CN204593874U - 一种烟气回流装置及设有该烟气回流装置的燃气采暖热水炉 - Google Patents

一种烟气回流装置及设有该烟气回流装置的燃气采暖热水炉 Download PDF

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本实用新型公开一种烟气回流装置,包括烟气通道,在构成烟气通道的通道壁上设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽;具有结构简单、安装便捷、造价低廉,降低燃气采暖热水炉的NOx生成的优点;还公开了一种燃气采暖热水炉,包括热水炉本体、排烟通道,热水炉本体内设有大气式燃烧器、燃烧室和风机,排烟通道壁的外侧形成有进气通道,排烟通道上设有前述烟气回流装置,排烟通道内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽进入进气通道与新鲜空气混合,回流至热水炉本体内的大气式燃烧器进行二次燃烧;具有结构简单,造价低廉,降低NOx生成的优点;还公开了一种将烟气回流装置直接设置在排烟通道壁上的燃气采暖热水炉,结构更为简单。

Description

一种烟气回流装置及设有该烟气回流装置的燃气采暖热水炉
技术领域
本实用新型涉及燃气采暖热水炉领域,尤其是一种用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置及设有该烟气回流装置的燃气采暖热水炉。
背景技术
随着人民生活水平的提高及国内房地产产业的迅猛发展,利用燃气采暖热水炉获取热水的技术得到了广泛应用和快速发展,燃气采暖热水炉越来越多地应用于北方居民采暖。近年来,国家及地方的环保排放标准的日趋严格,对降低各种污染气体的排放量,已显的更为紧迫。北京市已经对燃气采暖热水炉的氮氧化物(氮氧化物用化学式NOx表示)的排放浓度提出更高的要求。
燃气燃烧过程氮氧化物的生成机理:
    燃气燃烧生成的NOx主要为热力型NOx及快速型NOx;其中快速型NOx是在高温条件下,空气中的氮气与燃料中的碳氢离子团反应生成的NOx,快速型NOx生成量很少,一般占总NOx生成量的5%以下;热力型NOx是指空气中的N2在高温条件下氧化生成的氮氧化物,其主要成分是NO,其反应原理如下:
    O + N2→NO +N              (1)
N + O2 → NO +O             (2)
影响NO生成的主要因素为燃烧温度、氧气浓度及烟气在高温区停留时间;热力型NOx随着燃烧温度的升高,NOx生成量急剧升高,燃烧温度在1500℃左右时,温度每升高l00℃,反应速度将增大6-7倍;过量空气系数对热力型NOx的影响也是非常明显的,热力型NOx生成量与氧浓度的平方根成正比,即氧浓度增大,在较高的温度下会使氧分子分解的氧原子浓度增加,从而使热力型NOx的生成量增加;气体在高温区域的停留时间对热力型NOx生成也有影响。
在已有技术中,控制NOx的排放的技术可分为一次措施和二次措施两类:一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量,即低NOx燃烧技术;二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除,即烟气脱硝技术。在燃气采暖热水炉行业不可能采用工艺复杂、成本昂贵的“烟气脱硝技术”。在燃气采暖热水炉行业现在采用的低NOx燃烧技术主要有“低温燃烧技术”和“浓淡燃烧技术”。但两种方案的燃烧设备结构复杂、成本高。
发明内容
本实用新型的任务之一是提供一种结构简单、安装便捷、造价低廉,能够降低燃气采暖热水炉的NOx生成的烟气回流装置;本实用新型的任务之二是提供一种结构简单,造价低廉,能够从降低燃烧的含氧量和降低燃烧温度两方面来降低NOx生成的燃气采暖热水炉。
本实用新型的任务一通过下述技术方案来实现:
一种用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置,其特征在于:所述烟气回流装置包括烟气通道和构成所述烟气通道的通道壁,在所述通道壁上设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽。
其中,烟气回流装置可由一段圆形管构成即圆形管段构成,在圆形管的中部设有一段带有所述贯穿孔或贯穿槽的凸台;烟气回流装置为圆形管结构简单,便于加工与安装,中间设置凸台一方面增加了烟气回流装置的强度,另一方面便于将其与燃气采暖热水炉的排烟通道连接;凸台两侧的圆形管部分与排烟通道连接后,排烟通道一方面与圆形管配合连接,另一方面可与凸台顶接,增加排烟通道与烟气回流装置连接的稳固性,凸台的设置能够增加烟气回流装置两端与排烟通道的气密性。
烟气回流装置还可由一段方形管构成即方形管段构成,在方形管的中部设有一段带有所述贯穿孔或贯穿槽的凸台;此种方形管设计的好处在于:能够防止烟气回流装置设置在排烟通道上时绕排烟通道转动,影响两者连接结构的稳固性与密封性,可以简化烟气回流装置与排烟通道的连接结构,两者能够通过盈配合完成稳固连接;凸台的设置能够增加烟气回流装置的强度和连接结构的稳固性,凸台的设置能够增加烟气回流装置两端与排烟通道的气密性。
烟气回流装置还可由一部分为方形管段一部分为圆形管段连接而成的方圆管构成,方圆管的方形管段和圆形管段之间设有凸台且所述贯穿孔或贯穿槽设在凸台上;此种方圆管设计的好处在于:既能够保证烟气回流装置与排烟通道连接的稳定性,防止两者之间相互转动,另一方面又具有安装便捷性,且圆形管和方形管部分配合,烟气在烟气通道中运行时,烟气通道发生变化,能够形成湍流,防止粉尘富集在烟气回流装置内,阻碍烟气回流,降低回流的低温烟气的温度,使得降低氮氧化物生成的效果更为明显。
烟气回流装置还可直接设置在烟气通道的通道壁上,在所述通道壁上直接设置烟气回流的贯穿孔或贯穿槽。
当然构成烟气回流装置的管体除了上述方形管、圆形管和方圆管外,还可采用其它形式的管体、如三角形、菱形等多边形管、椭圆形管或异形管。
烟气回流装置上的凸台可为凸出的圆柱台或方柱台,在所述凸台的内侧成型为内凹结构,或者所述烟气回流装置设置为均匀的壁厚,凸台的设置能够增加烟气回流装置的强度,方便烟回流装置与排烟通道的连接,另一方面,能够使通过进气通道进入燃气采暖热水炉主体的新鲜空气与回流的烟气充分混合;特别是为圆柱台时,各个方向的新鲜空气与各个方向回流的烟气均匀混合,为方柱台时,新鲜空气进入燃气采暖热水炉主体时,形成湍流,增加新鲜空气与回流烟气的混合均匀度。
本实用新型烟气回流装置的有益效果是:结构简单、安装便捷、造价低廉,能够通过烟气回流降低燃气采暖热水炉的NOx生成。
本实用新型的任务二可通过下述技术方案实现:
一种燃气采暖热水炉,包括热水炉本体、排烟通道,热水炉本体内设有大气式燃烧器、燃烧室和风机,排烟通道壁的外侧形成有进气通道,排烟通道上设有前述烟气回流装置,所述排烟通道内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽进入进气通道与新鲜空气混合,回流至热水炉本体内的大气式燃烧器进行二次燃烧。此种燃气采暖热水炉结构简单,只需在现有燃气采暖热水炉的基础上增加烟气回流装置即可,烟气回流装置设置在排烟通道上,无需设置额外设置烟气回流用管道,造价低廉,安装简便,只需将烟气回流装置设置在排烟通道上即可,能够从降低燃烧的含氧量和降低燃烧温度两方面来降低NOx生成。
本实用新型的任务二还可通过下述技术方案实现:
一种燃气采暖热水炉,包括热水炉本体、排烟通道,热水炉本体内设有大气式燃烧器、燃烧室和风机,排烟通道壁的外侧形成有进气通道,其特征在于:所述排烟通道壁上直接设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽,所述排烟通道内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽进入进气通道与新鲜空气混合,回流至热水炉本体内的大气式燃烧器进行二次燃烧;此种将烟气回流的贯穿孔或贯穿槽直接设置在排烟通道壁上的好处在于,能够进一步简化结构,造价低廉,安装便捷,只需在现有燃气采暖热水炉上增加烟气回流的贯穿孔或贯穿槽即可,无需设置额外的回流管道,即能实现很好的烟气回流效果,降低NOx生成。
本实用新型燃气采暖热水炉的有益效果是:结构简单,造价低廉,能够从降低燃烧的含氧量和降低燃烧温度两方面来降低NOx生成。
附图说明
图1是本实用新型烟气回流装置的结构示意图之一;
图2是本实用新型烟气回流装置的结构示意图之二;
图3是本实用新型烟气回流装置的结构示意图之三;
图4是本实用新型烟气回流装置的结构示意图之四;
图5是包括图1的烟气回流装置的燃气采暖热水炉;
图6是包括图4的烟气回流装置的燃气采暖热水炉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型一种烟气回流装置及设有该烟气回流装置的燃气采暖热水炉作进一步描述:
实施例1:
如图1-6所示,本实用新型一种用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置3,包括烟气通道和构成烟气通道的通道壁,在通道壁上设有于烟气回流的贯穿孔或贯穿槽301,贯穿孔或贯穿槽301包括至少一个,燃气采暖热水炉产生的烟气能够在通过排烟通道2排出外界的过程中经贯穿孔或贯穿槽301进入进气通道104,贯穿孔或贯穿槽301包括至少一个,图1-4示出了贯穿孔或贯穿槽301包括多个的情形,烟气回流装置3可以是独立于排烟通道2并与之固定连接的结构,如图1-3所示,也可是直接设置在排烟通道2上的结构,如图4所示。其中贯穿孔或贯穿槽301可以设置在烟气回流装置3的侧边和/或两端,图2和图3示出了贯穿孔或贯穿槽301设置在烟气回流装置3的两端的情况,图1示出了贯穿孔或贯穿槽301设置在烟气回流装置3的侧边的情况。
优选烟气回流装置3由一段管体303构成,管体303的中部设有一段凸台302;其中凸台302两侧的管体部分均为圆形管/方形管,或者凸台302两侧的管体部分别为圆形管和方形管(即方圆管);当然凸台302两侧的管体部分也可为其它形状的管体,只要能够让烟气通过即可,如三角形、菱形等多边形管、椭圆形管或异形管,图1为凸台302两侧的管体部分均为圆形管的结构,图2是凸台302一侧的管体部分为方形管的结构。
烟气回流装置3上的凸台302可为凸出的圆柱台、方柱台或者其它便于安装到燃气采暖热水炉本体1内或排烟通道2上的能够将烟气回流入进气通道104内的结构,图1的凸台302为圆柱台,图2和图3是方柱台。在前述凸出的圆柱台或方柱台的内侧成型为内凹结构,或者所述烟气回流装置设置为均匀的壁厚,这样,在凸台的位置处,且相对于圆形管/方形管的内侧管壁面形成有一圈凹槽,该圈凹槽形成的空腔有利于烟气在此混合或集纳,烟气然后再从贯穿孔或贯穿槽处流出。前述凸台302两侧的管体部分均为圆形管或方形管即凸台302两侧的管体为圆形管段或方形管段。
实施例2:
如图5-6所示,一种燃气采暖热水炉包括热水炉本体1、排烟通道2,热水炉本体1内设有大气式燃烧器101、燃烧室102和风机103,排烟通道壁的外侧形成有进气通道104,排烟通道2上设有前述实施例1述及的烟气回流装置3,排烟通道2内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽301进入进气通道104与新鲜空气混合,回流至热水炉本体1内的大气式燃烧器101进行二次燃烧。
图5示出了烟气回流装置为独立于排烟通道2的结构的情形;图6示出了排烟通道壁上直接设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽301的情形。
以下以本实用新型应用于燃气采暖热水炉时为例,说明本实用新型燃气采暖热水炉的烟气回流装置降低NOx生成的原理为:
如图5和图6所示,第一箭头A指示的方向为空气(新鲜空气、混有低温烟气的新鲜空气)的流动方向,第二箭头B指示的方向为低温烟气回流的方向,第三箭头C指示的方向为低温烟气排出的方向,第四箭头D指示的方向为燃气经管道进入大气式燃烧器101的方向,第五箭头E指示的方向为水在水管105中的流动方向;燃气采暖热水炉开始工作,在风机103作用下,排烟通道2内形成微正压,进气通道104内形成微负压,燃气采暖热水炉外的新鲜空气经进气通道104被吸进热水炉本体1内,进入大气式燃烧器101,助燃燃气,形成高温烟气,高温烟气经能够与水管105进行热交换的主换热器106进行热交换后形成低温烟气,低温烟气在经排烟通道2向炉外排放过程中,一部分低温烟气通过回流装置3的贯穿孔或贯穿槽301进入进气通道104与新鲜空气混合后,形成新的助燃空气,重新回流入大气式燃烧器101进行二次燃烧,另一部分低温烟气则排出室外。
根据氮氧化物生成的机理,影响NOx生成的主要因素为燃烧温度、氧气浓度及烟气在高温区停留时间,显然本实用新型燃气采暖热水炉通过将烟气回流装置3设置在排烟通道2上,一方面在助燃的新鲜空气中掺混部分低温烟气,降低其含氧量,另一方面由于进入燃烧室102的低温助燃空气量增多,降低了燃烧室的温度,在这两个因素的共同作用下,燃气燃烧过程产生的NOx显著减少。
燃气采暖热水炉一般采用大气式燃烧,没有采用烟气回流装置3的燃气采暖热水炉NOx排放含量很高,在燃用天然气时NOx排放浓度可达140-220ppm。经实验证明,设置有本实用新型烟气回流装置的燃气采暖热水炉,可使NOx的生成量降低40%左右。

Claims (7)

1.一种用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置,其特征在于:所述烟气回流装置包括烟气通道和构成所述烟气通道的通道壁,在所述通道壁上设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽。
2.根据权利要求1所述用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置,其特征在于:所述烟气回流装置由方形管段或圆形管段构成,在所述方形管段或圆形管段的中部设有凸台或没有凸台,且所述贯穿孔或贯穿槽设在凸台上或直接设在管段上;或者烟气回流装置由一部分为方形管段一部分为圆形管段连接而成的方圆管构成,方圆管的方形管段和圆形管段之间设有凸台或没有凸台,且所述贯穿孔或贯穿槽设在凸台上或贯穿孔、槽直接设在管段上。
3.根据权利要求2所述用于降低燃气采暖热水炉的氮氧化物生成的烟气回流装置,其特征在于:所述凸台为凸出的圆柱台或凸出的方柱台,在所述凸台的内侧成型为内凹结构,或者所述烟气回流装置设置为均匀的壁厚。
4.一种燃气采暖热水炉,包括热水炉本体、排烟通道,热水炉本体内设有大气式燃烧器、燃烧室和风机,排烟通道壁的外侧形成有进气通道,其特征在于:所述排烟通道上设有烟气回流装置,烟气回流装置上设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽,所述排烟通道内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽进入进气通道与新鲜空气混合,回流至热水炉本体内的大气式燃烧器进行二次燃烧。
5.根据权利要求4所述一种燃气采暖热水炉,其特征在于:所述烟气回流装置由方形管段或圆形管段构成,在所述方形管段或圆形管段的中部设有凸台或没有凸台,且所述贯穿孔或贯穿槽设在凸台上或直接设在管段上,
或者烟气回流装置由一部分为方形管段一部分为圆形管段连接而成的方 圆管构成,方圆管的方形管段和圆形管段之间设有凸台或没有凸台,且所述贯穿孔或贯穿槽设在凸台上或直接设在管段上。
6.根据权利要求5所述一种燃气采暖热水炉,其特征在于:所述凸台为凸出的圆柱台或凸出的方柱台,在所述凸台的内侧成型为内凹结构,或者所述烟气回流装置设置为均匀的壁厚。
7.一种燃气采暖热水炉,包括热水炉本体、排烟通道,热水炉本体内设有大气式燃烧器、燃烧室和风机,排烟通道壁的外侧形成有进气通道,其特征在于:所述排烟通道壁上直接设有烟气回流的贯穿孔或贯穿槽,所述排烟通道内的部分烟气通过贯穿孔或贯穿槽进入进气通道与新鲜空气混合,回流至热水炉本体内的大气式燃烧器进行二次燃烧。
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