CN210486097U - 燃烧换热组件和具有它的燃气燃烧设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃烧换热组件和具有它的燃气燃烧设备。该燃烧换热组件包括：换热器，所述换热器内具有换热流路；催化燃烧器，所述催化燃烧器利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热器，所述换热器与所述催化燃烧器平行且正对设置。根据本实用新型的燃烧换热组件，通过将换热器与催化燃烧器平行且正对设置，能够高效利用催化燃烧的热辐射，提高换热器换热效率，减少有害物质的排放，提高能源的使用效率。

Description

燃烧换热组件和具有它的燃气燃烧设备

技术领域

本实用新型涉及热水器领域，具体而言，涉及一种燃烧换热组件和具有它的燃气燃烧设备。

背景技术

燃气热水器采用的主要燃烧方式为有焰燃烧：燃气和空气在燃烧室中边混合边燃烧，由于混合过程与反应速率存在差异，空气足够区域燃烧温度高，空气中的氧气和氮气反应生成NOx污染物，空气不足区域燃烧不完全，会产生CO、碳氢化合物和焦油等有害物质。此外，有焰燃烧火焰的气体辐射量较小，以对流换热为主要传热方式，能源利用率不高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种燃烧换热组件，可以提高换热器的换热效率。

根据本实用新型实施例的燃烧换热组件包括：换热器，所述换热器内具有换热流路；催化燃烧器，所述催化燃烧器利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热器，所述换热器与所述催化燃烧器平行且正对设置。

根据本实用新型的燃烧换热组件，通过将换热器与催化燃烧器平行且正对设置，能够高效利用催化燃烧的热辐射，提高换热器换热效率，减少有害物质的排放，提高能源的使用效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述换热器与所述催化燃烧器之间的距离为20mm-70mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述换热器的外表面具有提高吸收率的涂层。

进一步地，所述涂层的黑度为0.9-0.98。

根据本实用新型的一些实施例，所述换热器包括换热管，所述换热管单层布置。

进一步地，所述换热管具有翅片，所述翅片朝向所述催化燃烧器延伸，且相邻所述翅片之间具有间隙。

进一步地，所述间隙的范围为1mm-4mm。

进一步地，所述翅片上设置有翻起结构，所述翻起结构与所述翅片位于不同的平面。

根据本实用新型的一些实施例，所述翅片上设置有翻起结构，所述翻起结构与所述翅片位于不同的平面。

根据本实用新型另一方面实施例的燃气燃烧设备，包括上述的燃烧换热组件。

所述燃气燃烧设备与上述的燃烧换热组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是燃气燃烧设备的爆炸图；

图2是换热器的立体图；

图3是换热器的主视图；

图4是换热器的仰视图；

图5是翅片的立体图；

图6是翅片的主视图；

图7是换热原理图。

附图标记：

燃烧换热组件10、换热器1、换热管11、进水口111、出水口112、翅片12、翻起结构121、板型翻起1211、环型翻起1212、换热管安装孔122、换热箱体13、催化燃烧器2、风机20、燃气阀30、气管40、预混腔50、预热燃烧器60、燃烧室70、集烟罩80、燃气燃烧设备100。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1-图7详细描述根据本实用新型实施例的燃烧换热组件10。

参照图1-4所示，燃烧换热组件10可以包括：换热器1、催化燃烧器2。换热器1内具有换热流路，催化燃烧器2利用催化燃烧产生的热量辐射换热器1，换热器1与催化燃烧器2平行且正对设置。

具体而言，燃气与空气在催化燃烧器2内可进行无焰燃烧，催化燃烧器2向外传热以红外线辐射为主，其波长在2μm-6μm，可以放出大量的热量，无焰燃烧起燃温度低，从而有利于减少NOx排放，无焰燃烧可以促进完全燃烧，燃烧稳定充分，从而有利于减少CO、碳氢化合物和焦油等有害物质的排放，无焰燃烧产生的噪音小，从而有利于减少燃烧换热组件10工作噪音，进而提升客户满意度。

换热器1能吸收催化燃烧器2放出的热量，并加热换热流路内的水，以满足用户使用热水的需求。

换热原理如图7所示，有任意放置的两个非凹黑表面A1、A2，A1的温度为T1，A2的温度为T2。从A1表面上取微面dA1，从A2表面上取微面dA2，dA1、dA2的距离为r，dA1的法线n1与dA1、dA2连线之间的夹角为θ1,dA2的法线n2与dA1、dA2连线之间的夹角为θ2。

黑表面A1和A2之间的辐射传热量为：

所以影响辐射传热的因素有：A1和A2的表面温度、表面的几何特性(面积大小、形状)、表面间的相对位置、表面的辐射性质以及表面之间的介质。

催化燃烧器2与换热器1温度是一定的(Eb1、Eb2一定)，催化燃烧器2的形状与辐射面积一定(A1、A2一定)，减少换热器1与催化燃烧器2的距离(r减小)以及它们之间是平行关系(θ1＝0、θ2＝0)能提高热水器的热效率。

在具体实施例中，换热器1与催化燃烧器2平行且正对设置，可以使θ1＝0、θ2＝0，以增大催化燃烧器2向换热器1的辐射传热量，从而有利于换热器1更加充分吸热，提高燃烧换热组件10的换热效率，进而有利于提高能源的使用效率。

根据本实用新型的燃烧换热组件10，通过将换热器1与催化燃烧器2平行且正对设置，能够高效利用催化燃烧的热辐射，提高换热器1换热效率，减少有害物质的排放，提高能源的使用效率。

换热器1与催化燃烧器2之间的距离为20mm-70mm，例如可以是30mm、可以是40mm。当换热器1与催化燃烧器2之间的距离小于20mm时，换热器1有被烧坏的风险，当换热器1与催化燃烧器2之间的距离大于70mm时，换热器1与催化燃烧器2的距离(r)过大，降低辐射传热效率。

在一些实施例中，换热器1的外表面具有提高吸收率的涂层。

具体地，一个材料红外辐射的发射率高，则吸收率也高，换热器1内表面红外辐射的发射率较低，以防止换热器1内部水的温度散失，而涂层的红外辐射发射率和吸收率较高，提高了换热器1对红外辐射的吸收率及发射率，并使辐射场及温度场均匀，从而有利于热量的吸收与传递，节约燃料。涂层材料可以改变红外加热波谱，提高换热器1在2um-6um波段的发射率，加强了辐射面的有效吸收，从而有利于提高换热效率。在换热器1的外表面设置涂层之后，换热器1对热量的吸收率增加，从而可以降低排烟温度，减少烟气带走的热量，提高热量利用率。

可选地，涂层的黑度为0.9-0.98，例如可以是9.5，涂层黑度越高，对红外辐射的吸收率及发射率越强，合适的涂层黑度既能有较高的红外辐射的吸收率及发射率，又有较低的制造成本。

如图1-图4所示，换热器1可以包括换热管11和换热箱体13，换热管11可以单层布置。

具体地，换热管11弯折地布置在换热箱体13内，换热箱体13可以固定支撑换热管11，换热管11有进水口111和出水口112，冷水从进水口111进入，冷水在换热管11内被加热升温后从出水口112流出，换热管11可以单层布置，从而有利于增大换热管11的表面积，催化燃烧器2的辐射热量可以更多地被换热管11吸收，以提升换热效率，缩短换热器1对冷水加热的时间，提高客户满意度。

在图2-图3所示的实施例中，换热管11具有翅片12，从而增大换热器1的换热面积。可选地，翅片12朝向催化燃烧器2延伸，且相邻翅片12之间具有间隙。

在具体实施例中，翅片12上有换热管安装孔122，如图5-图6所示，换热管11插入换热管安装孔122内与翅片12连接，翅片12朝向催化燃烧器2可以提高换热面积，从而减少热量损失，高效节能，同时，可使翅片12更靠近催化燃烧器2，因此可以减小换热器1与催化燃烧器2之间的距离r，以提升换热效果。相邻翅片12间的间隙可以排放燃烧产生的烟气，从而有利于保证良好的燃烧状态，烟气经过翅片12间隙时，翅片12和换热管11可以吸收更多的烟气热量，更进一步提高换热器1的换热效率。

相邻翅片12间隙的范围为1mm-4mm，例如可以是2mm，翅片12间紧密排列、结构紧凑，较小的相邻翅片12间隙可以在换热器1内安装更多的翅片12，从而有利于提高燃烧换热组件10的换热效率。

在一些未示出的实施例中，翅片12还可以设置在换热管11背向催化燃烧器2的一侧(即上侧)，以吸收经过换热管11之后的烟气热量。

如图5-图6所示，翅片12上设置有翻起结构121，翻起结构121与翅片12位于不同的平面。

在具体实施例中，翻起结构121高度可以是2mm，翻起结构121高度可以与相邻两翅片12间隙相同，从而有利于翅片12的装配时保证相邻两翅片12间隙一致，翻起结构121可以包括：板型翻起1211和环型翻起1212。靠近催化燃烧器2一侧的翻起结构121可以是板型翻起1211，板型翻起1211可增大烟气流速，板型翻起1211上方的环型翻起1212可以使烟气产生湍流运动，从而有利于延长烟气在换热器1内的驻留时间，进而增强燃烧换热组件10的换热效率。翻起结构121还可以增加翅片12的受热面积，从而有利于换热管11吸收更多的烟气热量，进而提高燃烧换热组件10传热效率,强化换热能力。

在一些可选的实施例中，环型翻起1212处的孔结构可以充当翅片12的安装孔位，例如可使用导杆穿设孔结构，以将翅片12固定在换热箱体13上。

换热器1为铜换热器或不锈钢换热器。具体地，铜和不锈钢换材质的换热器1有优良的导热性能、耐腐蚀性能、耐高温性能，可以提高燃烧换热组件10的换热效率，延长燃烧换热组件10的使用寿命。

如图1所示，根据本实用新型另一方面实施例的燃气燃烧设备100，包括上述实施例的燃烧换热组件10。

可选地，燃气燃烧设备100为燃气热水器或燃气壁挂炉。燃气燃烧设备100还可以包括：风机20、燃气阀30、气管40、预混腔50、预热燃烧器60、燃烧室70、集烟罩80。

在具体实施例中，风机20提供空气，燃气阀30控制燃气供给比例，燃气通过气管40进入预混腔50与空气混合后，进入燃烧室70，燃烧室70内可以有预热燃烧器60和催化燃烧器2，混合气在预热燃烧器60内点火燃烧，加热催化燃烧器2，当催化燃烧器2的温度达到600℃以上时，加大空气进气量，达到一定的脱火线速度，在催化燃烧器2上实现无焰催化燃烧。换热器1吸收催化燃烧器2产生的热量，达到加热换热管11内部水的目的，燃烧后的高温尾气经换热器1换热后，自集烟罩80排出。

预热燃烧器60与催化燃烧器2相对设置，例如在图1的示例中，预热燃烧器60位于催化燃烧器2的下方，预热燃烧器60用于加热催化燃烧器2。在一些未示出的实施例中，预热燃烧器60可以位于催化燃烧器2的上方或侧方，只有保证在气流的流动方向上，催化燃烧器2位于预热燃烧器60的下游侧即可。

预热燃烧器60可对催化燃烧器2进行加热，以使催化燃烧器2的温度上升至适宜的工作温度区间内，防止气体燃烧不充分而产生过多的有害气体。预混腔50将混合均匀的空气燃气混合气排至预热燃烧器60处，保证燃烧效果较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种燃烧换热组件，其特征在于，包括：

换热器，所述换热器内具有换热流路；

催化燃烧器，所述催化燃烧器利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热器，所述换热器与所述催化燃烧器平行且正对设置。

2.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述换热器与所述催化燃烧器之间的距离为20mm-70mm。

3.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述换热器的外表面具有提高吸收率的涂层。

4.根据权利要求3所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述涂层的黑度为0.9-0.98。

5.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述换热器包括换热管，所述换热管单层布置。

6.根据权利要求5所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述换热管具有翅片，所述翅片朝向所述催化燃烧器延伸，且相邻所述翅片之间具有间隙。

7.根据权利要求6所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述间隙的范围为1mm-4mm。

8.根据权利要求6所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述翅片上设置有翻起结构，所述翻起结构与所述翅片位于不同的平面。

9.根据权利要求1所述的燃烧换热组件，其特征在于，所述换热器为铜换热器或不锈钢换热器。

10.一种燃气燃烧设备，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的燃烧换热组件。

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