CN114110589B - 喷嘴、燃烧器和燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷嘴、燃烧器和燃气热水器，其中，喷嘴包括喷嘴主体及旋流机构；喷嘴主体具有喷射入口、喷射出口及连通喷射入口与喷射出口的喷射通道；旋流机构设于喷射通道内，旋流机构用于将流经述喷射通道内的气流形成旋流后喷出。本发明燃烧器使得空气和燃气混合更加均匀，提高燃烧器的热效率。且由该喷嘴喷出的旋流喷入炉膛后，能够更为有效地与预热烟气混合，从而使得燃烧器更易达到高温空气燃烧状态。

Description

喷嘴、燃烧器和燃气热水器

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，特别涉及一种喷嘴、燃烧器和燃气热水器。

背景技术

目前燃烧器的喷嘴单一，基本上都是采用直孔喷射的方式，使得空气和燃气混合不够均匀，燃烧器的热效率低。

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使得燃烧器热效率更高的喷嘴。

为实现上述目的，本发明提出的喷嘴包括喷嘴主体及旋流机构；

所述喷嘴主体具有喷射入口、喷射出口及连通所述喷射入口与所述喷射出口的喷射通道；

旋流机构设于所述喷射通道内，所述旋流机构用于将流经所述喷射通道内的气流形成旋流后喷出。

在一实施例中，所述旋流机构包括凸出所述喷射通道内壁面设置的导流叶片。

在一实施例中，所述旋流机构包括多个所述导流叶片，多个所述导流叶片沿所述喷射通道的周向间隔排布，每一所述导流叶片的延伸方向与所述喷射通道的轴线呈夹角设置。

在一实施例中，多个所述导流叶片绕所述喷射通道的周向均匀排布。

在一实施例中，所述导流叶片与所述喷射通道的横截面的夹角大于或等于10度，且小于或等于60度。

在一实施例中，所述导流叶片凸出所述喷射通道内壁面的高度与所述喷射通道的内径的比值大于或等于0.05，且小于或等于0.5；和/或，所述导流叶片的厚度与所述导流叶片凸出所述喷射通道的高度的比值大于或等于0.1，且小于或等于1。

在一实施例中，所述导流叶片的数量n与所述导流叶片的延伸长度a满足0.5×π×D≤a×cosα×n≤5×π×D，其中，D为所述喷射通道的内径，α为导流叶片与所述喷射通道的横截面的夹角。

在一实施例中，所述导流叶片设于所述喷射通道内靠近所述喷射出口的一端。

在一实施例中，所述导流叶片为旋流叶片、斜流叶片或螺旋叶片。

本发明还提出一种燃烧器，包括燃烧主体及喷嘴，所述燃烧主体内形成有燃烧室，所述喷嘴包括喷嘴主体及旋流机构；

所述喷嘴主体具有喷射入口、喷射出口及连通所述喷射入口与所述喷射出口的喷射通道；

旋流机构设于所述喷射通道内，所述旋流机构用于将流经所述喷射通道内的气流形成旋流后喷出；

所述喷嘴的喷射出口与所述燃烧室连通，且用于向所述燃烧室内喷射燃气和/或空气，以使所述燃烧室内发生高温空气燃烧。

在一实施例中，所述燃烧主体的横截面呈矩形设置，所述燃烧器包括多个所述喷嘴，多个所述喷嘴沿所述燃烧主体的长度方向间隔设置。

在一实施例中，所述燃烧主体宽度方向上的两侧均设有多个所述喷嘴，且所述燃烧主体宽度方向两侧的多个所述喷嘴在所述燃烧主体的长度方向上交错排布。

在一实施例中，所述燃烧器还包括安装于所述燃烧主体外壁面的气体分配件，所述气体分配件内形成气体分配室，多个所述喷嘴的喷射入口与所述气体分配室连通，所述气体分配室具有气体进口。

在一实施例中，所述燃烧室包括沿竖直方向依次排布且连通的高温空气燃烧区、混合燃烧区和预热燃烧区，所述喷嘴与所述混合燃烧区连通，以用于向所述混合燃烧区及高温空气燃烧区喷射空气和/或燃气。

本发明还提出一种燃气热水器，包括主体、热交换器、燃烧器及预热燃烧器，所述主体内设置有换热室及与所述换热室连通的排烟口；热交换器，设于所述换热室内；

所述燃烧器包括燃烧主体及喷嘴，所述燃烧主体内形成有燃烧室，所述喷嘴包括喷嘴主体及旋流机构；

所述喷嘴主体具有喷射入口、喷射出口及连通所述喷射入口与所述喷射出口的喷射通道；

旋流机构设于所述喷射通道内，所述旋流机构用于将流经所述喷射通道内的气流形成旋流后喷出；

所述喷嘴的喷射出口与所述燃烧室连通，且用于向所述燃烧室内喷射燃气和/或空气，以使所述燃烧室内发生高温空气燃烧；

所述燃烧器安装于所述主体，所述燃烧器的烟气出口与所述换热室连通；以及

所述预热燃烧器安装于所述主体，所述预热燃烧器用于将混合气体点燃后输送至所述燃烧器的燃烧室，并将所述燃烧室预热至目标温度。

本发明通过使得喷嘴的喷射通道内设置旋流机构，以使旋流机构用于将流经喷射通道内的气流形成旋流后喷出，在喷嘴喷射燃气和空气的混合气体时，使得空气和燃气混合更加均匀，提高燃烧器的热效率。且由该喷嘴喷出的旋流喷入炉膛后，能够更为有效地与预热烟气混合，从而使得燃烧器更易达到高温空气燃烧状态。

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为本发明喷嘴一实施例的结构示意图；

图2为图1中喷嘴一角度的气流轨迹仿真图；

图3为图1中喷嘴另一角度的气流轨迹仿真图；

图4为本发明燃烧器一实施例的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为本发明燃气热水器一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称	标号	名称
						10	燃烧器	121	导流叶片	310	气体分配室
100	喷嘴	200	燃烧主体	320	气体进口
						110	喷嘴主体	210	燃烧室	20	主体
111	喷射入口	211	高温空气燃烧区	21	换热室
						112	喷射出口	212	预热燃烧区	22	排烟口
113	喷射通道	213	混合燃烧区	30	热交换器
						120	旋流机构	300	气体分配件	40	预热燃烧器

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“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。

本发明提出一种喷嘴，可用于燃烧器，以使该燃烧器内发生高温空气燃烧。

在本发明实施例中，如图1至图5所示，该喷嘴100包括喷嘴主体110及旋流机构120。喷嘴主体110具有喷射入口111、喷射出口112及连通喷射入口111与喷射出口112的喷射通道113。旋流机构120设于喷射通道113内，旋流机构120用于将流经喷射通道113内的气流形成旋流后喷出。

在本实施例中，为了减小阻力，使得喷射通道113的横截面呈圆形或椭圆形设置，且喷射通道113呈直线型通道。喷射入口111与气体分配室310连通，以用于将燃气和/或空气引入喷射通道113内。喷射出口112与燃烧器10的燃烧室210连通，以用于向燃烧室210内喷射燃气、空气或燃气与空气的混合气体。旋流机构120具体可以为叶片结构，则该叶片结构可以固定在喷射通道113内，也可以可转动地安装于喷射通道113内。叶片结构具体可以为螺旋叶片、旋流叶片、斜流叶片、扰流叶片等，只需使得气流经过旋流机构120时，被赋予与喷射通道113的轴线方向垂直或呈夹角的旋转分量，以使得喷射通道113内的气流围绕其流动方向旋转，形成旋流后从喷射出口112喷出即可。

本发明通过使得喷嘴100的喷射通道113内设置旋流机构120，以使旋流机构120用于将流经喷射通道113内的气流形成旋流后喷出，在喷嘴100喷射燃气和空气的混合气体时，使得空气和燃气混合更加均匀，提高燃烧器10的热效率。且由该喷嘴100喷出的旋流喷入炉膛后，能够更为有效地与预热烟气混合，从而使得燃烧器10更易达到高温空气燃烧状态。

在一实施例中，请参照图1及图5，旋流机构120包括凸出喷射通道113内壁面设置的导流叶片121。导流叶片121与喷射主体20可以一体设置，也可以分体设置，当导流叶片121与喷射主体20分体设置时，导流叶片121与喷射通道113的内壁面可通过焊接等方式固定连接。具体地，在导流叶片121为旋流叶片或斜流叶片。则可以使得该旋流叶片或斜流叶片设置为多个，且沿喷射通道113的周向间隔设置。则相邻两个导流叶片121之间形成旋流通道或斜流通道，当喷射通道113内的气流经过导流叶片121时，被赋予旋转分量，进而使得从喷射出口112喷出的气流形成旋流。在另一实施例中，该导流叶片121为螺旋叶片。则该螺旋叶片沿喷射通道113的内壁面螺旋延伸。为了减小阻力，应使得螺旋叶片的凸出高度小于喷射通道113的半径，以使得螺旋叶片的中部形成直流通道。通过使得该导流叶片121为螺旋叶片，则在喷射通道113内靠近喷射通道113内壁面的气流经过螺旋叶片时，被赋予旋转风量，进而在保持单次喷射流量的同时，使得由喷射通道113喷出的气流形成旋流。通过使得旋流机构120包括凸出喷射通道113内壁面设置的导流叶片121，在使得喷嘴100能够有效形成旋流喷出的同时，结构简单，易于加工成型。

进一步地，旋流机构120包括多个导流叶片121，多个导流叶片121沿喷射通道113的周向间隔排布，每一导流叶片121的延伸方向与喷射通道113的轴线呈夹角设置。使得每一导流叶片121的延伸方向与喷射通道113的轴线呈夹角设置，则该导流叶片121具体可以为旋流叶片或斜流叶片，斜流叶片指的是叶片呈直线延伸，并与喷射通道113的轴线呈夹角设置。为了使得喷出的气流形成旋流的效果更佳，该导流叶片121优选为旋流叶片。旋流叶片指的是使得叶片呈弯曲延伸，且朝喷射入口111弯曲，以使得经过旋流叶片的气流形成旋流。使得多个导流叶片121沿喷射通道113的周向间隔排布，则相邻两导流叶片121之间形成旋流通道，喷射通道113内的气流流经旋流通道形成旋流，并由喷射出口112喷出。相比于一条螺旋叶片形成的螺旋通道，使得喷射通道113内的风损和压损更小，进而喷出的旋流效果更佳。

为了提升旋流的喷射效果，在一实施例中，相邻两导流叶片121之间的间距自喷射入口111向喷射出口112一侧逐渐增大设置。如此，使得喷射通道113经过导流叶片121的气流呈逐渐扩散状的旋流，则使得空气和燃气混合更加均匀，提高燃烧器10的热效率。在其他实施例中，相邻两导流叶片121之间的间距自喷射入口111向喷射出口112一侧均匀设置。如此，使得喷射通道113经过导流叶片121的气流呈聚集状，使得形成的旋流更加稳定和聚拢，从而由该喷嘴100喷出的旋流喷入炉膛后，能够长时间稳定地与预热烟气混合，从而使得燃烧器10更易达到高温空气燃烧状态。

进一步地，请参照图1至图5，多个导流叶片121绕喷射通道113的周向均匀排布。如此，使得相邻两导流叶片121之间形成的旋流通道相同。从而当喷射通道113内的气流流经多个导流叶片121时，靠近喷射通道113内周壁的气流被均匀的分隔成几股旋流，则从喷射出口112喷出后均匀的围绕喷射通道113的轴线旋转，进而形成稳定的旋流，使得燃气和空气混合更加均匀，在炉膛内与预热烟气的混合时间更长，更易达到高温空气燃烧状态。

在一实施例中，导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角大于或等于10度，且小于或等于60度。导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角具体可以为10度、15度、20度、25度、30度、35度、45度、50度、55度、60度等。可以理解的是，喷射通道113的横截面指的是垂直喷射通道113轴线的横截面。当导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角小于10度时，使得气流经过导流叶片121的阻力和压损更大，从而造成风损大。当导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角大于60度时，使得导流叶片121趋于与喷射通道113的轴线平行，则使得气流经过导流叶片121后不易形成旋流或形成旋流的效果很差。当导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角大于或等于10度，且小于或等于60度时，在有效形成旋流的同时，减小风损和风阻，提升旋流风量。

在一实施例中，导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值大于或等于0.05，且小于或等于0.5。导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值具体可以为0.05、0.08、0.1、0.15、0.2、0.35、0.4、0.5等。当导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值小于0.05时，使得导流叶片121的凸出高度过小，一方面不易加工成型，另一方面形成旋流的效果很差。当导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值大于0.5时，使得导流叶片121的凸出高度过高，从而使得喷射通道113中部未设置导流叶片121的通道过小，进而使得整体风阻和压损增大，风量减小，风速达不到要求。通过使得导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值大于或等于0.05，且小于或等于0.5，在易于加工，且能够有效形成旋流的同时，保证喷嘴100喷出的旋流风量和风速，进而提高燃烧器10的燃烧效果。

在另一实施例中，导流叶片121的厚度与导流叶片121凸出喷射通道113的高度的比值大于或等于0.1，且小于或等于1。导流叶片121的厚度与导流叶片121凸出喷射通道113的高度的比值具体可以为0.1、0.3、0.5、0.75、0.8、0.95、1等。当导流叶片121的厚度与导流叶片121凸出喷射通道113的高度的比值小于0.1时，使得导流叶片121的厚度过薄，一方面不易加工，另一方面使得导流叶片121强度低、易损坏，且易产生噪音。当导流叶片121的厚度与导流叶片121凸出喷射通道113的高度的比值大于1时，使得导流叶片121的厚度过厚，则相邻两导流叶片121之间的间距减小，使得阻力增大，形成旋流的效果更差。而当导流叶片121的厚度与导流叶片121凸出喷射通道113的高度的比值大于或等于0.1，且小于或等于1，一方面易于加工，且使得导流叶片121强度高、不易损坏，降低噪音，另一方面形成旋流的效果更佳。结合上述导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度与喷射通道113的内径的比值大于或等于0.05，且小于或等于0.5的实施例，使得整个导流叶片121的厚度和凸出的高度适宜，在易于加工的同时使得喷嘴100喷出的旋流效果更好，且能够满足风量的需求。

在一实施例中，导流叶片121的数量n与导流叶片121的延伸长度a满足0.5×π×D≤a×cosα×n≤5×π×D，其中，D为喷射通道113的内径，α为导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角。

可以理解的是，a×cosα指的是导流叶片121在喷射通道113的横截面上的投影长度。通常使得每个导流叶片121的延伸长度一致。则a×cosα×n指的是所有的导流叶片121的在喷射通道113的横截面上的投影长度的总和。0.5×π×D指的是喷射通道113的圆周长的一半，5×π×D指的是喷射通道113圆周长的5倍。导流叶片121的数量具体可以为5～10。当a×cosα×n小于0.5×π×D时，表明导流叶片121的数量过少，导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角过大，从而多个导流叶片121对喷射通道113内的气流形成旋流的效果不明显。而当a×cosα×n大于5×π×D，表明导流叶片121密度过大，从而使得经过喷射通道113的气流的压损和风阻大，使得从喷射出口112喷出的气流形成旋流的效果差，且风量和风速达不到要求。当导流叶片121的数量n与导流叶片121的延伸长度a满足0.5×π×D≤a×cosα×n≤5×π×D时，使得喷射出口112喷出的旋流稳定性好、风速和风量大，进而燃烧器10中的燃烧效率高，在燃烧器10内产生高温空气燃烧时，有效加强了喷嘴100喷出的混合气体与预热烟气的混合，使得燃烧器10更易达到高温空气燃烧状态。结合导流叶片121与喷射通道113的横截面的夹角大于或等于10度，且小于或等于60度的上述实施例，使得喷嘴100喷出的气流在有效形成旋流的同时，减小风损和风阻，极大地提升了旋流风量和风速。

在一实施例中，请再次参照图1及图5，导流叶片121设于喷射通道113内靠近喷射出口112的一端。当导流叶片121布满整个喷射通道113时，使得经过喷射通道113的气流全程均经过导流叶片121进行旋流作用，则会增大风阻和压损，使得喷射出的旋流风量和风速更小。而当导流叶片121仅设置在喷射通道113内靠近喷射入口111的一端，虽然能减小风阻和风损，而当气流经过导流叶片121形成旋流后，还需要在喷射通道113内流经一段路程，则会极大的降低旋流的效果。通过使得导流叶片121设于喷射通道113内靠近喷射出口112的一端，在减小风阻和风损的同时，使得喷射出口112喷出的气流有效稳定的形成旋流，且风速和风量大，能够满足使用需求。

在一较佳实施例中，喷嘴100的喷射通道113的内径D为4mm，喷射通道113长度为8mm。导流叶片121的数量为8，导流叶片121与喷射通道113截面夹角为30°，导流叶片121凸出喷射通道113内壁面的高度为0.6mm，导流叶片121的厚度为0.16mm，导流叶片121的长度为1.81mm。如此，使得整个喷嘴100喷出的旋流更加稳定，风量更大，进而使得燃烧器10的燃烧效果更佳。

本发明还提出一种燃烧器10，如图4及图5所示，该燃烧器10包括燃烧主体200及喷嘴100，燃烧主体200内形成有燃烧室210，该喷嘴100的具体结构参照上述实施例，喷嘴100的喷射出口112与燃烧室210连通，且用于向燃烧室210内喷射燃气和/或空气，以使燃烧室210内发生高温空气燃烧，由于本燃烧器10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。

在本实施例中，该燃烧器10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。

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燃温度，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。

燃烧主体200的形状可以呈方形、圆筒形等，可根据实际需求进行选择和设计，在此不做具体限定。燃烧室210内可以划分出高温空气燃烧区211，当燃气在高温空气燃烧区211内发生高温燃烧后，燃烧后的热量通过烟气出口排出，则可以与燃气热水器的换热器进行换热，以实现制得热水。由于烟气往上流的特性，还可以使得高温空气燃烧区211位于整个燃烧器10的上半部分，则更加利于烟气的排出。且为了进一步提高烟气排出速率，使得燃烧主体200的上端敞口设置，以形成烟气出口。当然，也可以在整个燃烧室210内进行高温空气燃烧。喷嘴100的喷射出口112与燃烧室210连通，以向燃烧室210内喷射燃气和/或空气。

可以理解的是，可通过另外设置预热燃烧器40及点火装置，点火装置对预热燃烧器40进行点火燃烧，以实现对燃烧室210的预热燃烧。则控制加热的温度，可以将燃烧室210内的温度加热至目标温度，如此，便实现了对高温空气燃烧区211的高温预热。在燃烧室210的高温空气燃烧区211预热至目标温度时，喷嘴100喷射燃气和/或空气，与燃烧室210内的高温烟气进行有效且充分的混合，高温烟气点燃燃气，则可实现完全且持续的高温空气燃烧，减少污染物的产生。具体地，燃烧器10还包括测温装置，测温装置设于高温空气燃烧区211内、烟气出口处，或与烟气出口连通的其他腔室内。测温装置用于检测高温空气燃烧区211内的气体温度是否达到目标温度，若没有达到，则需要调高高温空气燃烧区211内的温度，可以对进入预热燃烧器40内燃烧的空气和燃气的流量大小或燃气和空气比例实现温度调节。通过检测温度，预热燃烧器40能够根据高温空气燃烧区211所需的温度自动调节热负荷以达到快速预热高温空气燃烧区211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。

燃气和空气按一定比例在预混器内进行混合，并将混合气体输送至预热燃烧器40进行燃烧，点火装置点火，预热燃烧器40进行预热燃烧，以对高温空气燃烧区211进行高温预热，测温装置测量高温空气燃烧区211是否达到设定温度，当到达设定温度后，气体喷射装置向燃烧室210内喷射燃气与空气的混合气体，或者单独喷射燃气或空气，使得大部分燃气喷射到高温空气燃烧区211，与高温空气燃烧区211内的高温烟气结合，高温烟气点燃燃气，实现在高温空气燃烧区211内形成高温空气燃烧，由于通过喷嘴100喷射燃气，会在高温空气燃烧区211形成卷吸效应，使得在高温空气燃烧区211内形成喷射燃烧区以及烟气回流区，使部分烟气在高温空气燃烧区211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，并维持高温空气燃烧区211内较高的温度，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。且由上述实施例的喷嘴100喷出的旋流射流喷入燃烧室210后，能够更为有效、持续、充分地与预热烟气混合，从而使得燃烧器10更易达到高温空气燃烧状态，扩宽燃烧器10的有效工况范围，解决了燃烧器10在部分工况下不能达到高温空气燃烧状态的问题，提高了燃烧器10的可靠性。

进一步地，请参照图4，燃烧主体200的横截面呈矩形设置，燃烧器10包括多个喷嘴100，多个喷嘴100沿燃烧主体200的长度方向间隔设置。

在本实施例中，多个喷嘴100安装在燃烧主体200沿长度方向延伸的侧壁面上，也即安装在周侧板上。则多个喷嘴100可以设置在同一个侧壁面上，也可以设置在燃烧主体200的两相对侧壁上。多个喷嘴100喷出的气体可以相同，也可以不同，例如可以使得多个喷嘴100同时喷射燃气和空气的混合气体，也可以使得若干喷嘴100喷射燃气，若干喷嘴100喷射空气，或者若干喷嘴100喷射燃气和空气的混合气体，若干喷嘴100喷射燃气或空气。只需向燃烧室210内喷射所需气体，使得燃烧室210内发生高温空气燃烧即可。相邻两喷嘴100之间的间隔可以相同，也可以不同。通过设置多个喷嘴100喷射燃气和/或空气，一方面能够在高温空气燃烧区211内发生卷吸效应，另一方面使得燃气和空气的混合气体能够均匀地分布在燃烧室210内，有利于高温空气燃烧区211内进行充分均匀的进行燃烧。

在一实施例中，如图4所示，燃烧主体200宽度方向上的两侧均设有多个喷嘴100，且燃烧主体200宽度方向两侧的多个喷嘴100在燃烧主体200的长度方向上交错排布。通过在燃烧主体200宽度方向上的两侧均设置多个喷嘴100，且使得燃烧主体200宽度方向两侧的多个喷嘴100在燃烧主体200的长度方向上交错排布，则能够从燃烧主体200的相对两侧喷射燃气和/或空气至燃烧室210内，一方面提高气体喷射量，另一方面使得有利于燃气与空气的混合气体均匀分布在燃烧室210内，充分地与高温空气结合进行燃烧。

在一实施例中，燃烧器10还包括安装于燃烧主体200外壁面的气体分配件300，气体分配件300内形成气体分配室310，多个喷嘴100的喷射入口111与气体分配室310连通，气体分配室310具有气体进口320。

在本实施例中，气体分配件300与燃烧主体200可以一体成型设置，也可以分体成型设置。则气体分配件300与燃烧主体200可以通过螺钉、焊接等方式固定连接。通过在气体分配件300内形成气体分配室310，则使得燃气和空气的混合气体，或者燃气或空气能够先进入气体分配室310，然后分配至多个喷嘴100，进而喷射至燃烧室210内。如此，使得多个喷嘴100的喷射流量更加均匀，且能够保证每个喷嘴100喷射的气体流速，进而实现整个燃烧室210的燃烧更加稳定。可以理解的是，喷嘴100与气体分配件300及燃烧主体200均密封连接，进而保证整个燃烧器10的运行稳定性和安全性。还可以在气体分配室310的气体进口320处设置测压口，以便于随时检测气压，保证燃烧稳定性和安全性。气体分配件300具有可以为气体分配管，使得气体分配管沿燃烧主体200的长度方向延伸。气体分配管具体可以为方管，则能够便于气体分配管与燃烧主体200之间的安装。

在一实施例中，如图6所示，燃烧室210包括沿竖直方向依次排布且连通的高温空气燃烧区211、混合燃烧区213和预热燃烧区212，喷嘴100与混合燃烧区213连通，以用于向混合燃烧区213及高温空气燃烧区211喷射空气和/或燃气。

在本实施例中，喷嘴100可以直接向高温空气燃烧区211喷射燃气和/或空气，也可以向燃烧室210的混合燃烧区213喷射燃气和/或空气，使得气流随后流向高温空气燃烧区211内。高温空气燃烧区211、混合燃烧区213、预热燃烧区212具体可以由上至下依次排列。预热燃烧区212内可以对应设置预热燃烧器40。通过将燃烧室210内划分出预热燃烧器40、混合燃烧区213和高温空气燃烧区211，则预热燃烧器40产生的高温烟气进入到高温空气燃烧区211，使得高温空气燃烧区211达到高温空气燃烧所需温度。喷嘴100向混合燃烧区213内喷射燃气和/或空气，则混合燃烧区213属于过渡燃烧区，使得预热燃烧区212未燃尽的燃气与小部分喷射的燃气开始在混合燃烧区213燃烧，进一步加热燃烧室210，使得高温空气燃烧区211内达到高温空气燃烧所需温度。喷嘴100喷射的大部分燃气和空气的混合气体充满整个高温空气燃烧区211，由于高温空气燃烧区211的温度高于燃料的自燃点，形成高温空气燃烧，燃料温和燃烧，其火焰锋面消失，整个高温燃烧区的温度非常均匀，燃烧过程反应速率低、局部释热少、热流分布均匀、燃烧峰值温度低且噪音极小。

本发明还提出一种燃气热水器，请参照图6，该燃气热水器包括主体20、热交换器30、预热燃烧器40及燃烧器10(以下为了与预热燃烧器40区分开来，统称为高温空气燃烧器10)，该燃烧器10的具体结构参照上述实施例，主体20内设置有换热室21及与换热室21连通的排烟口22；热交换器30设于换热室21内；燃烧器10安装于主体20；燃烧器10的烟气出口与换热室21连通；预热燃烧器40安装于主体20，预热燃烧器40用于将混合气体点燃后输送至燃烧器10的燃烧室210，并将燃烧室210预热至目标温度。由于本燃气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。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。

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。其中，预热燃烧器40能根据高温空气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。

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，控制器控制燃气开关阀打开，风机启动，则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提供至主体20的预混室，经充分混合后，通过风机将混合气体提供至预热燃烧器40，点火装置点火，在燃烧室210的预热燃烧区212开始燃烧，测温装置测量高温空气燃烧区211是否达到目标温度，当到达目标温度后，混合气体将按比例分配给预热燃烧器40与高温空气燃烧器10，预热燃烧器40保持燃烧，持续产生高温烟气，混合气体输送至喷嘴100喷射至燃烧室210内，小部分喷射的燃气与预热燃烧区212未燃尽的燃气开始在混合燃烧区213燃烧，大部分燃烧喷射到高温空气燃烧区211，与高温烟气结合，形成高温空气燃烧。由于通过喷嘴100喷射燃气，会在燃烧室210内形成卷吸效应，使得在高温空气燃烧区211内形成喷射燃烧区以及烟气回流区，使部分烟气在高温空气燃烧区211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，并维持高温空气燃烧区211内较高的温度，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。燃烧产生的高温烟气通过烟气出口进入到换热室21，经热交换器30换热后从排烟口22排至室外，以实现制得热水。

以上所述仅为本发明的可选实施例，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 (11)

1.一种喷嘴，用于燃烧器，其特征在于，包括：

喷嘴主体，所述喷嘴主体具有喷射入口、喷射出口及连通所述喷射入口与所述喷射出口的喷射通道；以及

旋流机构，设于所述喷射通道内，所述旋流机构用于将流经所述喷射通道内的气流形成旋流后喷出；

所述旋流机构包括凸出所述喷射通道的内壁面设置的导流叶片，所述导流叶片设于所述喷射通道内靠近所述喷射出口的一端；

所述导流叶片凸出所述喷射通道内壁面的高度与所述喷射通道的内径的比值大于或等于0.05，且小于或等于0.5；所述导流叶片的厚度与所述导流叶片凸出所述喷射通道的高度的比值大于或等于0.1，且小于或等于1；

所述导流叶片的数量n与所述导流叶片的延伸长度a满足0.5×π×D≤a×cosα×n≤5×π×D，其中，D为所述喷射通道的内径，α为导流叶片与所述喷射通道的横截面的夹角。

2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述旋流机构包括多个所述导流叶片，多个所述导流叶片沿所述喷射通道的周向间隔排布，每一所述导流叶片的延伸方向与所述喷射通道的轴线呈夹角设置。

3.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，多个所述导流叶片绕所述喷射通道的周向均匀排布。

4.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述导流叶片与所述喷射通道的横截面的夹角大于或等于10度，且小于或等于60度。

5.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述导流叶片为旋流叶片、斜流叶片或螺旋叶片。

6.一种燃烧器，其特征在于，包括：

燃烧主体，所述燃烧主体内形成有燃烧室；以及

如权利要求1至5中任意一项所述的喷嘴，所述喷嘴的喷射出口与所述燃烧室连通，且用于向所述燃烧室内喷射燃气和/或空气，以使所述燃烧室内发生高温空气燃烧。

7.如权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧主体的横截面呈矩形设置，所述燃烧器包括多个所述喷嘴，多个所述喷嘴沿所述燃烧主体的长度方向间隔设置。

8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧主体宽度方向上的两侧均设有多个所述喷嘴，且所述燃烧主体宽度方向两侧的多个所述喷嘴在所述燃烧主体的长度方向上交错排布。

9.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括安装于所述燃烧主体外壁面的气体分配件，所述气体分配件内形成气体分配室，多个所述喷嘴的喷射入口与所述气体分配室连通，所述气体分配室具有气体进口。

10.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧室包括沿竖直方向依次排布且连通的高温空气燃烧区、混合燃烧区和预热燃烧区，所述喷嘴与所述混合燃烧区连通，以用于向所述混合燃烧区及高温空气燃烧区喷射空气和/或燃气。

11.一种燃气热水器，其特征在于，包括：

主体，所述主体内设置有换热室及与所述换热室连通的排烟口；

热交换器，设于所述换热室内；

如权利要求6至10中任意一项所述的燃烧器，所述燃烧器安装于所述主体，所述燃烧器的烟气出口与所述换热室连通；以及

预热燃烧器，安装于所述主体，所述预热燃烧器用于将混合气体点燃后输送至所述燃烧器的燃烧室，并将所述燃烧室预热至目标温度。