CN112197263A - 燃烧换热组件及具有其的燃气燃烧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧换热组件及具有其的燃气燃烧设备。该燃烧换热组件包括：换热腔体、换热器以及催化燃烧器，换热腔体内形成有换热腔，换热腔具有进气侧和出气侧，换热器设置于换热腔内，催化燃烧器设置于换热腔内并利用催化燃烧产生的热量辐射换热器，催化燃烧器包括载体，载体上设置有催化剂，催化剂以不完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面。根据本发明实施例的燃烧换热组件，通过将催化剂以不完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面，不仅可以有效降低催化剂的使用量，从而可以大大降低催化燃烧器的成本，而且，还可以最大限度地发挥催化剂的作用，保证催化燃烧器可正常进行催化燃烧工作，从而保证燃烧换热组件的正常工作。

Description

燃烧换热组件及具有其的燃气燃烧设备

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，具体而言，涉及一种燃烧换热组件及具有其的燃气燃烧设备。

背景技术

燃气热水器是一种通过燃烧燃气对冷水进行加热的设备。目前，大部分燃气热水器采用的燃烧方式为有焰燃烧，不但能源利用率不高，而且燃烧过程排放的污染物多，如CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合物)，是造成雾霾天气频发的主要原因之一。因此，用高效、清洁的燃烧方式代替传统的低效燃烧方式，能有效提高能源的使用效率和减少有害物质的排放。其中，催化燃烧方式可以避免火焰燃烧的缺点，降低污染物的排放，具有起燃温度低、能耗低和燃烧稳定等优势，被认为是理想的燃烧方式。

但是，目前燃烧换热组件中的催化燃烧器的催化剂通过完全涂覆的方式涂抹在载体的表面上，催化剂主要以铂、钯、铑等贵金属活性成份，但贵金属资源有限，导致催化燃烧器的成本过高，从而导致燃气热水器的成本较高，不利于生产与销售。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种燃烧换热组件，该燃烧换热组件中的催化燃烧器中的催化剂通过不完全包覆方式涂抹在载体上，不仅可以保证催化效果，还可以保证催化燃烧器的成本较低。

本发明还提出了一种具有上述燃烧换热组件的燃气燃烧设备。

根据本发明实施例的燃烧换热组件包括：换热腔体、换热器以及催化燃烧器，所述换热腔体内形成有换热腔，所述换热腔具有进气侧和出气侧，所述换热器设置于所述换热腔内，所述催化燃烧器设置于所述换热腔内并利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热器，所述催化燃烧器包括载体，所述载体上设置有催化剂，所述催化剂以不完全包覆所述载体的方式涂覆在所述载体的表面。

根据本发明实施例的燃烧换热组件，通过将催化剂以不完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面，不仅可以有效降低催化剂的使用量，从而可以大大降低催化燃烧器的成本，而且，还可以最大限度地发挥催化剂的作用，保证催化燃烧器可正常进行催化燃烧工作，从而保证燃烧换热组件的正常工作。

根据本发明的一些实施例，所述燃烧换热组件还包括：预热燃烧器，所述预热燃烧器与所述催化燃烧器相对设置，且所述预热燃烧器至少用于加热所述催化燃烧器。

根据本发明的一些实施例，所述载体上形成气体通道，所述气体通道的一端朝向所述进气侧，所述气体通道的另一端朝向所述出气侧。

进一步地，所述催化剂涂覆在所述载体的单个表面，以形成单面涂层，所述单面涂层朝向所述进气侧或者朝向所述出气侧。

进一步地，所述单面涂层具有延伸至所述气体通道内的延伸涂层。

具体地，所述延伸涂层的延伸高度小于所述气体通道的高度。

具体地，所述催化剂涂覆在所述载体的相对设置的两个表面，以形成双面涂层，所述双面涂层的其中一面朝向所述进气侧，另一面朝向所述出气侧。

进一步地，所述双面涂层包括：相对设置的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层具有延伸至所述气体通道内的第一延伸涂层，所述第二涂层具有延伸至所述气体通道内的第二延伸涂层，所述第一延伸涂层与所述第二延伸涂层间隔开。

根据本发明的一些实施例，所述催化剂为贵金属催化剂。

根据本发明另一方面实施例的燃气燃烧设备，包括上述的燃烧换热组件。

所述燃气燃烧设备与上述的燃烧换热组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是燃烧换热组件的示意图；

图2是催化燃烧器的第一实施例的示意图；

图3是催化燃烧器的第二实施例的示意图；

图4是催化燃烧器的第三实施例的示意图。

附图标记：

燃烧换热组件10、换热腔体1、换热腔11、进气侧12、出气侧13、换热器2、催化燃烧器3、载体31、催化剂32、单面涂层33、延伸涂层331、第一涂层34、第一延伸涂层341、第二涂层35、第二延伸涂层351、预热燃烧器4、气体通道5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图4详细描述根据本发明实施例的燃烧换热组件10。

参照图1所示，根据本发明实施例的燃烧换热组件10可以包括：换热腔体1、换热器2以及催化燃烧器3，换热腔体1内形成有换热腔11。

如图1所示，换热腔11具有进气侧12和出气侧13，换热器2设置于换热腔11内，催化燃烧器3设置于换热腔11内并利用催化燃烧产生的热量辐射换热器2，以对换热器2内的水进行加热。

催化燃烧器3包括载体31，载体31上设置有催化剂32，催化剂32以不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面。也就是说，换热腔体1为中间具有空腔的中空腔体，该空腔为换热腔11，换热器2、催化燃烧器3均位于换热腔11中，且换热腔体1设有进气侧12与出气侧13，在具体实施例中，如图1所示，进气侧12位于换热腔体1的下方，出气侧13位于换热腔体1的上方，燃气通过进气侧12进入到换热腔11，经过燃烧释放热量后，将燃烧后的废气从出气侧13排出换热腔体1外侧，由于气体温度较高，因此将出气侧13设置在进气侧12的上方，有利于排出废气。

如图1所示，催化燃烧器3位于换热腔11中，且可以对燃气进行催化燃烧，并且催化燃烧释放出的热量可以对换热器2进行加热，换热器2中具有换热流路，换热流路内有水流经过，从而可以对换热器2中的水进行加热，保证水温升高，以满足用户需求。

如图1所示的实施例中，燃烧换热组件10中设有预热燃烧器4，预热燃烧器4可位于催化燃烧器3的下方，催化燃烧器3可以被预热燃烧器4加热，从而保证催化燃烧器3可以达到催化燃烧温度。其中，催化燃烧器3以及预热燃烧器4均可以对燃气进行燃烧反应，预热燃烧器4燃烧产生的热量用于使催化燃烧器3的温度升高，以便在催化燃烧器3内发生催化燃烧反应，进而保证催化燃烧器3对换热器2辐射热量。并且，催化燃烧器3以及预热燃烧器4可以同时对换热器2中的冷水进行加热，从而保证燃烧换热组件10可以对水进行加热工作，且加热效率较高，满足用户对热水的使用需求。

在未展示的实施例中，催化燃烧器3也可以直接由点火机构直接点火加热，即当燃烧换热组件10进行工作时，点火机构持续地对催化燃烧器3进行加热，直至达到催化燃烧器3的催化燃烧温度，从而保证催化燃烧器3可以对换热器2中的水进行加热。

进一步地，如图1所示，预热燃烧器4可与催化燃烧器3相对设置，且预热燃烧器4至少用于加热催化燃烧器3，预热燃烧器4设置在进气侧12与催化燃烧器3之间，且预热燃烧器4与催化燃烧器3相互间隔开。在具体实施例中，从换热腔11的进气侧12进入的燃气首先经过预热燃烧器4，预热燃烧器4可以对燃气进行初次明火燃烧，从预热燃烧器4中释放的热量不仅可以对换热器2中的冷水进行加热，而且可以对催化燃烧器3进行预热，从而保证催化燃烧器3可以对燃气进行催化燃烧，其中，经过预热燃烧器4燃烧过的燃气为不完全燃烧，即燃气燃烧不充分，再进入到催化燃烧器3中，催化燃烧器3中含有催化剂32，催化剂32可以与未充分燃烧的燃气进行化学反应，从而可以降低燃气的燃点，进而在燃烧器中对未充分燃烧的燃气进行进一步地燃烧，保证燃气的充分燃烧，从而保证燃气被氧化分解为CO₂(二氧化碳)和H₂O(水)，分解的CO₂从出气侧13排出，进而保证燃烧换热组件10的有害气体零排放。

具体地，催化燃烧器3中的催化剂32为贵金属，如铂、钯、铑等，且贵金属涂覆在催化燃烧器3的载体31的外表面，在贵金属作用下，燃气的起燃温度可降低到5℃左右，从而有效降低了催化燃烧器3的火口温度，因此，燃气在燃烧时，可以有效抑制NOx的产生，并且，在催化剂32的作用下，燃气燃烧时比较完全，从而可以降低CO排放的含量，同时催化剂32可使CO氧化成CO₂，以此达到降低有害气体排放的目的。当然，催化燃烧器3中的催化剂32也可以为非金属催化剂32。

需要说明的是，当预热燃烧器4到一定的温度后，预热燃烧器4上的明火熄灭，燃气在催化燃烧器3上实现自持式的无焰燃烧，催化燃烧器3燃烧所释放的热量一方面可以维持催化燃烧器3自身所需的起燃温度，另一方面对流经换热器2的冷水进行加热，无焰燃烧时较为柔和平稳，且噪音低，从而保证燃烧换热组件10在工作时对外界环境较为友好，进而保证燃烧换热组件10使用更加环保、安全舒适。

如图2-图4所示，催化剂32设置在催化燃烧器3的载体31上，且催化剂32以不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面，即催化剂32涂抹在载体31的部分表面上，因此，与催化剂32通过完全涂覆的方式涂抹在载体31的表面上相比，可以大大地减少催化剂32的使用量，由于催化剂32价格昂贵，催化剂32的这种不完全包覆方式有利于节省成本。并且，在具体实施例中，当燃气通过催化燃烧器3时，燃气同样可以与载体31上的催化剂32进行催化反应，使燃气的燃点降低，从而最大限度地发挥催化剂32的作用。

也就是说，虽然催化剂32是以不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面，但是并不会使燃气与催化剂32无法进行催化反应，从而无法使催化燃烧器3进行催化燃烧。因此，通过将催化剂32以不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面，不仅可以大大降低催化燃烧器3的成本，从而降低燃烧换热组件10的成本，并且，还可以保证催化燃烧器3的正常工作，从而保证燃烧换热组件10的正常工作。

根据本发明实施例的燃烧换热组件10，通过将催化剂32以不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面，不仅可以有效降低催化剂32的使用量，从而可以大大降低催化燃烧器3的成本，而且，还可以最大限度地发挥催化剂32的作用，保证催化燃烧器3可正常进行催化燃烧工作，从而保证燃烧换热组件10的正常工作。

进一步地，如图2-图4所示，载体31上形成气体通道5，气体通道5的一端朝向进气侧12，气体通道5的另一端朝向出气侧13。在具体实施例中，燃气经过催化燃烧器3时，燃气可以从气体通道5中进行流动，从而可以增大燃气与载体31的催化剂32接触的概率，进而使燃气进行充分的催化，保证充分发挥催化剂32的作用。

进一步地，如图2-图3所示，催化剂32涂覆在载体31的单个表面，以形成单面涂层33，单面涂层33朝向进气侧12或者朝向出气侧13。

在第一个实施例中，如图2所示，催化剂32涂覆在载体31朝向出气侧13的单个表面上，从而可以大大地降低催化剂32的使用量，并且，在具体实施例中，当燃气经过催化燃烧器3中时，燃气从载体31的上方进行流动时，势必会与载体31的单面涂层33发生接触，从而使燃气发生催化反应，进而达到降低燃气燃点的目的，保证燃气可以发生催化燃烧。

在第二个实施例中，如图3所示，催化剂32涂覆在载体31朝向进气侧12的单个表面上，从而同样可以大大地降低催化剂32的使用量，并且，在具体实施例中，当燃气经过催化燃烧器3中时，燃气从载体31的下方进行流动时，势必会与载体31的单面涂层33发生接触，从而使燃气发生催化反应，进而达到降低燃气燃点的目的，保证燃气可以发生催化燃烧。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

进一步地，如图2-图3所示，单面涂层33具有延伸至气体通道5内的延伸涂层331，从而可以增大燃气与催化剂32接触的面积。

在第一个实施例中，如图2所示，载体31上的单面涂层33的延伸涂层331沿气体通道5的下方进行延伸，当燃气在气体通道5中进行流动时，势必会从气体通道5中进行流通，因此，燃气可以与延伸涂层331发生催化反应，从而可以进一步地提高燃气发生催化的效果，进而保证催化燃烧器3在进行催化燃烧时，燃气可以进行完全燃烧，降低有害气体的排放量。

在第二个实施例中，如图3所示，载体31上的单面涂层33的延伸涂层331沿气体通道5的上方进行延伸，当燃气在气体通道5中进行流动时，势必会从气体通道5中进行流通，因此，燃气可以与延伸涂层331发生催化反应，从而可以进一步地提高燃气发生催化的效果，进而保证催化燃烧器3在进行催化燃烧时，燃气可以进行完全燃烧，降低有害气体的排放量。

具体地，如图2-图3所示，延伸涂层331的延伸高度小于气体通道5的高度，从而可以进一步地降低催化剂32的使用量，进而可以进一步地降低催化燃烧器3的成本。

优选地，延伸涂层331的长度不超过载体31在长度方向上的1/3，从而最大限度的发挥处催化剂32的催化效果。

在第三个实施例中，如图4所示，催化剂32涂覆在载体31的相对设置的两个表面，以形成双面涂层，双面涂层的其中一面朝向进气侧12，另一面朝向出气侧13。通过将催化剂32涂覆在载体31的相对设置的两个表面上，当燃气在催化燃烧器3中进行流动时，燃气不论是从载体31的上方进行流动，还是从气体通道5的下方进行流动，均会与载体31的单面涂层33发生接触，从而使燃气发生催化反应，进而达到降低燃气燃点的目的，保证燃气可以发生催化燃烧。

进一步地，双面涂层可以包括：相对设置的第一涂层34和第二涂层35，如图4所示，第一涂层34位于载体31的上方，第二涂层35位于载体31的下方，且第一涂层34具有延伸至气体通道5内的第一延伸涂层341，第二涂层35具有延伸至气体通道5内的第二延伸涂层351，从而可以增大燃气与催化剂32接触的面积，第一延伸涂层341与第二延伸涂层351间隔开，从而可以减少催化剂32的使用量，进而可以降低催化燃烧器3的成本。

优选地，第一延伸涂层341和第二延伸涂层351的长度不超过载体31在长度方向上的1/3，从而最大限度的发挥处催化剂32的催化效果。

需要进行说明的是，第三个实施例与第一个实施例以及第二个实施例相比，其催化燃烧器3在工作时，由于第三个实施例中的催化剂32涂覆量明显大于第一个实施例以及第二个实施例中的催化剂32的涂覆量，因此，第一个实施例与第二个实施例中燃气被催化的效果相较于第三个实施例中的燃气被催化效果较差，因此，第一个实施例与第二个实施例中催化燃烧器3排出废气(CO和NO_X)的含量要稍高与第三个实施例中催化燃烧器3排出废气的含量，具体地，如表1所示，第一个实施例中催化燃烧器3排出CO的含量为16ppm，排出NO_X的含量为12ppm，第二个实施例中催化燃烧器3排出CO的含量为14ppm，排出NO_X的含量为13ppm，第三个实施例中催化燃烧器3排出CO的含量为10ppm，排出NO_X的含量为8ppm。

但是，其第一个实施例与第二个实施例中催化燃烧器3的成本要远远低于第三个实施例中催化燃烧器3的成本。

另外，第一个实施例、第二个实施例以及第三个实施例与完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面的催化燃烧器排出废气的含量相比差距不大，尤其是第三个实施例中催化燃烧器3排出废气的含量与完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面的催化燃烧器排出废气含量几乎相同，具体地，如表1所示，完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面的催化燃烧器排出CO的含量为9ppm，排出NO_X的含量为8ppm。

表1三个实施例与完全涂覆催化剂的催化燃烧器有害气体排出量对比

但是，第三个实施例中催化燃烧器3的成本却远远的低于完全包覆载体的方式涂覆在载体的表面的催化燃烧器的成本。

根据本发明另一方面实施例的燃气燃烧设备，包括上述的燃烧换热组件10。该燃气燃烧设备中的燃烧换热组件10中的催化剂32通过不完全包覆载体31的方式涂覆在载体31的表面，且以图2-图4的方式涂覆，这样能够最大限度地发挥贵金属催化剂32的作用，减少贵金属的用量，同时延长催化剂32的寿命，降低催化燃烧器3的成本。

具体地，燃气燃烧设备可以是燃气热水器或燃气壁挂炉。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种燃烧换热组件，其特征在于，包括：

换热腔体，所述换热腔体内形成有换热腔，所述换热腔具有进气侧和出气侧；

换热器，所述换热器设置于所述换热腔内；

催化燃烧器，所述催化燃烧器设置于所述换热腔内并利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热器，所述催化燃烧器包括载体，所述载体上设置有催化剂，所述催化剂以不完全包覆所述载体的方式涂覆在所述载体的表面。

2.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，还包括：预热燃烧器，所述预热燃烧器与所述催化燃烧器相对设置，且所述预热燃烧器至少用于加热所述催化燃烧器。

3.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述载体上形成气体通道，所述气体通道的一端朝向所述进气侧，所述气体通道的另一端朝向所述出气侧。

4.根据权利要求3所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述催化剂涂覆在所述载体的单个表面，以形成单面涂层，所述单面涂层朝向所述进气侧或者朝向所述出气侧。

5.根据权利要求4所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述单面涂层具有延伸至所述气体通道内的延伸涂层。

6.根据权利要求5所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述延伸涂层的延伸高度小于所述气体通道的高度。

7.根据权利要求3所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述催化剂涂覆在所述载体的相对设置的两个表面，以形成双面涂层，所述双面涂层的其中一面朝向所述进气侧，另一面朝向所述出气侧。

8.根据权利要求7所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述双面涂层包括：相对设置的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层具有延伸至所述气体通道内的第一延伸涂层，所述第二涂层具有延伸至所述气体通道内的第二延伸涂层，所述第一延伸涂层与所述第二延伸涂层间隔开。

9.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述催化剂为贵金属催化剂。

10.一种燃气燃烧设备，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的燃烧换热组件。

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