CN112682784A - 燃烧器和燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃烧器和燃气热水器，其中，燃烧器包括壳体及预热燃烧器；壳体内设置有依次连通的预混室、空气预热室及燃烧室，预混室具有接入空气和燃气的进气口，空气预热室具有向其内流入空气的空气出口，燃烧室具有烟气出口及燃气出口，燃气出口用于向燃烧室内喷射燃气，以使得所述燃烧室内进行高温空气燃烧反应；预热燃烧器安装于空气预热室，预热燃烧器用于将预混室排放至空气预热室内的混合气体点燃，并将空气预热室内的温度加热至预设温度。本发明燃烧器使得混合气体在预热燃烧器中的燃烧更加充分，使得整个燃烧过程CO和NOX的排放大幅度降低。

Description

燃烧器和燃气热水器

本申请要求2019年10月17日申请的，申请号为201910992986.8，申请名称为“燃烧器及燃气热水器”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及高温空气燃烧技术领域，特别涉及一种燃烧器和燃气热水器。

背景技术

高温空气燃烧(high temperature air combustion)称为“温和与深度低氧稀释燃烧”，简称柔和燃烧是一种新型的燃烧方式，又称MILD燃烧。该燃烧的主要特点是：化学反应主要发生在高温低氧的环境中，反应物温度高于其自然温度，并且燃烧过程中最大温升低于其自燃温度，氧气体积分数被燃烧产物稀释到极低的浓度。相比于常规燃烧，在这种燃烧状态下，燃料的热解受到抑制，火焰厚度变厚，火焰前锋面消失，从而使得在这种燃烧时整个炉膛的温度非常均匀，污染物NOx和CO排放大幅度降低。

虽然高温空气燃烧具有上述诸多优点，但是，目前，并没有专业的燃烧器来实现上述高温空气燃烧。相关技术中，通过在壳体内限定出预混室，使得燃气和空气在预混室内混合后再送至预热燃烧器内进行燃烧，因此，预混室内混合气体是否混合均匀决定其在预热燃烧器内燃烧是否完全。由此，亟需一种能够实现高温空气燃烧的同时使得预热燃烧器燃烧完全的燃烧器。

上述内容仅用于辅助理解发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种燃烧器，旨在解决上述提出的一个或多个技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的燃烧器包括壳体及预热燃烧器；

所述壳体内设置有依次连通的预混室、空气预热室及燃烧室；所述预混室具有接入空气和燃气的进气口，所述空气预热室具有向其内流入空气的空气出口，所述燃烧室具有烟气出口及燃气出口，所述燃气出口用于向所述燃烧室内喷射燃气，以使得所述燃烧室内进行高温空气燃烧反应；以及

预热燃烧器，安装于所述空气预热室，所述预热燃烧器用于将所述预混室排放至所述空气预热室内的混合气体点燃，并将所述空气预热室内的温度加热至预设温度。

在一实施例中，所述壳体包括外壳及设于所述外壳内的第一筒体，所述第一筒体内限定出所述燃烧室；

所述第一筒体与所述外壳之间限定出燃气分配室，所述燃气出口与所述燃气分配室连通，所述燃气分配室具有燃气进口。

在一实施例中，所述燃气出口为多个，多个所述燃气出口开设于所述第一筒体的周壁面，且沿所述第一筒体的周向间隔设置。

在一实施例中，所述壳体还包括设于所述外壳内的第二筒体，所述第二筒体内限定出所述空气预热室及所述预混室，所述第二筒体与所述外壳之间限定出空气分配室，所述空气分配室具有空气进口，所述空气出口为多个，多个所述空气出口开设于所述第二筒体的周壁面，且沿所述第二筒体的周向间隔设置。

在一实施例中，所述预混室、所述空气预热室、所述燃烧室自下向上依次排布，所述燃气出口设于所述第一筒体的上端，且所述燃气出口的气流方向朝下或倾斜朝下设置。

在一实施例中，所述燃烧器还包括螺旋组件，所述螺旋组件安装于所述预混室，以使得所述预混室内形成螺旋通道，所述螺旋通道的入口与进气口连通，所述螺旋通道的出口与所述空气预热室连通。

在一实施例中，所述螺旋组件包括中心挡圈及螺旋叶片，所述螺旋叶片的内端连接于所述中心挡圈，所述螺旋叶片的外端连接于所述预混室的内壁面，以使得所述螺旋叶片、所述中心挡圈与所述壳体之间限定出所述螺旋通道。

在一实施例中，所述螺旋叶片的螺旋角大于或等于10度，且小于或等于45度。

在一实施例中，所述预混室的延伸高度与所述螺旋叶片的延伸高度的比值大于或等于1.2，且小于或等于2。

在一实施例中，所述预混室的内径与所述中心挡圈的外径的比值大于或等于1.5，且小于或等于4。

在一实施例中，所述中心挡圈的底部与所述预混室的底壁面呈间隔设置。

在一实施例中，所述螺旋组件包括螺旋盘管，所述螺旋盘管内形成所述螺旋通道。

本发明还提出一种燃气热水器，包括主体、换热器及燃烧器，燃烧器包括包括壳体及预热燃烧器；

所述壳体内设置有依次连通的预混室、空气预热室及燃烧室，所述燃烧室内进行高温空气燃烧反应；所述预混室具有接入空气和燃气的进气口，所述空气预热室具有向其内流入空气的空气出口，所述燃烧室具有烟气出口及燃气出口，所述燃气出口用于向所述燃烧室内喷射燃气；以及

预热燃烧器，安装于所述空气预热室，所述预热燃烧器用于将所述预混室排放至所述空气预热室内的混合气体点燃；

其中，所述主体内设置有换热室及与所述换热室连通的排烟口，所述换热器设置在所述换热室内，所述燃烧器的烟气出口与所述换热室连通。

本发明燃烧器通过在壳体内设置依次连通的预混室、空气预热室及燃烧室，预热燃烧器对混合气体进行点火燃烧，实现了高温预热空气，再通过燃烧室上的燃气出口喷射燃气进行配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，一方面实现保温，使得燃烧室内燃气能够自燃，另一方面稀释空气，使氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，如此，便使得燃烧室内发生高温空气燃烧。本发明便实现了一种具体可行的具有高温空气燃烧功能的燃烧器。并且，这种燃烧器框架的结构，能够将实现高温空气燃烧的组件小型化，使得具有更多的应用空间和价值，又加之噪音低，燃烧充分，排放废气污染小，在应用于燃气热水器以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备时，不仅满足了要求，而且还带来了现有热水器中燃烧器所不具备的燃烧充分、低污染物排放的效果。且仅在燃烧室上开设燃气出口便可实现喷射燃气，结构简单、易于实现，且使得整个燃烧器的结构更加紧凑、体积更小。

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结构示意图；

图2为图1中燃烧器的俯视结构示意图；

图3为图2中沿A-A的剖视结构示意图；

图4为图2中沿B-B的剖视结构示意图；

图5为图4中沿C-C的剖视结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	燃烧器	131	进气口	160	外壳
100	壳体	132	螺旋通道	170	第一筒体
						110	空气分配室	140	空气预热室	180	第二筒体
111	空气进口	141	空气出口	200	预热燃烧器
						120	燃气分配室	150	燃烧室	300	螺旋组件
121	燃气进口	151	烟气出口	310	中心挡圈
						130	预混室	152	燃气出口	320	螺旋叶片

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

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，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

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。

本发明的目的是利用高温空气燃烧的特性，设计新型的燃烧器，以及应用于燃气热水器，使燃气热水器能够有效减少CO和NOx的排放并降低燃气热水器的噪音。

本发明提出一种燃烧器，适用于燃气热水器以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备，以下为方便理解，以应用于燃气热水器为例。

在本发明实施例中，如图1至图4所示，所示，该燃烧器10包括壳体100及预热燃烧器200。壳体100形成有依次连通的预混室130、空气预热室140及燃烧室150，预混室130具有接入空气和燃气的进气口131，空气预热室140具有向其内流入空气的空气出口141。燃烧室150具有烟气出口151及燃气出口152，燃气出口152用于向燃烧室150内喷射燃气，以使得所述燃烧室150内进行高温空气燃烧反应。预热燃烧器200安装于空气预热室140，预热燃烧器200用于将预混室130排放至空气预热室140内的混合气体点燃，并将所述空气预热室140内的温度加热至预设温度。

高温空气燃烧的主要特点是：化学反应主要发生在高温低氧的环境中，反应物温度高于其自然温度，并且燃烧过程中最大温升低于其自然温度，氧气体积分数被燃烧产物稀释到极低的浓度。相比于常规燃烧，在这种燃烧状态下，燃料的热解受到抑制，火焰厚度变厚，火焰前锋面消失，从而使得在整个炉膛的温度非常均匀，燃烧峰值温度低且噪音极小，且污染物NOx和CO排放大幅度降低。但是，达成高温空气燃烧需要一定的条件：需要保证炉内任意位置的氧气浓度低于一定值，一般是低于5％～10％，保证燃气被充分燃解以及燃烧均匀，并且温度要高于燃料的自燃点，维持自燃。

在本实施例中，壳体100的横截面形状可以为矩形、圆形、椭圆形、异形等，可根据实际需求进行选择和设计，在此不做具体限定。预混室130、空气预热室140及燃烧室150可以呈直线排布的方式贯通(则过风通道为直线)，也可以呈转折线排布的方式贯通(则过风通道为折线)，还可以为层层包围的方式贯通(则气流由内向外吹出或由外向内吹出)，当然，也可以使得预混室130、空气预热室140及燃烧室150为直线与包围结合的方式排布，只需使得预混室130、空气预热室140及燃烧室150依次连通即可，在此不做具体限定。预混室130、空气预热室140、燃烧室150的横截面形状可以为圆形、椭圆形、环形、矩形等形状，可根据壳体100的实际形状及三者的排布方式进行选择和设计。

为了使得燃烧更加充分，使得从进气口131进入的气体为经过预混合器混合后的燃气和空气的混合气体。外部的空气先进入到壳体100的空气分配室110，然后从空气出口141进入到空气预热室140，可通过风机等装置将气流鼓入空气分配室110，进而通过空气出口141相对均匀的进入空气预热室140。需要说明的是，空气出口141设置在预热燃烧器200的出气端。也即，当预混室130的混合气体经预热燃烧器200燃烧后，高温烟气进入到空气预热室140内，同时从空气出口141进入空气到空气预热室140，使得冷空气与空气预热室140内的高温烟气进行混合，进而加热冷空气。加热后的空气及高温烟气进入到燃烧室150内，对燃烧室150进行加热。为了让空气与空气预热室140内燃烧时产生的高温烟气充分且均匀的混合，使得空气出口141可以为多个，且多个空气出口141呈间隔设置的围绕空气预热室140的周壁面设置。则多个空气出口141能够将空气梳理成多股均匀的气流，则使得空气与空气预热室140内燃烧的高温烟气混合时，更加充分和均匀。为了进一步搅拌空气预热室140的冷空气与高温烟气，可在空气预热室140内设置搅拌装置，用于充分搅拌和混合冷空气与高温烟气，使得空气快速且均匀地加热至预设温度。

可通过外部的燃气气阀控制燃气分配室120内的燃气。可以理解的是，由于燃气气阀打开时具有一定的气压，使得燃气分配室120的燃气能够从燃气出口152喷射至燃烧室150内。燃气出口152具体可为开设在壳体100壁面上的开口，也可以为燃气喷嘴或燃气喷管的气流出口，应使得燃气从燃气喷射装置的燃气出口152喷出时实现高速射流。则高速喷射出的燃气在燃烧室150内形成卷吸效应，使得燃烧室150内形成喷射燃烧器以及烟气回流区，燃烧室150内的高温烟气在燃烧室150内进行快速且强烈的循环，继而将喷射出的燃气与进入的空气充分稀释，形成较低的氧气浓度，降低燃烧反应速度，并维持燃烧室150内较高的温度，保持温度高于燃料的自燃点，实现自燃。如此，本实施例满足了高温空气燃烧(MILD燃烧)的条件：高温预热空气并配合高速射流实现卷吸高温烟气并稀释点燃空气射流，使氧气浓度低于一定值，且温度高于燃料的自燃点。

预热燃烧器200具体可以为全预混燃烧器。预热燃烧器200可以安装在空气预热室140内，也可以安装在预混室130与空气预热室140的气体流通口处，预热燃烧器200用于将预混室130排放至空气预热室140的混合气体点燃。具体地，燃烧器10还包括设于壳体100内邻近预热燃烧器200的点火装置，点火装置用于对预热燃烧器200进行点火。为了使得燃烧均匀，预热燃烧器200包括板状本体及贯穿板状本体厚度方向设置的多个过气孔，多个过气孔用于供混合气体通过，并进入空气预热室140。多个过气孔在板状本体上可以均匀或交错设置，以保证燃烧均匀。点火装置具体可以为电子点火器或电加热丝，使得功耗更小。

燃烧器10在工作时，由进气口131输送混合气体进入到预混室130的螺旋通道132，在螺旋通道132内使得燃气和空气混合均匀后输送至预热燃烧器200，由点火装置对预热燃烧器200进行点火，混合气体燃烧后高温烟气进入到空气预热室140内，同时空气从空气分配室110通过空气出口141进入到空气预热室140，高温烟气与冷空气混合，以对冷空气进行加热。可以理解的是，控制加热的温度，可以将空气预热室140内的空气加热至目标温度，也即上述所说的预设温度，如此，便实现了对空气的高温预热。具体地，燃烧器10还包括测温装置，测温装置设于空气预热室140内。测温装置用于检测空气预热室140内的气体温度是否达到目标温度，若没有达到，则需要调高空气预热室140内的温度，可以对空气进风量的大小进行控制，或控制预混室130内燃气和空气比例实现温度调节。通过检测温度，预热燃烧器200能够根据MILD的燃烧所需的空气量自动调节热负荷以达到快速预热空气的效果，同时保证整个燃烧过程低CO和NOX排放。测温装置可以为温度传感器。进行高温预热后的空气及高温烟气输送至燃烧室150后，控制燃气出口152喷射燃气，燃气与高温气体接触，高温气体点燃燃气，实现在燃烧室150内形成MILD燃烧。燃烧后的热量通过烟气出口151排出，则可以与燃气热水器的换热器进行换热，以实现制得热水。

在本发明实施例中，通过在壳体100内设置依次连通的预混室130、空气预热室140及燃烧室150，预热燃烧器200对混合气体进行点火燃烧，实现了高温预热空气，再通过燃气出口152喷射燃气进行配合产生卷吸效应，使得高温烟气回流，一方面实现保温使得温度高于燃料的自燃点，使得燃烧室内燃气能够自燃，另一方面通过射流卷吸稀释空气，使氧气浓度低于一定值，实现均匀燃烧，如此，便使得燃烧室150内发生高温空气燃烧。也就是说，本实施例的技术方案有利于同时达到了这两个条件，顺利实现高温空气燃烧。并且，这种燃烧器框架的结构，能够将实现高温空气燃烧的组件小型化，使得具有更多的应用空间和价值，又加之噪音低，燃烧充分，排放废气污染小，在应用于燃气热水器以及包括燃气壁挂炉等使用燃气燃烧产生高温热水进行家庭沐浴及采暖等使用的相关产品和设备时，不仅满足了要求，而且还带来了现有热水器中燃烧器所不具备的燃烧充分、低污染物排放的效果。且仅在燃烧室150上开设燃气出口152便可实现喷射燃气，结构简单、易于实现，且使得整个燃烧器10的结构更加紧凑、体积更小。

上述实施例中，为了更好的得到燃气和空气的混合气体，预混合器包括机壳、风机及燃气开关阀，机壳形成有进风风道、燃气流道和混合通道，混合通道与进风风道、燃气流道分别连通，风机设于进风风道，燃气开关阀设于燃气流道，混合通道与混合气体分配室的进气口131连通。则当需要混合气体时，按照预先设定的进风和燃气比例控制风机工作以及控制燃气开关阀打开，以在机壳内混合得到一定燃气/空气比例的混合气体。

在一实施例中，请参照图3及图4，壳体100包括外壳160及设于外壳160内的第一筒体170，第一筒体170内限定出燃烧室150，第一筒体170与外壳160之间限定出燃气分配室120，燃气分配室120具有燃气进口121，燃气出口152为多个，多个燃气出口152开设于第一筒体170的周壁面，且沿第一筒体170的周向间隔设置。

在本实施例中，外壳160的形状可以有很多，为了保持整体一致性，且使得燃烧器10整体结构更加紧凑，可以使得外壳160整体呈筒状设置。燃气进口121连接有燃气进气管，燃气进气管与燃气气源连通，进而输入燃气。在第一筒体170的周壁面开设多个燃气出口152，则燃气能够从燃气分配室120通过燃气出口152喷射入燃烧室150内，满足燃气高速射流条件。且多个燃气喷射口使得燃烧室150内的气体混合更加均匀，从而燃烧更加缓慢和充分。燃气出口152可以开设在第一筒体170的上端，则燃气出口152对应的出流方向可为下方，或使得燃气出口152开设在第一筒体170的下端，则燃气出口152对应的出流方向可为上方。

进一步地，壳体100还包括设于外壳160内的第二筒体180，第二筒体180内限定出空气预热室140及预混室130，第二筒体180与外壳160之间限定出空气分配室110，空气分配室110具有空气进口111，空气出口141为多个，多个空气出口141开设于第二筒体180的周壁面，且沿第二筒体180的周向间隔设置。空气进口111连接有空气进气管，空气进气管与空气气源连通，可通过风机等输入空气。仅通过使得第一筒体170及第二筒体180设置在外壳160内，便能够分别限定出燃气分配室120、空气分配室110、空气预热室140、燃烧室150及预混室130，整体结构简单，设计巧妙，使得整个燃烧器10的体积小，占用空间小，外形美观。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图3及图4所示，预混室130、空气预热室140、燃烧室150自下向上依次排布，燃气出口152设于第一筒体170的上端，且燃气出口152的气流方向朝下或倾斜朝下设置。如此，使得整个燃烧器10的进气方向由下至上，符合气流流通特性，使得气流流通更加顺畅。第一筒体170位于第二筒体180上方，外壳160包围第一筒体170及第二筒体180，保持外观整体一致性，且布局更加紧凑合理。使得燃气出口152设置在第一筒体170的上端，并使得燃气出口152的气流朝下或倾斜朝下设置，则燃气从燃气出口152朝下喷出，在燃烧室150内形成卷吸效应，使得气体混和更加均匀，燃烧更加缓慢和充分。

具体地，如图1、图3及图4所示，第一筒体170的上端由下至上呈渐缩设置。如此，第一筒体170的上端由下至上呈缩口设置。则燃气出口152设置在第一筒体170的上端时，使得燃气出口152斜向下设置，则多个周向间隔设置的燃气出口152均朝空气预热室140的中部斜向下喷射燃气，从而能够使得燃烧室150内的气体混合更加均匀，燃烧更加缓慢和充分。

在一实施例中，请参照图3至图5，燃烧器10还包括螺旋组件300，螺旋组件300安装于预混室130，以使得预混室130内形成螺旋通道132，螺旋通道132的入口与进气口131连通，螺旋通道132的出口与空气预热室140连通。

在本实施例中，螺旋组件300可以包括螺旋叶片320，螺旋叶片320沿预混室130的轴向螺旋延伸，使得螺旋叶片320与预混室130的内壁面围合形成螺旋通道132。在一实施例中，螺旋组件300包括螺旋盘管，螺旋盘管内形成螺旋通道132。通过螺旋盘管内形成螺旋通道132，结构简单，易于实现。需要说明的是，螺旋通道132指的是，该通道呈螺旋状延伸，则气流流经该螺旋通道132时，气流的流通路径也呈螺旋状。通过在预混室130内安装螺旋组件300，以形成螺旋通道132，相比于不设置螺旋组件300的预混室130而言，使得气流的流通路径更长，且使得气流在螺旋通道132内产生旋向。从而当燃气和空气从进气口131进入到螺旋通道132内后，在螺旋通道132内充分且均匀的混合，然后从螺旋通道132的出口输送至预热燃烧器200进行燃烧，则使得燃烧更加充分，燃烧过程中的污染物排放量低，噪音低。

在一实施例中，请参照图3至图5，螺旋组件300包括中心挡圈310及螺旋叶片320，螺旋叶片320的内端连接于中心挡圈310，螺旋叶片320的外端连接于预混室130的内壁面，以使得螺旋叶片320、中心挡圈310与壳体100之间限定出螺旋通道132。

在本实施例中，可以理解的是，中心挡圈310呈柱状结构，且为封闭结构，从而能够防止混合气流进入到中心挡圈310内，影响燃气和空气的混合效果。中心挡圈310设置在预混腔的中部，且中心挡圈310的延伸方向与预混室130的延伸方向一致。则螺旋叶片320沿中心挡圈310的轴线延伸，也即螺旋叶片320沿预混室130的轴线延伸。螺旋叶片320与中心挡圈310、壳体100之间可以通过焊接或一体成型的方式固定连接。通过使得螺旋叶片320的内端连接于中心挡圈310，外端连接于壳体100的内壁面，则使得螺旋叶片320、中心挡圈310的外壁面与预混室130的内壁面之间限定出螺旋通道132。通过螺旋叶片320加中心挡圈310的结构，在使得预混室130内形成螺旋通道132的同时，结构简单、易于制造，且相比于螺旋盘管内形成螺旋通道132，能够充分利用预混室130内的空间，从而最大化螺旋通道132的过风面积，有效提高预混室130的气体混合率及流通率。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图3及图4所示，螺旋叶片320的螺旋角大于或等于10度，且小于或等于45度。具体地，螺旋叶片320的螺旋角可以为10度、15度、18度、20度、25度、27度、30度、35度、40度、45度等。若使得螺旋叶片320的螺旋角小于10度时，则使得螺旋通道132的路径过长，气流损耗大，且单次输送混合气体的时间变长，则预混室130的气体流通率变低，使得预混室130的混合气体不能满足使用需求。当螺旋叶片320的螺旋角大于45度时，则使得螺旋通道132的路径过短，从而燃气和空气进入螺旋通道132后不能够充分混合。通过使得螺旋叶片320的螺旋角大于或等于10度，且小于或等于45度时，在使得燃气和空气能够充分混合的前提下，提高预混室130的气体流通率，降低气流损耗。

在结合螺旋组件300包括螺旋叶片320的上述实施例，进一步地，预混室130的延伸高度与螺旋叶片320的延伸高度的比值大于或等于1.2，且小于或等于2。具体地，预混室130的延伸高度与螺旋叶片320的延伸高度的比值可以为1.2、1.3、1.5、1.8、2等。

需要说明的是，螺旋叶片320的延伸高度指的是，螺旋叶片320整体的高度，即沿螺旋叶片320的轴线方向上，螺旋叶片320的最底端至最顶端的高度。预混室130的延伸高度指的是预混室130沿其轴线方向上的高度。当预混室130的延伸高度与螺旋叶片320的延伸高度的比值小于1.2时，使得螺旋叶片320过长，充满整个预混室130，或伸出预混室130，则使得从螺旋通道132出口输出的混合气流没有足够的空间进行缓冲，而直接进入到预热燃烧器200内进行燃烧，则由于螺旋通道132出口的过风面积相对较小，则不能够使得混合气流布满整个预热燃烧器200，从而不能达到最佳的燃烧效果。当预混室130的延伸高度与螺旋叶片320的延伸高度的比值大于或等于2时，使得整个螺旋叶片320在预混室130内的占比较小，也及螺旋通道132的长度较短，从而不能够达到充分混合燃气和空气的效果。通过使得预混室130的延伸高度与螺旋叶片320的延伸高度的比值大于或等于1.2，且小于或等于2，在能够使得燃气和空气在螺旋通道132内充分混合的同时，使得从螺旋通道132出口吹出的混合气流在预混室130内具有足够的空间进行缓冲，且使得从预混室130输送到预热燃烧器200的混合气体能够布满整个预热燃烧器200，进而使得预热燃烧器200达到最佳的燃烧效果。

在一实施例中，请参照图5，预混室130的等效内径与中心挡圈310的等效外径的比值大于或等于1.5，且小于或等于4。具体地，预混室130的等效内径与中心挡圈310的等效外径的比值可以为1.5、1.8、2、2.5、3、3.5、4等。

可以理解的是，当预混室130的横截面形状为多边形，如矩形时，预混室130的等效内径为该多边形的内切圆的直径。当预混室130的横截面形状为椭圆形时，预混室130的等效内径为椭圆的短轴的长度。当预混室130的横截面形状为圆形时，预混室130的等效内径即为该圆的直径。中心挡圈310的横截面形状可以为圆形、矩形、椭圆形等。则当中心挡圈310的横截面形状为圆形时，中心挡圈310的等效外径即为该圆的直径。当中心挡圈310的横截面形状为椭圆形时，中心挡圈310的等效外径为该椭圆的长轴的长度。当中心挡圈310的横截面形状为多边形，如矩形时，中心挡圈310的等效外径为该多边形的外切圆的直径。为了便于理解，以下以预混室130的横截面形状及中心挡圈310的横截面形状均为圆形进行详细说明。

当预混室130的等效内径与中心挡圈310的等效外径的比值小于1.5时，使得中心挡圈310的直径过大，从而使得螺旋通的内径过小，单次输送混合气体的量变小，则预混室130的气体流通率变低，使得预混室130的混合气体不能满足使用需求。当预混室130的等效内径与中心挡圈310的等效外径的比值大于4时，使得中心挡圈310的直径过小，而螺旋叶片320的总体面积大、重量大，则中心挡圈310的强度小，不足以支撑连接螺旋叶片320，从而当混合气流流经螺旋通道132时，会造成中心挡圈310晃动，进而产生噪音，或使得螺旋叶片320与中心挡圈310之间的连接断裂。通过使得预混室130的等效内径与中心挡圈310的等效外径的比值大于或等于1.5，且小于或等于4，在预混室130内的气体流通率及混合气体的量能够满足使用需求的同时，保证螺旋叶片320与中心挡圈310的连接稳定性，有效降低噪音。

进一步地，如图3及图4所示，中心挡圈310的底部与预混室130的底壁面呈间隔设置。通过使得中心挡圈310的底部与预混室130的底壁面呈间隔设置，则中心挡圈310呈悬空设置，通过螺旋叶片320固定在壳体100上。如此，在混合气流流经螺旋通道132内时，能够避免中心挡圈310的振动传递至预混室130的底壁面，从而有效降低噪音。

本发明还提供一种燃气热水器，包括主体、换热器及燃烧器10，主体内设置有换热室及与换热室连通的排烟口，换热器设置在换热室内，燃烧器10的烟气出口151与换热室连通。应当说明的是，燃气分配室120的燃气可通过外部燃气管路提供，燃气管路上设置燃气比例阀进行控制，空气分配室110的空气则通过独立风机进行控制，此风机与预混合器的风机相互独立。

该燃烧器10的详细结构可参照上述燃烧器10的实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明燃气热水器中使用了上述燃烧器10，因此，本发明燃气热水器的实施例包括上述燃烧器10全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

结合上述燃烧器10的实施例，阐述本发明燃烧器10应用于燃气热水器的工作原理：

热水器启动，预混合器的燃气开关阀以及风机将按一定比例混合的空气与燃气通过进气口131提供至预混室130，经扰流装置搅拌，充分混合后，提供至预热燃烧器200，点火装置点火，在空气预热室140的燃烧区开始燃烧，空气分配室110对应的风机也动作吸入燃烧所需的空气，冷空气与预热燃烧器200燃烧产生的高温烟气在空气预热室140内混合后形成高温气体。当测温装置检测到高温气体的温度达到MILD燃烧所需的温度，则燃气阀提供燃气至燃气分配室120，MILD燃烧所需的燃气从燃气出口152喷射至燃烧室150与高温气体结合，高温气体点燃燃气，实现在燃烧室150内形成MILD燃烧，由于通过燃气出口152喷射燃气，会在燃烧室150内形成卷吸效应，使得在燃烧室150内形成喷射燃烧区以及烟气回流区，使部分烟气在燃烧室150内强烈循环，继而将喷射的燃气与空气充分稀释，形成较低的氧气浓度，降低燃烧反应速度，并维持燃烧室150较高的温度，保证温度高于燃料的自燃点，实现自燃。如此，本实施例满足了高温空气燃烧(MILD燃烧)的条件：高温预热空气并配合高速射流实现卷吸高温烟气并稀释点燃空气射流，使氧气浓度低于一定值，且温度高于燃料的自燃点。燃烧后的热量可以与燃气热水器的换热器进行换热后排至室外，以实现制得热水。

可以理解的是，由于在燃气热水器中采用了燃烧器10，使燃气热水器能够有效减少CO和NOx的排放并降低燃气热水器的噪音。

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 (12)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设置有依次连通的预混室、空气预热室及燃烧室，所述预混室具有接入空气和燃气的进气口，所述空气预热室具有向其内流入空气的空气出口，所述燃烧室具有烟气出口及燃气出口，所述燃气出口用于向所述燃烧室内喷射燃气，以使得所述燃烧室内进行高温空气燃烧反应；以及

预热燃烧器，安装于所述空气预热室，所述预热燃烧器用于将所述预混室排放至所述空气预热室内的混合气体点燃，并将所述空气预热室内的温度加热至预设温度。

2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述壳体包括外壳及设于所述外壳内的第一筒体，所述第一筒体内限定出所述燃烧室；

所述第一筒体与所述外壳之间限定出燃气分配室，所述燃气出口与所述燃气分配室连通，所述燃气分配室具有燃气进口。

3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述燃气出口为多个，多个所述燃气出口开设于所述第一筒体的周壁面，且沿所述第一筒体的周向间隔设置。

4.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述壳体还包括设于所述外壳内的第二筒体，所述第二筒体内限定出所述空气预热室及所述预混室，所述第二筒体与所述外壳之间限定出空气分配室，所述空气分配室具有空气进口，所述空气出口为多个，多个所述空气出口开设于所述第二筒体的周壁面，且沿所述第二筒体的周向间隔设置。

5.如权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述预混室、所述空气预热室、所述燃烧室自下向上依次排布，所述燃气出口设于所述第一筒体的上端，且所述燃气出口的气流方向朝下或倾斜朝下设置。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括螺旋组件，所述螺旋组件安装于所述预混室，以使得所述预混室内形成螺旋通道，所述螺旋通道的入口与进气口连通，所述螺旋通道的出口与所述空气预热室连通。

7.如权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，所述螺旋组件包括中心挡圈及螺旋叶片，所述螺旋叶片的内端连接于所述中心挡圈，所述螺旋叶片的外端连接于所述预混室的内壁面，以使得所述螺旋叶片、所述中心挡圈与所述壳体之间限定出所述螺旋通道。

8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述螺旋叶片的螺旋角大于或等于10度，且小于或等于45度。

9.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述预混室的延伸高度与所述螺旋叶片的延伸高度的比值大于或等于1.2，且小于或等于2。

10.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述预混室的内径与所述中心挡圈的外径的比值大于或等于1.5，且小于或等于4。

11.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述中心挡圈的底部与所述预混室的底壁面呈间隔设置。

12.一种燃气热水器，其特征在于，包括主体、换热器及如权利要求1至11中任意一项所述的燃烧器，所述主体内设置有换热室及与所述换热室连通的排烟口，所述换热器设置在所述换热室内，所述燃烧器的烟气出口与所述换热室连通。

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