CN115264940A - 一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，涉及燃气热水节能技术领域，包括自预热预混室、双多孔介质催化燃烧室和多孔介质蓄热室，所述自预热预混室和所述双多孔介质催化燃烧室通过气体整流器相连通，所述多孔介质催化燃烧室和所述多孔介质蓄热室通过管道相连通。所述多孔介质蓄热室内填充有多孔介质小球，所述螺旋换热管穿过多孔介质蓄热室，多孔介质小球包覆螺旋换热管，本发明通过预热结构与多孔介质催化燃烧相结合，减少热量散失，保证燃气稳定、充分地燃烧，同时催化燃烧可降低污染物排放。此外，多孔介质燃烧室与蓄热室分离的设计延长了热水器使用寿命，实现经济节能安全的高效利用。

Description

一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置
技术领域
本发明涉及燃气热水节能技术领域，具体涉及一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置。
背景技术
在生活生产中，热水器通常按照加热方式分为电加热与燃气加热。其中燃气加热以对流换热方式为主，加热速度快且水温比较稳定，但由于热量的散失且长期处于高负荷运载，不仅存在较大能耗问题，同时尾部烟气中含有的CO、NOX等气体，会对环境造成污染。利用多孔介质自身良好的蓄热与热交换特性，通过自预热燃烧技术与多孔介质燃烧催化技术相结合，不仅可以提高燃烧效率，而且可以增强热传递并进行保温，有效的减少热量散失。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，以提高能源利用率，减少污染，提高使用寿命。
本发明的技术方案如下：一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，包括自预热预混室、双多孔介质催化燃烧室和多孔介质蓄热室，所述自预热预混室和所述双多孔介质催化燃烧室通过气体整流器相连通，所述多孔介质催化燃烧室和所述多孔介质蓄热室通过管道相连通。
所述自预热预混室连接有燃气进气管道和空气进气管道，燃气进气管道与燃气预热管道相连通，空气进气管道与空气预热管道相连通，所述燃气进气管道上设有燃气流量控制器，所述空气进气管道上设有空气流量控制器，所述空气进气管道与空气预热管道的连接处设有空气电磁阀。
所述燃气预热管道和空气预热管道内设有螺旋叶片。
所述多孔介质蓄热室内填充有多孔介质小球，所述螺旋换热管穿过多孔介质蓄热室，多孔介质小球包覆螺旋换热管，所述螺旋换热管的进口端设有冷水进口阀，出口端设有热水出口阀。
所述螺旋换热管的进口端设有进口温度传感器，出口端设有出口温度传感器。
所述多孔介质蓄热室的底部设有凝水引出管。
所述多孔介质蓄热室的外部包覆有保温材料，多孔介质蓄热室的上部设置有尾气散热出口。
所述多孔介质蓄热室的底部设有支撑板，支撑板支撑多孔介质小球，支撑板位于管道的上方。
所述双多孔介质催化燃烧室内部设置有两个相同的多孔介质燃烧腔，所述多孔介质燃烧腔内设有下层多孔介质层和上层多孔介质层，下层多孔介质层和上层多孔介质层之间的交接处设有电磁点火电极，多孔介质燃烧腔位于气体整流器的上方，上层多孔介质层内设有催化剂。
所述下层多孔介质层为40PPI氧化铝泡沫陶瓷，所述上层多孔介质层为10PPI氧化铝泡沫陶瓷，所述催化剂为高温的催化剂钙钛矿，催化剂负载在10PPI氧化铝泡沫陶瓷内。
本发明较现有技术所具有的有益效果是：
本发明中燃气与空气通过自预热结构预热，自预热结构可对燃烧器进行保温，减少热量散失，提高能源利用效率。
本发明中利用多孔介质良好的蓄热导热特性，能加强烟气与水的换热效率，实现均衡供热，同时在多孔介质层负载耐高温催化剂，可以有效的减少污染物排放。
本发明相对于传统热水加热方式，由于将蓄热室从多孔介质燃烧室分隔开，这样可以避免换热管由于长期处于高温燃烧而出现破裂，可以延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1.出口温度传感器；2.冷水进口阀；3.冷水入口；4.螺旋换热管；5.保温材料；6.多孔介质小球；7.凝水引出管；8.第一空气电磁阀；9.第一燃气流量控制器；10.燃气进气口；11.螺旋叶片；12.10PPI多孔介质催化层；13.40PPI多孔介质层；14.空气预热管道；15.气体整流器；16.空气进气口；17.空气流量控制器；18.自预热预混室；19.电磁点火电极；20.燃气预热管道；21.第二燃气流量控制器；22.第二空气电磁阀；23.双多孔介质催化燃烧室；24.支撑板；25.热水出口；26.热水出口阀；27.出口温度传感器；28.多孔介质蓄热室；29.尾气散热出口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。
如图1所示，一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，包括自预热预混室18、双多孔介质催化燃烧室23和多孔介质蓄热室28，所述自预热预混室18和所述双多孔介质催化燃烧室23通过气体整流器15相连通，所述双多孔介质催化燃烧室23内设有两层多孔介质催化层，所述多孔介质催化燃烧室23和所述多孔介质蓄热室28通过管道相连通。
所述自预热预混室18连接有两根燃气进气管道和一根空气进气管道，燃气进气管道与燃气预热管道20相连通，空气进气管道与空气预热管道14相连通，所述燃气进气管道上设有燃气流量控制器，燃气流量控制器控制燃气的进气量。所述空气进气管道上设有空气流量控制器17，空气流量控制器17控制空气的进气量，所述空气进气管道与空气预热管道14的连接处设有空气电磁阀,所述燃气预热管道20和空气预热管道14内设有螺旋叶片11。
燃气通过燃气进气管道上的燃气进气口进入，通过第一燃气流量控制器9和第二燃气控制器21调节燃气流量，经过燃气预热管道20进入自预热预混室18中。空气通过空气预热管道14进入到自预热预混室18内，打开第一空气电磁阀8与第二空气电磁阀22，经空气预热管道14进入自预热预混室18中，其中螺旋叶片11对气体进行导流。预热管道通过燃烧室内壁的辐射和导热对气体进行预热，同时对燃烧室具有保温作用，减少热量散失，使燃烧温度更高，提高能量利用效率。预混气体通过气体整流器15进入双多孔介质催化燃烧室23中进行催化燃烧。
所述多孔介质蓄热室28内填充有直径6mm的多孔介质小球6，所述螺旋换热管4穿过多孔介质蓄热室28，多孔介质小球6包覆螺旋换热管4，所述螺旋换热管4的进口端设有冷水进口阀2，出口端设有热水出口阀26，所述螺旋换热管4的进口端设有进口温度传感器1，出口端设有出口温度传感器27。
所述多孔介质蓄热室28的外部包覆有保温材料5，多孔介质蓄热室28的上部设置有尾气散热出口29。所述多孔介质蓄热室28的底部设有支撑板24，支撑板24支撑多孔介质小球6，支撑板24位于管道的上方，支撑板为粗格栅板，气体可以通过。所述多孔介质蓄热室28的底部设有凝水引出管7。
所述双多孔介质催化燃烧室23内部设置有两个相同的多孔介质燃烧腔，所述多孔介质燃烧腔内设有下层多孔介质层和上层多孔介质层，下层多孔介质层和上层多孔介质层之间的交接处设有电磁点火电极19，多孔介质燃烧腔位于气体整流器15的上方。多孔介质燃烧腔内填充双层多孔介质层，其材料为均匀孔隙率80%的氧化铝泡沫陶瓷，上层多孔介质层内设有催化剂。
所述下层多孔介质层为40PPI氧化铝泡沫陶瓷，用于预混气体的预热，所述上层多孔介质层为10PPI氧化铝泡沫陶瓷，用于稳定多孔介质催化燃烧。所述催化剂为高温的催化剂钙钛矿，催化剂负载在10PPI氧化铝泡沫陶瓷内，10PPI多孔介质层12负载耐高温催化剂钙钛矿，能有效降低污染物CO与NOX排放。预热的燃气在40PPI多孔介质层13、10PPI多孔介质层12的交界处被电磁点火电极19点燃，燃气稳定燃烧在交界面处。燃烧高温烟气通过管道口进入多孔介质蓄热室28，冷水通过冷水进口阀2进入螺旋换热管4内，经过换热加热后从热水出口阀26流出，同时燃烧尾气烟气从尾气散热出口29排出。
燃烧控制系统与进口温度传感器1、出口温度传感器27、空气电磁阀、燃气流量控制器相连接。进口温度传感器1和出口温度传感器27用于监测热水的温度，将温度信号实时反馈给燃烧控制系统。当热水温高于达到设定值，第二空气电磁阀22、第二燃气流量控制器21关闭，通过降低第二燃气流量和空气流量来调节高温烟气的换热量，维持出口热水温度。当温度低于设定值时，通过开启第二空气电磁阀22与第二燃气流量控制器21来提高烟气换热量，继而提高出水口的热水温度。如此循环直到达到热水出口设定温度，从而达到节能效果并可持续供热。
本发明通过预热结构与多孔介质催化燃烧相结合，减少热量散失，保证燃气稳定、充分地燃烧，同时催化燃烧可降低污染物排放。此外，多孔介质燃烧室与蓄热室分离的设计延长了热水器使用寿命，实现经济节能安全的高效利用。

Claims (10)

1.一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，包括自预热预混室（18）、双多孔介质催化燃烧室（23）和多孔介质蓄热室（28），其特征在于：所述自预热预混室（18）和所述双多孔介质催化燃烧室（23）通过气体整流器（15）相连通，所述双多孔介质催化燃烧室（23）内设有两层多孔介质催化层，所述多孔介质催化燃烧室（23）和所述多孔介质蓄热室（28）通过管道相连通。
2.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述自预热预混室（18）连接有燃气进气管道和空气进气管道，燃气进气管道与燃气预热管道（20）相连通，空气进气管道与空气预热管道（14）相连通，所述燃气进气管道上设有燃气流量控制器，所述空气进气管道上设有空气流量控制器（17），所述空气进气管道与空气预热管道（14）的连接处设有空气电磁阀。
3.如权利要求2所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述燃气预热管道（20）和空气预热管道（14）内设有螺旋叶片（11）。
4.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述多孔介质蓄热室（28）内填充有多孔介质小球（6），所述螺旋换热管（4）穿过多孔介质蓄热室（28），多孔介质小球（6）包覆螺旋换热管（4），所述螺旋换热管（4）的进口端设有冷水进口阀（2），出口端设有热水出口阀（26）。
5.如权利要求4所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述螺旋换热管（4）的进口端设有进口温度传感器（1），出口端设有出口温度传感器（27）。
6.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述多孔介质蓄热室（28）的底部设有凝水引出管（7）。
7.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述多孔介质蓄热室（28）的外部包覆有保温材料（5），多孔介质蓄热室（28）的上部设置有尾气散热出口（29）。
8.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述多孔介质蓄热室（28）的底部设有支撑板（24），支撑板（24）支撑多孔介质小球（6），支撑板（24）位于管道的上方。
9.如权利要求1所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述双多孔介质催化燃烧室（23）内部设置有两个相同的多孔介质燃烧腔，所述多孔介质燃烧腔内设有下层多孔介质层和上层多孔介质层，下层多孔介质层和上层多孔介质层之间的交接处设有电磁点火电极（19），多孔介质燃烧腔位于气体整流器（15）的上方，上层多孔介质层内设有催化剂。
10.如权利要求9所述的一种自预热式多孔介质催化燃烧热水装置，其特征在于：所述下层多孔介质层为40PPI氧化铝泡沫陶瓷，所述上层多孔介质层为10PPI氧化铝泡沫陶瓷，所述催化剂为高温的催化剂钙钛矿，催化剂负载在10PPI氧化铝泡沫陶瓷内。
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