气孔用以向所述进气管通入空气和燃气的混合气。
本发明还提出一种壁挂炉，包括所述燃烧器。
本发明还提出一种热水器，包括所述燃烧器。
本发明技术方案提出的燃烧器，其相邻两火排之间设有回流板，回流板上开设有回流孔，或回流板与底板之间留有回流间隙，以连通回流板的两侧。且底板上设有多个二次空气孔，多个二次空气孔位于火排的下方，并与回流板和火排之间形成的混气通道连通。根据伯努利原理，通过二次空气孔进入混气通道的高流速空气会在回流板的一侧产生负压，从而使得火排产生的高温烟气在回流板的另一侧发生回流，并通过回流孔或回流间隙进入混气通道与从二次空气孔进入的空气进行二次燃烧。本发明通过合理组织空气气流及进行烟气回流，使二次燃烧形成贫氧燃烧，从而降低火排燃烧温度，有效减少燃气燃烧后的NOx含量，进而扩大采用大气式燃烧器的壁挂炉和热水器的适用性范围。此外，高温烟气回流能够有效预热空气和燃料，从而提高燃烧效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明燃烧器一实施例的外部结构示意图；
图2为图1所示燃烧器的局部爆炸图；
图3为图1所示燃烧器的一内部结构示意图；
图4为图1所示燃烧器的另一内部结构示意图；
图5为图1所示燃烧器中回流板的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
1 燃烧器 10 底板
11 二次空气孔 20 火排
21 进气管 30 回流板
31 第一直部 32 弯折部
321 回流孔 33 第二直部
40 侧板 41 一次空气孔
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种燃烧器1，请参阅图1至图3所示，在本发明一实施例中，所述燃烧器1包括底板10、多个火排20和回流板30。其中，多个所述火排20并排立于所述底板10上。所述回流板30立于所述底板10上，相邻两所述火排20之间设有所述回流板30，所述回流板30开设有回流孔321，或所述回流板30与所述底板10之间留有回流间隙，以连通所述回流板30的两侧。所述底板10开设有多个二次空气孔11，多个所述二次空气孔11位于所述火排20的下方，并与所述回流板30和所述火排20之间形成的混气通道连通。
值得注意的是，回流板30的表面可以为平面、曲面或弯折面，本发明对此不作限制，只要回流板30上设有回流孔321，或者回流板30与底板10之间设有回流间隙即可。根据伯努利原理，空气流速大，压强小，而空气流速小，压强则大。由于底板10上开设有二次空气孔11，并与混气通道连通，因此，回流板30靠近火排20的一侧就会由于空气流入速度较快而产生负压，那么相对压强较大的回流板30的另一侧的高温烟气就会回流，并通过回流孔321或回流间隙进入混气通道，参与贫氧燃烧。可以理解，回流烟气中包括部分未燃烧的燃气(例如CH4)、CO2和NOx等。由于NOx的排放量随含氧量的降低而减少，因而，回流烟气与从二次空气孔11进入的少量空气进行贫氧燃烧，能够有效降低NOx的排放量。并且，贫氧燃烧有利于降低燃烧温度，从而降低受温度影响的热力型NOx的生成量。
需要说明的是，两火排20之间可以设有一个回流板30或多个回流板30。当两火排20之间设有一个回流板30时，回流板30的一侧与靠近其的火排20之间会形成混气通道，底板10上混气通道对应的区域开设有二次空气孔11，如此，空气会从二次空气孔11进入，并在混气通道内产生负压，从而使得火排20产生的高温烟气在回流板30的另一侧发生回流，并通过回流孔321或回流间隙进入混气通道与二次空气进行贫氧燃烧。当然，相较于两火排20之间设有一个回流板30时，相邻两火排20之间设有两个回流板30时，燃烧器燃气燃烧产生的NOx含量更低。
本发明技术方案提出的燃烧器，其相邻两火排之间设有回流板，回流板上开设有回流孔，或回流板与底板之间留有回流间隙，以连通回流板的两侧。且底板上设有多个二次空气孔，多个二次空气孔位于火排的下方，并与回流板和火排之间形成的混气通道连通。根据伯努利原理，通过二次空气孔进入混气通道的高流速空气会在回流板的一侧产生负压，从而使得火排产生的高温烟气在回流板的另一侧发生回流，并通过回流孔或回流间隙进入混气通道与从二次空气孔进入的空气进行二次燃烧。本发明通过合理组织空气气流及进行烟气回流，使二次燃烧形成贫氧燃烧，从而降低火排燃烧温度，有效减少燃气燃烧后的NOx含量，进而扩大采用大气式燃烧器的壁挂炉和热水器的适用性范围。此外，高温烟气回流能够有效预热空气和燃料，从而提高燃烧效率。
在一实施例中，请一并参阅图5所示，回流板30包括依次连接的第一直部31、弯折部32和第二直部33，第一直部31设于底板10上，弯折部32位于第一直部31与第二直部33之间，回流孔321设于所述弯折部32，靠近该回流板30的火排20与第一直部31的间距小于该火排20与第二直部33之间的间距。即是说，回流板30与邻近的火排20之间的混气通道自下朝上是变宽的。相反的，以两相邻的火排20之间夹设两个回流板30为例，两回流板30之间形成烟气回流通道，烟气回流通道自下朝上是变窄的。如此，由于弯折部32以下的烟气回流通道较宽，气流流速慢，压强大；而在弯折部32以下的混气通道较窄，气流流速大，压强小，更有利于形成负压，从而更利于烟气回流通道中的高温烟气回流并通过回流孔321进入混气通道，与二次空气进行贫氧燃烧，进而降低燃烧器的NOx排放量。
进一步地，回流孔321与第二直部33的顶部之间的间距大于第一直部31的底部与回流孔321之间的间距。本实施例中，弯折部32位于回流板30的中下部，回流孔321也靠近回流板30的中下部设置，如此，使得烟气回流后与二次空气在混气通道的中下部区域就发生混合，进而延长两者的混合时间，提高两者进行燃烧前的混合均匀度，使回流的烟气燃烧得更充分。
在一实施例中，弯折部32设有多个回流孔321，多个回流孔321沿弯折部32的长度方向并排分布。可以理解，回流孔可以为圆孔、方孔或间隙长孔，本发明对此不作限制
进一步地，回流孔321沿所述弯折部32的长度方向延伸。本实施例中，如图5所示，每一回流板30的弯折部32均开设有两个间隔设置的间隙长孔，两个间隙长孔沿弯折部32的长度方向延伸。可以理解，如此，有利于大量的回流烟气通过。
进一步地，相邻的两所述火排20之间设有两个回流板30，两回流板30之间形成烟气回流通道，所述烟气回流通道与所述混气通道之间通过回流孔321或所述回流间隙连通。本实施例中，如图3所示，任意相邻的两火排20之间均设有两个回流板30，如此，任意一火排20的两侧均设有回流板30，两回流板30之间可以形成烟气回流通道，并且烟气回流通道中的烟气可以分别从其两侧的回流板30的回流孔321或回流间隙进入到两个混气通道中进行贫氧燃烧，从而提高燃烧效率，并进一步降低燃烧后的NOx含量。需要说明的是，部分火排20的两侧均设有对应的回流板30，而部分火排20仅一侧设有回流板30或没有设置回流板30的情况，也在本发明的保护范围内。
进一步地，相邻的两火排20之间的两回流板30的最小间距大于2mm。可以理解，如果两回流板30之间的间距过窄，则不利于烟气进入烟气回流通道。
进一步地，如图2所示，燃烧器1还包括侧板40，侧板40立于底板10上并沿火排20的排布方向延伸，火排20与回流板30间隔安装于侧板40上。
进一步地，侧板40上设有一次空气孔41，所述一次空气孔41与火排20的进气管21连通，一次空气孔41用以向进气管21通入空气和燃气的混合气。本实施例中，如图4所示，侧板40上开设有多个一次空气孔41，多个一次空气孔41的排布方向与火排20的排布方向相同，每一一次空气孔41均与对应一火排20的进气管21连通。可以理解，该燃烧器1开设有两种空气孔，以进行两种方式的燃烧。从一次空气孔41通入空气和燃气的混合气，经进气管21进入到火排20的内部进行燃烧，该次燃烧由于氧气充足，产生的高温烟气中NOx含量较高。因此，通过烟气回流，使得高温烟气与从二次空气孔11进入的空气再次混合进行燃烧，由于二次空气孔11的孔径远小于一次空气孔41的孔径，通入的空气也较少，形成贫氧燃烧，从而进一步降低燃烧器1最终排放的废气中NOx的含量。
本发明还提出一种壁挂炉(附图未示)。该壁挂炉包括该燃烧器1，燃烧器1的具体结构请参照上述实施例。由于该壁挂炉采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本发明还提出一种热水器(附图未示)。该热水器包括该燃烧器1，燃烧器1的具体结构请参照上述实施例。由于该热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：
底板；
多个火排，多个所述火排并排立于所述底板上；
回流板，所述回流板立于所述底板上，相邻两所述火排之间设有所述回流板，所述回流板开设有回流孔，或所述回流板与所述底板之间留有回流间隙，以连通所述回流板的两侧,所述回流板包括依次连接的第一直部、弯折部和第二直部，所述第一直部设于所述底板上，所述弯折部位于所述第一直部与所述第二直部之间，所述回流孔设于所述弯折部，靠近该回流板的火排与所述第一直部的间距小于该火排与所述第二直部之间的间距，所述回流孔与所述第二直部的顶部之间的间距大于所述第一直部的底部与所述回流孔之间的间距；且，
所述底板开设有多个二次空气孔，多个所述二次空气孔位于所述火排的下方，并与所述回流板和所述火排之间形成的混气通道连通。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述弯折部设有多个所述回流孔，多个所述回流孔沿所述弯折部的长度方向并排分布。
3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述回流孔沿所述弯折部的长度方向延伸。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的燃烧器，其特征在于，相邻的两所述火排之间设有两个所述回流板，两所述回流板之间形成烟气回流通道，所述烟气回流通道与所述混气通道之间通过所述回流孔或所述回流间隙连通。
5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，相邻的两火排之间的两所述回流板的最小间距大于2mm。
6.如权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括侧板，所述侧板立于所述底板上并沿所述火排的排布方向延伸，所述火排与所述回流板间隔安装于所述侧板上。
7.如权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，所述侧板上设有一次空气孔，所述一次空气孔与所述火排的进气管连通，所述一次空气孔用以向所述进气管通入空气和燃气的混合气。
8.一种壁挂炉，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的燃烧器。
9.一种热水器，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的燃烧器。
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