CN1472472A - 预热、预混式高效节能燃气燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预热、预混式高效节能燃气燃烧器。它包括燃气喷嘴，与燃气输送管、上风门及下风门连接；预热混合喷射器，与呼吸风门连接；呼吸风门与上风门通过罩筒连接。该燃烧器能使燃气与空气分级预热、分级预混，高速喷射到炊具底部旋风混合燃烧，充分地利用了燃气喷出的动能及燃烧反应的化学能。

Description

预热、预混式高效节能燃气燃烧器

本发明属于燃气燃烧器，具体涉及预热、预混式高效节能燃气燃烧器。

燃气燃烧器是燃气用具中最重要的部件，通常采用的燃气燃烧器由燃气喷嘴、引射器、燃烧器头部、火盖、调节风门等组成。燃气在一定的压力下以一定的流速从喷嘴流出，进入吸气收缩管，一次空气也从燃气喷嘴周围靠燃气的引射器造成的真空同时被吸入；在引射器内燃气和空气充分进行能量交换并充分混合均匀后，流入燃烧器头部，燃气——空气混合物最后由头部火孔喷出，一经点燃，与空气进行第二次混合，形成有明显内外锥体的蓝色火焰。其一，燃烧器引射器由燃气喷嘴、吸气收缩管、混合管、扩散管构成，整个燃烧器体积较大，结构笨重，火焰分散；在燃烧过程中，火盖温度较高，散失了很大一部分热量。其二，燃烧不充分，燃烧的气体未经预热，导致化学反应不充分，其CO含量较高，影响热效率。其三，动力消耗大，在引射器末端形成所需的剩余压力，用来克服气流在燃烧器头部的阻力损失，使燃气——空气混合物在火孔出口获得必要的速度；由于在火孔之前已经消耗掉较多的动能，火焰速度慢、高度低，与炊具有一定的距离，损耗了一部分热量。其四，使用寿命短，火焰在燃烧器表面燃烧，火盖、燃烧器头部、引射器等长期承受高温，易产生积炭及锈蚀，堵塞火孔，减少了燃烧器的使用寿命。

本发明的目的在于提供一种预热、预混式高效节能燃气燃烧器。它能够充分利用燃气喷出的动能及燃烧反应的化学能；燃烧稳定，即当燃气压力和热值在正常范围内波动时，不发生回火或脱火现象；燃烧完全，燃烧中有毒物质少，噪音小；结构紧凑，安全、可靠、耐用，成本低廉。

为了实现本发明的目的，发明人提出如下技术方案：它包括燃气喷嘴，与燃气喷嘴相连的燃气输送管及上风门、下风门；预热混合喷射器，与呼吸风门连接；上风门与呼吸风门通过罩筒连接。

该燃气燃烧器能使燃气和空气分级预热，分级混合，并高速喷射到炊具底部旋风混合燃烧；燃烧充分，热量集中，大大提高了燃气的利用率。

该燃气燃烧器的工作原理：

燃气燃烧器点火工作时，上部呼吸风门及预热混合喷射器温度较高，其热量就会进行传导、对流和辐射。预热混合喷射器由导热系数较大的材料组成，热传导快，其中部有空气引入孔，减少了向下部的热传导，因此，下部一级预热混合管温度较低，上部二级预热混合管温度较高。罩筒由薄壁圆管制成，减少了向下部的热传导。由于对流的作用以及燃气喷射动能，燃气和空气在罩筒及预热混合喷射器内自下而上流动，同时与预热混合喷射器及罩筒进行热交换；逐步预热的同时，也降低了燃烧器下部的温度。以上热交换过程达到动态平衡时，燃烧器上部温度较高，而下部基本处于常温状态。

燃气由燃气喷嘴的燃气喷射孔喷出，燃气喷嘴决定了燃气流量，并将燃气的静压转化为动能，从而引射一定的一次空气量。一次混合后的气体进入一级预热混合管初始预热，气体遇高温体积膨胀，加速运动；在预热混合喷射器中部，由于高速燃气流引射产生负压，空气再次由空气引入孔进入预热混合喷射器；混合气体进入二级预热混合管，顶部喷火孔环状布置，中间起阻挡作用，部分动能转化为静压力，气体呈紊流状态，增加了换热能力，再次预热混合后的气体由喷火孔喷出，直达炊具底部燃烧。

燃烧所需空气由燃气喷嘴的空气引入孔进入一部分，由上风门、下风门进入一部分(其大小由上风门与下风门进风口重合的多少来调节)，与预热混合喷射器进行热交换；预热的空气由预热混合喷射器中部空气引入孔进入一部分，进行二次混合。呼吸风门及上风门、下风门对罩筒内空气量及空气压力进行调整，在上风门、下风门固定时，呼吸风门对罩筒内空气量又能作有效的调节：罩筒内空气流量过大时，由呼吸风门呼出空气参与燃烧；当罩筒内空气不足时，由呼吸风门吸入空气，参与混合燃烧。呼吸风门由环状布置的缝隙式进出风口构成，且进出风口与平面成一定的角度布置，改变了空气流动方向，使空气呈旋风状态，加强了混合燃烧的效果。

充分利用了燃气喷射的动能。燃气输送管将燃气输送至燃气喷嘴，燃气喷嘴直接设于燃烧器头部下面；燃气喷射的动能来自于燃气自身静压力通过燃气喷嘴产生的动能(速度)，燃烧器的罩筒上下因温差发生对流而产生动力(压差)；由于燃气从燃气喷嘴至喷火孔喷出，预热混合过程路径较短，消耗动能少，因此混合气体具有较高的动能，能高速喷射至炊具底部。

热量损失少。燃烧器采用燃气输送管将燃气直接输送到燃烧器头部，结构紧凑，体积小，与空气接触面小，减少了热量损失；罩筒采用薄壁管制作，阻止了热量向燃烧器下部传导，预热混合喷射器置于罩筒内部，防止了预热混合喷射器中热量向周围散失；预热混合过程中，气体从下至上进行预热，充分利用了余热，降低了燃烧器下部的温度，燃气输送管、喷嘴、上风门及下风门基本上在常温下工作，减少了热量的损失。

充分利用了燃气燃烧的化学能。预热使活化分子数增加，同时对高分子起裂解作用，使燃气和空气混合物的初始温度较高，在燃烧前就具备了一定的物理热量，因而燃烧温度会提高，反应充分。燃烧反应过程要经过许多个中间步骤，例如：甲烷裂解成炭和氢，氢和氧生成氢氧原子团，氢氧原子团再与氧生成水；碳与氧生成一氧化碳，一氧化碳再与氧生成二氧化碳等；当所需要的环境条件适宜并能得到足够的氧气时，甲烷的燃烧反应就会顺利地经过各个中部步骤而生成最终产物二氧化碳和水，所有甲烷都参加了反应，而生成物中又不含中间产物——黑烟和积炭，甲烷就被空气燃烧；反之，当燃烧时，得不到所需要的足够空气量，燃烧反应停止在某个中间步骤上而不能生成最终燃烧产物，出现黄焰，甚至冒黑烟，它不仅熏黑炊具，浪费燃气，而且还会产生一氧化炭。燃烧器在燃烧过程中，在预热混合喷射器中部增加了空气引入孔，呼吸风门对空气量进行了有效的调节，喷出的气体由多孔环状高速喷出，增大了与空气的接触面，保证了燃烧所需要的空气量，使燃烧反应顺利地经过各个中部步骤而生成最终产物。

有利于环保，节约资源。反应充分，减少了有害气体的产生；多孔喷射，减少了单个火孔的功率，发出较小的噪音。燃烧器头部温度较低，不易积碳及锈蚀；顶部火孔环状布置，中间具有保洁功能，异物不易掉入燃烧里堵塞喷嘴，经久耐用。

图1   燃气喷嘴结构图

图2   燃气喷嘴A——A剖面图

图3   燃气喷嘴B——B剖面图

图4   预热混合喷射器结构图

图5   预热混合喷射器C——C剖面图

图6   预热混合喷射器D——D剖面图

图7   上风门结构图

图8   上风门E——E剖面图

图9   下风门结构图

图10  下风门F——F剖面图

图11  呼吸风门(正面)结构图

图12  呼吸风门(反面)结构图

图13  呼吸风门G——G剖面图

图14  呼吸风门H——H剖面图

图15  罩筒结构图

图16  罩筒I——I剖面图

图17  燃气输送管结构图

图18  使用状态(正视)图

图19  使用状态(俯视)图

实施例

如图1燃气喷嘴由1个燃气喷射孔与6个空气引入孔组成，与燃气输送管、上风门及下风门连接。燃气喷射孔的大小由燃气的热负荷确定。

如图4预热混合喷射器由一级预热混合管(下部)、8个空气引入孔(中部)、二级预热混合管(上部)、10个环状布置的喷火孔(顶部)组成，与呼吸风门连接。空气引入孔(中部)、环状布置的喷火孔(顶部)的数量及大小由其计算的总面积来调整。

如图7上风门，如图9下风门均由两个对称布置的进风口组成，上风门与下风门以喷嘴为轴上下连接，上风门与罩筒连接。

如图11、如图12呼吸风门由15个环状布置的缝隙式进出风口组成，且进出风口与平面成一定的角度布置(如图14)，与预热混合喷射器及罩筒连接。缝隙式进出风口的数量及大小由其计算的总面积来调整。

如图15罩筒由薄壁圆管制成，与呼吸风门、上风门连接。

如图17燃气输送管的一端与燃气喷嘴连接，另一端与燃具连接。

燃气燃烧器安装在灶具上的使用状态如图18、如图19所示。将燃气输送管弯曲，使燃烧器头部固定在燃烧器具恰当位置。

Claims (6)

1.预热、预混式高效节能燃气燃烧器，它包括燃气喷嘴、预热混合喷射器，其特征在于燃气喷嘴与上风门、下风门及燃气输送管连接，预热混合喷射器与呼吸风门相连接，呼吸风门及上风门通过罩筒连接。

2、如权利要求1所述预热、预混式高效节能燃气燃烧器，其特征在于喷嘴由1个燃气喷射孔，6个空气引入孔组成。

3、如权利要求1所述预热、预混式高效节能燃气燃烧器，其特征在于上风门、下风门均由对称布置的两个进风口组成，以喷嘴为轴，上下连接。

4、如权利要求1所述预热、预混式高效节能燃气燃烧器，其特征在于预热混合喷射器由一级预热混合管(下部)、空气引入孔(中部)、二级预热混合管(上部)、环状布置的喷火孔(顶部)组成。

5、如权利要求1所述预热、预混式高效节能燃气燃烧器，其特征在于呼吸风门由环状布置的缝隙式进出风口组成，且进出风口与平面成一定角度布置。

6、如权利要求1所述预热、预混式高效节能燃气燃烧器，其特征在于罩筒由薄壁圆管制成。

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