CN209944761U - 一种新型燃烧系统及燃气热水装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型燃烧系统及燃气热水装置，包括燃烧装置以及设置于燃烧装置的进气口的风机，所述燃烧装置设置有混气腔和燃烧板，所述燃烧板设置，于混气腔上，所述燃烧板上设置有多个微细小孔，所述混气腔连接进气口，所述进气口上设置有叶轮，通过在风机和燃烧器连接，且在燃烧室的进气口设置叶轮来提高燃气和空气的混合度，同时通过风机向燃烧室内鼓风，提高燃烧室内的氧浓度，降低氮氧化物的产生同时可以提高燃烧板的微细小孔的出气速度，使得出气速度大于燃烧速度，有效防止回火，同时改变了传统燃烧器的结构，极大降低了燃气热水器和壁挂炉的内部空间，提高燃烧效率，降低一氧化碳和氮氧化物的产生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型燃烧系统及燃气热水装置。
背景技术
氮氧化物是常见的空气污染物，通常指一氧化氮和二氧化氮，常以N02表示。一氧化氮是一种无色无味的气体，微溶于水。在空气中能迅速变为二氧化氮。二氧化氮有刺激性，在室温下为红棕色，具有较强的腐蚀性和氧化性，易溶于水，在阳光作用下能形成NO及03。在氮氧化物高污染区(空气中氮氧化物质量浓度约在0.20mg/m3)儿童肺功能和呼吸系统疾病发病率均相对较高。国外调查表明，使用煤气家庭患有呼吸系统症状和疾病的儿童比例增加，且儿童肺功能明显降低。氮氧化物对人体产生危害作用的阈质量浓度为0.31～0.62mg/m3。
氮氧化物生成机理：烟气中的NOx主要是NO，约占90％左右，排入大气后部分再氧化成NO2，故研究NOx的生成机理，主要是研究 NO的生成机理。NO的生成形式有燃料型、温度型和快速温度型三种。燃烧过程生成的NO，主要是温度型NO(T—NO)，还有一部分快速温度型NO(P—NO)，亦称瞬时NO。T—NO生成机理：T—NO是空气中的氮气和氧气在高温下生成的，其生成机理是由前苏联科学家 Zeldvich于1964年提出的。当燃气和空气的混合气燃烧时，生成NO 的主要反应过程化学反应如下：
N2+O＝NO+N
N+O2＝NO+O⑵
按动力学方程和Zeldvich的实验结果，NO的生成速度可以表示为：
⑶式中：[NO]，[N2]，[O2]－NO，N2，O2的浓度(gmol/cm2)
t一时间(s)
T一反应绝对温度(K)
R一通用气体常数(J/gmol.K)
对氧气浓度大，燃料少的预混合火焰，用(3)式计算的NO生成量，其计算结果与实际结果相当一致。但在小于化学当量比，即燃料过浓时，还存在下述反应：
N+OH＝NO+H
从(3)式可知，NO生成速度与T、[N2]、[O2]有关，由于燃气在空气中燃烧时，氮气浓度变化很小，故[N2]对NO生成速度影响很小，(3) 式中[O2]取决于燃烧过程中燃气与空气的当量比，所以燃烧过程的温度及当量比对NO的生成影响很大，当燃烧温度低于1500摄氏度时， T—NO生成量极少，当燃烧温度高于1500摄氏度时，T—NO生成量明显增大。温度每增加100K，NO生成速度约增大5倍，NO的生成量在燃料过多时，随氧气浓度增大而成比例增大。燃烧温度在当量比等于1附近出现最大值，相应的NO速度也达到最大值。在过量空气系数远离1时，NO的生成速度将急剧降低。同时NO的生成量随烟气在高温区内的停留时间增加而增大。另外，由于(1)式即原子氧O和氮分子N，反应的活化能比原子氧和燃料中可燃成分反应的活化能大，故NO的生成速度比燃烧反应慢，所以在火焰中不会生成大量的NO，NO 的生成过程是在火焰带的后端进行的，也就是说在火焰下游大量生成的。综上所述，影响T—N0生成的主要因素是温度、氧气浓度和停留时间。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术上的不足之处，提供一种新型燃烧系统及燃气热水装置，通过在风机和燃烧器连接，且在燃烧室的进气口设置叶轮来提高燃气和空气的混合度，同时通过风机向燃烧室内鼓风，提高燃烧室内的氧浓度，降低氮氧化物的产生同时可以提高燃烧板的微细小孔的出气速度，使得出气速度大于燃烧速度，有效防止回火，同时改变了传统燃烧器的结构，极大降低了燃气热水器和壁挂炉的内部空间，提高燃烧效率，降低一氧化碳和氮氧化物的产生。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案：
一种新型燃烧系统，包括燃烧装置以及设置于燃烧装置的进气口的风机，所述燃烧装置设置有混气腔和燃烧板，所述燃烧板设置，于混气腔上，所述燃烧板上设置有多个微细小孔，所述混气腔连接进气口，所述进气口上设置有叶轮。
于一个或多个实施例中，所述燃烧板上设置有多个方格，相邻两方格之间设置有凹槽，所述微细小孔设置于所述方格上。
于一个或多个实施例中，所述微细小孔包括第一气孔和第二气孔，所述第一气孔孔径大于所述第二气孔孔径，所述第一气孔的数量远小于第二气孔的孔径。
于一个或多个实施例中，多个方格中的一个中设置第一气孔以点火，其余方格均设置有第一气孔和第二气孔。
于一个或多个实施例中，所述风机连接阀体，把初步混合的燃气和空气通过进气口送入混气腔中进而二次混合后再从微细小孔喷出，微细小孔的出气端的风速大于混合气体燃烧的速度。
于一个或多个实施例中，所述风机为变频电机。
于一个或多个实施例中，在所述混气腔内还设置有气压传感器，所述气压传感器以及风机还与一控制模块电性连接，该控制模块根据气压传感器的数据控制风机的转速以使得微细小孔出气端的风速大于混合气体燃烧的速度。
于一个或多个实施例中，所述燃烧装置上方还设置有燃烧腔，所述燃烧腔的侧面上设置有点火针，所述点火针靠近均设置第一气孔的方格。
于一个或多个实施例中，所述燃烧腔上方设置有热交换器，所述热交换器的集烟罩上设置有氧含量传感器，其还设置有控制模块，该控制模块分别与氧含量传感器以及风机电性连接，该控制模块根据氧含量传感器反馈的氧含量数据控制风机的转速。
于一个或多个实施例中，所述燃烧腔的侧板采用保温材料做成，所述热交换器设置于燃烧腔的上方。
一种燃气热水装置，包括上述的新型燃烧系统。
有益效果：本实用新型提供一种新型燃烧系统及燃气热水装置，通过在风机和燃烧器连接，且在燃烧室的进气口设置叶轮来提高燃气和空气的混合度，同时通过风机向燃烧室内鼓风，提高燃烧室内的氧浓度，降低氮氧化物的产生同时可以提高燃烧板的微细小孔的出气速度，使得出气速度大于燃烧速度，有效防止回火，同时改变了传统燃烧器的结构，极大降低了燃气热水器和壁挂炉的内部空间，提高燃烧效率，降低一氧化碳和氮氧化物的产生。
附图说明
图1为本实用新型实施例新型燃烧系统的结构示意图。
图2为本实用新型实施例新型燃烧系统的拆分结构示意图。
图3为本实用新型实施例新型燃烧系统的燃烧板结构示意图。
图4为本实用新型实施例新型燃烧系统的燃烧板的部分放大结构示意图。
图5为本实用新型实施例新型燃烧系统的混气腔结构示意图。
图6为本实用新型实施例新型燃烧系统的另一侧面结构示意图。
图7为本实用新型实施例新型燃烧系统的控制模块的控制框架图。
具体实施方式
如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：
实施例：
参见附图1－7，一种新型燃烧系统，包括燃烧装置1以及设置于燃烧装置1的进气口的风机2，所述燃烧装置1设置有混气腔11和燃烧板12，所述燃烧板12设置于混气腔11上，所述燃烧板12上设置有多个微细小孔121，所述混气腔11连接进气口，所述进气口上设置有叶轮13，风机2的进气口吸入空气和燃气形成混合气体，混合气体在风机的作用下送至进风口经过叶轮13的转动和搅拌进行第二次混合并送至混气腔11内进行第三次混合后以提高燃烧效率，使得燃气燃烧完全，通过风机2对燃烧器1内鼓风，提高燃气的速度使得燃气的速度大于燃气的燃烧速度从而防止回火，同时燃烧板12在然后过程中被风机2的风快速的带走热量使得燃烧板12处的温度降低到1500摄氏度以下，避免高温燃烧产生氮氧化物，同时燃烧后的烟气在风机2的作用下降低了停留在高温区的时间，通过风机2对混气腔11内鼓气，提高了混合气体中氧气的比例使得氧气与燃气比例大于1，从而使得极大地降低氮氧化物的产生。
进一步地，所述燃烧板12上设置有多个方格，相邻两方格之间设置有凹槽123以加强燃烧板12的强度同时留有燃烧板12热胀冷缩的空间，避免燃烧板12因热胀冷缩导致开裂，所述微细小孔121设置于所述方格上。
进一步地，所述微细小孔121包括第一气孔1211和第二气孔1212，所述第一气孔1211孔径大于所述第二气孔孔径1212，所述第一气孔 1211的数量远小于第二气孔1212的孔径，通过不同孔径使得燃气通过量不同，孔径大第一气孔1211的适合大量燃气通过产生大功率，小孔径的第二气孔1212适合小量燃气通过产生小功率，使得燃气燃烧的功率可以从大功率到小功率过渡，满足用户对不同温度的热水的需求。
进一步地，多个方格中的一个中设置第一气孔1211以点火通过第一气孔1211释放大量燃气，便于快速点火，其余方格均设置有第一气孔1211和第二气孔1212以形成多个火点，从而提高燃烧率，避免了都是第一气孔1211下的不完全燃烧和都是第二气孔1212的燃烧后功率不足。
进一步地，所述风机2连接阀体，把初步混合的燃气和空气通过进气口送入混气腔11中进而二次混合在从微细小孔121喷出，微细小孔121的出气端的风速大于混合气体燃烧的速度。
进一步地，所述风机2为变频电机以实现无级变速。
进一步地，在所述混气腔11内还设置有气压传感器，所述气压传感器以及风机2还与一控制模块电性连接，该控制模块根据气压传感器的数据控制风机2的转速以使得微细小孔出气端的风速大于混合气体燃烧的速度以防止回火。
优选地，当气压传感器15的数据小于设定值，控制模块控制风机2提高转速，从而提高微细小孔121的燃气风速避免回火，当气压传感器15的数据大于设定值，控制模块控制风机2减低转速，同时保证微细小孔121的燃气风速略高于燃气燃烧速度，以节能同时避免回火。
进一步地，所述燃烧装置1上方还设置有燃烧腔，所述燃烧腔的侧面上设置有点火针，所述点火针靠近均设置第一气孔1211的方格。
进一步地，所述燃烧腔上方设置有热交换器，所述热交换器的集烟罩上设置有氧含量传感器14，其还设置有控制模块，该控制模块分别与氧含量传感器14以及风机2电性连接，该控制模块根据氧含量传感器14反馈的氧含量数据控制风机2的转速。
通过检测热交换器上的集烟罩的氧含量来调整风机2转速，若氧含量低于设定值，则提高风机2转速，若氧含量高压设定值则降低转速，来使得氧含量与氮含量的浓度比大于1从而降低氮氧化物的产生，同时保证燃烧板的微细小孔的燃气风速大于燃气的燃烧速度以防止回火。
进一步地，所述燃烧腔的侧板采用保温材料做成以降低烟气热量的损失，所述热交换器设置于燃烧腔的上方，该热交换器上设置有多个热交换片，该热交换片上穿接有水管以进行热交换。
一种燃气热水装置，包括上述的新型燃烧系统，所述燃气热水装置为燃气热水器或者壁挂炉。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型燃烧系统，其特征在于，包括燃烧装置以及设置于燃烧装置的进气口的风机，所述燃烧装置设置有混气腔和燃烧板，所述燃烧板设置于混气腔上，所述燃烧板上设置有多个微细小孔，所述混气腔连接进气口，所述进气口上设置有叶轮。
2.根据权利要求1所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述燃烧板上设置有多个方格，相邻两方格之间设置有凹槽，所述微细小孔设置于所述方格上。
3.根据权利要求2所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述微细小孔包括第一气孔和第二气孔，所述第一气孔孔径大于所述第二气孔孔径，所述第一气孔的数量远小于第二气孔的孔径。
4.根据权利要求3所述的新型燃烧系统，其特征在于，多个方格中的一个中设置第一气孔以点火，其余方格均设置有第一气孔和第二气孔。
5.根据权利要求1所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述风机连接阀体，把初步混合的燃气和空气通过进气口送入混气腔中进而二次混合后再从微细小孔喷出，微细小孔的出气端的风速大于混合气体燃烧的速度，所述风机为变频电机。
6.根据权利要求1所述的新型燃烧系统，其特征在于，在所述混气腔内还设置有气压传感器，所述气压传感器以及风机还与一控制模块电性连接，该控制模块根据气压传感器的数据控制风机的转速以使得微细小孔出气端的风速大于混合气体燃烧的速度。
7.根据权利要求4所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述燃烧装置上方还设置有燃烧腔，所述燃烧腔的侧面上设置有点火针，所述点火针靠近均设置第一气孔的方格。
8.根据权利要求7所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述燃烧腔上方设置有热交换器，所述热交换器的集烟罩上设置有氧含量传感器，其还设置有控制模块，该控制模块分别与氧含量传感器以及风机电性连接，该控制模块根据氧含量传感器反馈的氧含量数据控制风机的转速。
9.根据权利要求8所述的新型燃烧系统，其特征在于，所述燃烧腔的侧板采用保温材料做成，所述热交换器设置于燃烧腔的上方。
10.一种燃气热水装置，包括权利要求1－9任意一项所述的新型燃烧系统。
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