CN210568418U - 一种低氮氧化物燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低氮氧化物燃烧器，包括内壳以及安装在内壳外侧的外壳，外壳的一端设置有火孔板或安装有火孔芯，外壳与内壳之间形成有浓火焰通道；内壳内部形成有相互连通的预混通道以及淡火焰通道，内壳上设置有连通预混通道与浓火焰通道的浓火焰预混气入口，内壳上设置有外界空气进入至淡火焰通道中的二次空气入口；所述预混通道竖直向上并与火孔板成“T”字型。本实用新型实现了浓火焰与淡火焰的分流，解决了现有行业内结构简单的燃烧器，降低NOx排放效果不明显的问题，通过单引射通道有效控制NOx排放，同时T型单引射通道有效控制NOx排放，本实用新型结构与成型简单，尺寸便于控制，成本低，燃烧性能稳定。

Description

一种低氮氧化物燃烧器

技术领域

本实用新型涉及燃烧器技术领域，更具体地，涉及一种低氮氧化物燃烧器。

背景技术

当今我国经济发展取得了举世瞩目的成就，但环境污染问题也日益凸显，对我国与世界经济可持续发展造成很大威胁，为了提高经济发展质量，更好的协调发展与环境的关系，在防治大气污染方面，国家制定了一系列减排措施，特别是在燃气热水器领域，低碳与低NOx排放已经成为我国乃至世界各国高度关注的问题，而目前各大燃气热水器厂家只是减少CO的排放，对于NOx的排放没有引起足够的重视，在国家减排的大背景下，低NOx燃烧技术必然成为燃气热水器未来的一种发展趋势。然而在燃气热水器行业，特别是国内市场，很少有厂家研究低NOx控制技术，而且采用的燃烧器结构复杂，降低NOx排放效果不明显，生产工艺复杂，成本高等一系列缺陷，因此研究并实用新型一种全新的低NOx燃烧器已经成为燃气热水器行业的一个急需解决的行业性问题。

实用新型内容

本实用新型为克服行业内现有结构简单的燃烧器降低NOx排放效果不明显的问题，提供一种低氮氧化物燃烧器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种低氮氧化物燃烧器，包括内壳以及安装在所述内壳外侧的外壳，所述外壳的一端设置有火孔板或安装有火孔芯，所述外壳与所述内壳之间形成有浓火焰通道；所述内壳内部形成有相互连通的预混通道以及淡火焰通道，所述内壳上设置有连通预混通道与浓火焰通道的浓火焰预混气入口，所述内壳上设置有外界空气进入至淡火焰通道中的二次空气入口；所述预混通道竖直向上并与火孔板成“T”字型。

在本技术方案中，外壳安装在内壳外侧，外壳与内壳之间形成密闭的浓火焰通道；燃气与空气混合后形成预混气体从预混通道中进入，一部分预混气体沿着预混通道流动，并从浓火焰预混气入口中进入至浓火焰通道，这部分的预混气体可在火孔板或者火孔芯上生成浓火焰；另一部分的预混气体沿着预混通道流动并进入至淡火焰通道，这部分的预混气体与从二次空气入口进入的空气再次混合并在火孔板或者火孔芯上生成淡火焰。值得指出的是，预混通道竖直向上并与火孔板成“T”字型，T型燃烧器相对于预混通道水平放置的Z型燃烧器对流体产生的阻力更小，更有利于将外界的空气卷入至预混通道中，从而更好地将燃气与空气进行充分的初次混合；同时T型燃烧器在预混通道所受的阻力小，因此预混气从淡火焰通道流出淡火孔时能产生更大的负压，从而能吸入更多的二次空气与预混气体在淡火焰通道进行二次混合，能提高淡火焰的一次空气系数，降低淡火焰的燃烧温度与NOx、CO的排放。本技术方案实现了浓火焰与淡火焰的分流，解决了现有行业内结构简单的燃烧器，降低NOx排放效果不明显的问题，通过单引射通道有效控制NOx排放，同时单引射通道燃烧器，结构与成型简单，尺寸便于控制，成本低，燃烧性能稳定。

优选地，所述火孔板上设置有连通浓火焰通道的若干浓火孔以及连通所述淡火焰通道的若干淡火孔。在本技术方案中，浓火焰通道中的预混气体在火孔板上的浓火孔中形成浓火焰，淡火焰通道中的预混气体与二次空气混合后在火孔板上的淡火孔上形成淡火焰。

优选地，所述火孔芯为若干不锈钢板间隔设置而成，若干不锈钢板之间形成燃气通道且在顶端形成淡火孔，浓火焰通道的顶端形成浓火孔。在本技术方案中，浓火焰通道中的预混气体在火孔芯上的浓火孔中形成浓火焰，淡火焰通道中的预混气体与二次空气混合后在火孔芯上的淡火孔上形成淡火焰。

优选地，所述内壳包括相对设置的两组内壳侧板，所述预混通道以及淡火焰通道由两组所述内壳侧板所形成，所述浓火焰预混气入口以及所述二次空气入口设于所述内壳侧板。在本技术方案中，两组内壳侧板可形成预混通道以及淡火焰通道，需要说明的是，内壳可以一体冲压成型，也可以由两组内壳侧板采用焊接的方式连接在一起。

优选地，所述内壳侧板上均匀设置有多个凹槽结构，两个相邻凹槽结构之间形成有凸型结构，所述浓火焰预混气入口设于所述凸型结构上，所述二次空气入口沿竖直方向设置在所述凹槽结构的侧壁上。在本技术方案中，由于凹槽结构的均匀性设置，设于凹槽结构上的二次空气入口也为均匀布置，实现了预混气体与二次空气充分均匀混合，并确保了预混气体与二次空气在所有淡火孔处流速均匀。由于凸型结构的均匀设置，使得设置在凸型结构上的浓火焰预混气入口的均匀布置，浓火焰预混气入口的均匀布置，确保了从预混通道中进入至浓火焰通道中的预混气体的均匀性，同时保证了预混气体在所有浓火孔处流速均匀。

优选地，所述二次空气入口位于所述浓火焰预混气入口的上方，所述二次空气入口位于所述淡火焰通道的下方。浓火焰预混气入口设于二次空气入口的下方(浓火焰预混气入口设于二次空气入口的上游)，从而保证预混气体在进入浓火焰通道前不参与二次空气的混合，浓火焰通道四周封闭，浓火焰通道在火孔板处与浓火孔连通。

优选地，所述浓火焰预混气入口为折边导流孔，所述折边导流孔包括设于凸型结构上的折板以及贯穿所述凸型结构的导流孔。在本技术方案中，折边导流孔的设置，可以便于将一部分预混气体从预混通道中导入至浓火焰通道中。需要指出的是，本技术方案中年的导流孔可以为圆形孔、椭圆形孔或者是其它形状的孔。

优选地，所述外壳包括相对设置的两组外壳侧板，两组所述外壳侧板、两组所述内壳侧板之间形成两组所述浓火焰通道，两组所述浓火焰通道位于所述淡火焰通道的两侧。在本技术方案中，两组外壳侧板分别与两组内壳侧板之间形成两组浓火焰通道，两组浓火焰通道分别设于淡火焰通道的两侧，通过浓火焰通道与浓火孔之间的连通，淡火焰通道与淡火孔之间的连通，可以分别形成两组浓火焰以及一组淡火焰。需要说明的是，外壳可以一体冲压成型，也可以由两组外壳侧板采用焊接的方式连接在一起。

优选地，所述外壳、内壳上设置有直管孔，所述直管孔用于安装有冷水管。在本技术方案中，直管孔中安装有冷水管，通过水冷可以有效降低燃烧器表面的温度，降低燃烧温度，实现了低氮燃烧。外壳与内壳上均设置有催化涂层，催化涂层可以进一步降低NOx排放。

优选地，所述预混通道包括相互连通的引射段以及混合段。在本技术方案中，燃气以一定的压力射入预混通道的引射段，将燃烧器外部的空气卷入预混通道并在混合段内充分混合后成为燃气与空气的预混气体。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型通过T型单引射通道有效控制NOx排放；通过水冷有效降低燃烧器表面温度，降低燃烧温度，实现了低氮燃烧；内壳与外壳上设置的催化涂层进一步降低NOx排放；T型单引射通道燃烧器，结构简单，NOx、CO排放更低，燃烧性能更稳定。

附图说明

图1是本实用新型燃烧器主视图；

图2是本实用新型燃烧器立体图；

图3是本实用新型燃烧器分解图；

图4是本实用新型中图1沿A-A面剖视图；

图5是本实用新型中图1沿B-B面剖视图；

图6是本实用新型燃烧器另一立体图；

图7是本实用新型燃烧器中内壳的结构示意图；

图8是本实用新型燃烧器另一实施例结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1至图8所示，一种低氮氧化物燃烧器，包括内壳1以及安装在内壳1外侧的外壳2，外壳2的一端设置有火孔板3，外壳2与内壳1之间形成有浓火焰通道4；内壳1内部形成有相互连通的预混通道5以及淡火焰通道6，内壳1上设置有连通预混通道5与浓火焰通道4的浓火焰预混气入口7，内壳1上设置有外界空气进入至淡火焰通道6中的二次空气入口8；火孔板3上设置有连通浓火焰通道4的若干浓火孔9以及连通淡火焰通道6的若干淡火孔10；预混通道5竖直向上并与火孔板3成“T”字型。预混通道5竖直向上并与火孔板3成“T”字型，T型燃烧器相对于预混通道5水平放置的Z型燃烧器对流体产生的阻力更小，更有利于将外界的空气卷入至预混通道中，从而更好地将燃气与空气进行充分的初次混合；同时T型燃烧器在预混通道5所受的阻力小，因此预混气体从淡火焰通道5流出淡火孔10时能产生更大的负压，从而能吸入更多的二次空气与预混气体在淡火焰通道6进行二次混合，能提高淡火焰的一次空气系数，降低淡火焰的燃烧温度与NOx、CO的排放。需要说明的是，浓火孔9与浓火焰通道4在燃烧器下游相连通，浓火焰预混气入口7与浓火焰通道4在燃烧器上游连通；淡火孔10与淡火焰通道6在燃烧器下游连通，淡火焰通道6与预混通道5在燃烧器上游相连通。

在本实施例中，外壳2安装在内壳1外侧，外壳2与内壳1之间形成密闭的浓火焰通道4；燃气与空气混合后形成预混气体从预混通道5中进入，一部分预混气体沿着预混通道5流动，并从浓火焰预混气入口7中进入至浓火焰通道4，这部分的预混气体在浓火孔9中生成浓火焰；另一部分的预混气体沿着预混通道5流动并进入至淡火焰通道6，这部分的预混气体与从二次空气入口8进入的空气再次混合后并在淡火孔10中生成淡火焰。本实施例实现了浓火焰与淡火焰的分流，解决了现有行业内结构简单的燃烧器，降低NOx排放效果不明显的问题，通过单引射通道有效控制NOx排放，同时单引射通道燃烧器，结构与成型简单，尺寸便于控制，成本低，燃烧性能稳定。

其中，内壳1包括相对设置的两组内壳侧板11，预混通道5以及淡火焰通道6由两组内壳侧板11所形成，浓火焰预混气入口7以及二次空气入口8设于内壳侧板11。两组内壳侧板11可形成预混通道5以及淡火焰通道6，需要说明的是，内壳1可以一体冲压成型，也可以由两组内壳侧板11采用焊接的方式连接在一起。

另外，内壳侧板11上均匀设置有多个凹槽结构12，两个相邻凹槽结构12之间形成有凸型结构13，浓火焰预混气入口7设于凸型结构13上，二次空气入口8沿竖直方向设置在凹槽结构12的侧壁上。当内壳侧板11与外壳内侧相贴合时，凹槽结构12的设置形成一通道，外界的空气由凹槽结构12形成的通道中进入至二次空气入口8中。由于凹槽结构12的均匀性设置，设于凹槽结构12上的二次空气入口8也为均匀布置，实现了预混气体与二次空气充分均匀混合，并确保了预混气体与二次空气在所有淡火孔10处流速均匀。由于凸型结构13的均匀设置，使得设置在凸型结构13上的浓火焰预混气入口7的均匀布置，浓火焰预混气入口7的均匀布置，确保了从预混通道5中进入至浓火焰通道4中的预混气体的均匀性，同时保证了预混气体在所有浓火孔9处流速均匀。

其中，二次空气入口8位于浓火焰预混气入口7的上方，二次空气入口8位于淡火焰通道6的下方。浓火焰预混气入口7设于二次空气入口8的下方(浓火焰预混气入口7设于二次空气入口8的上游)，从而保证预混气体在进入浓火焰通道4前不参与二次空气的混合，浓火焰通道4四周封闭，浓火焰通道4在火孔板3处与浓火孔9连通。

另外，浓火焰预混气入口7为折边导流孔，折边导流孔包括设于凸型结构13上的折板71以及贯穿凸型结构13的导流孔72。折边导流孔的设置，可以便于将一部分预混气体从预混通道5中导入至浓火焰通道4中。需要指出的是，导流孔72可以为圆形孔、椭圆形孔或者是其它形状的孔。

其中，外壳2包括相对设置的两组外壳侧板21，两组外壳侧板21、两组内壳侧板11之间形成两组浓火焰通道4，两组浓火焰通道4位于淡火焰通道6的两侧，通过浓火焰通道4与浓火孔9之间的连通，淡火焰通道6与淡火孔10之间的连通，可以分别形成两组浓火焰以及一组淡火焰。

另外，外壳2、内壳1上设置有直管孔22，直管孔22用于安装冷水管。直管孔22中安装有冷水管，通过水冷可以有效降低燃烧器表面的温度，降低燃烧温度，实现了低氮燃烧。外壳与内壳上均设置有催化涂层，催化涂层可以进一步降低NOx排放。

其中，预混通道5包括相互连通的引射段51以及混合段52。燃气以一定的压力射入预混通道5的引射段51，将燃烧器外部的空气卷入预混通道5并在混合段52内充分混合后成为燃气与空气的预混气体。

此外，若干淡火孔10可以呈两排设于火孔板3上，若干浓火孔9呈两排设于火孔板3上，两组浓火孔9分别设于两组淡火孔10的两侧。浓火孔9呈两排设于火孔板3上，可以保证浓火焰燃烧的更加均衡、充分；淡火孔10呈两排设于火孔板3上，优选地沿左右方向均匀分布，可以保证淡火焰燃烧得更加均充分。淡火孔10与旁侧的浓火孔9也位于同一直线上，淡火孔10两侧均分布有一个浓火孔9，浓火孔9中形成的浓火焰对于淡火孔10中形成的淡火焰具有稳焰作用。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，如图8所示，外壳2的一端也可通过安装火孔芯14来代替火孔板3，火孔芯14是由若干不锈钢板间隔设置而成的结构，若干不锈钢板之间形成燃气通道且在顶端形成淡火孔10，浓火焰通道4的顶端形成浓火孔9。

工作原理：

燃气以一定的压力射入预混通道5的引射段51，将燃烧器外部的空气卷入预混通道5并在混合段52内充分混合后成为燃气与空气的预混气体，如图5所示，预混气体分为三条气路，其中左右2条气路通过浓火焰预混气入口7进入左右侧的浓火焰通道4后在浓火孔9中燃烧形成浓火焰，其中浓火焰预混气入口7可以如图5所示的折边导流孔，也可直接在内壳侧板11开圆孔或其他形状的孔，浓火焰预混气入口7设于二次空气入口8的上游，从而保证预混气体在进入左右侧的浓火焰通道4前不参与二次空气的混合，左右侧的浓火焰通道4四周封闭，在火孔板3处与浓火孔9连通；另外一条气路直接进入淡火焰通道6，外界的空气通过图4的二次空气入口8进入淡火焰通道6，并与预混气进行二次混合后在淡火孔10中燃烧，由于淡火焰通道6中的预混气体与空气进行了二次混合，燃料的浓度相对于左右浓火焰通道4中燃料的浓度要低，因此形成淡火焰。

为了降低NOx排放，实验验证，浓火焰一次空气系数＝0.5-0.6时，浓火焰产生的NOx量较低，主要原因是一次空气不足，燃烧处于不完全状态，燃烧温度低，不利于NOx生成，同时没有完全燃烧的燃料可以通过二次空气进行二次燃烧，有效控制CO的生成；淡火焰一次空气系数＝1.6时，因燃料一次燃烧过程中氧气富足，燃料燃烧释放的热量被多余的空气带走并排出室外，因此淡火焰的燃烧温度也较低，利于降低NOx生成，而且浓火焰燃烧稳定，可以有效防止淡火焰离焰，确保燃烧器稳定燃烧。

为了确保预混气体进入浓火焰通道在燃烧器左右方向流速均匀，可以在内壳1沿火孔板3左右方向等距离均匀分布若干浓火焰预混气入口7，同时预混通道5中的预混气进入淡火焰预混通道6后，为了确保其在火孔板3左右方向与二次空气充分混合均匀，可以在内壳1上沿火孔板3左右方向等距离均匀分布若干二次空气入口8。二次空气入口8与火孔板3的距离可以通过实验确定，在确保淡火孔10气流速度、淡火焰高度以及火排体积等参数的前提下，其距离越大，预混气体与二次空气的混合越趋于均匀，且能更好的保证淡火焰的一次空气系数＝1.6.从而有效控制NOx的生成。

燃料通过引射器进入预混通道过程中，T型燃烧器相对于预混通道水平放置的Z型燃烧器对流体产生的阻力更小，更有利于将外界的空气卷入引射器，从而更好的在混合段将燃料与空气进行充分的初次混合；同时T型燃烧器在预混通道所受的阻力小，因此预混气从淡火焰通道流出淡火孔时能产生更大的负压，从而能吸入更多的二次空气与预混气在淡火焰通道进行二次混合，能提高淡火焰的一次空气系数，降低淡火焰的燃烧温度与NOx、CO的排放。

燃烧器燃烧过程，穿过直管孔22的直管中的冷水温度远远低于燃烧温度，通过直管中的冷水降低燃烧温度，进一步降低NOx排放。燃烧器为增设催化燃烧层的催化燃烧器，催化燃烧器是指在催化燃烧层中采用催化剂进行燃烧的装置或设备，催化燃烧的工作原理为借助催化剂使有机废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧，使有机废气分解为无毒的二氧化碳和水蒸气，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。与传统燃烧器相比，催化燃烧器所需的辅助燃料少，能量消耗低，设备设施的体积小，且有利于进一步降低氮氧化物的生成，更环保。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：包括内壳(1)以及安装在所述内壳(1)外侧的外壳(2)，所述外壳(2)的一端设置有火孔板(3)或安装有火孔芯(14)，所述外壳(2)与所述内壳(1)之间形成有浓火焰通道(4)；所述内壳(1)内部形成有相互连通的预混通道(5)以及淡火焰通道(6)，所述内壳(1)上设置有连通预混通道(5)与浓火焰通道(4)的浓火焰预混气入口(7)，所述内壳(1)上设置有外界空气进入至淡火焰通道(6)中的二次空气入口(8)；所述预混通道(5)竖直向上并与火孔板(3)成“T”字型。

2.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述火孔板(3)上设置有连通浓火焰通道(4)的若干浓火孔(9)以及连通所述淡火焰通道(6)的若干淡火孔(10)。

3.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述火孔芯(14)为若干不锈钢板间隔设置而成，若干不锈钢板之间形成燃气通道且在顶端形成淡火孔(10)，浓火焰通道(4)的顶端形成浓火孔(9)。

4.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述内壳(1)包括相对设置的两组内壳侧板(11)，所述预混通道(5)以及淡火焰通道(6)由两组所述内壳侧板(11)所形成，所述浓火焰预混气入口(7)以及所述二次空气入口(8)设于所述内壳侧板(11)上。

5.根据权利要求4所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述内壳侧板(11)上均匀设置有多个凹槽结构(12)，两个相邻凹槽结构(12)之间形成有凸型结构(13)，所述浓火焰预混气入口(7)设于所述凸型结构(13)上，所述二次空气入口(8)沿竖直方向设置在所述凹槽结构(12)的侧壁上。

6.据权利要求5所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述二次空气入口(8)位于所述浓火焰预混气入口(7)的上方，所述二次空气入口(7)位于所述淡火焰通道(6)的下方。

7.据权利要求5所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述浓火焰预混气入口(7)为折边导流孔，所述折边导流孔包括设于凸型结构(13)上的折板(71)以及贯穿所述凸型结构(13)的导流孔(72)。

8.据权利要求4所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述外壳(2)包括相对设置的两组外壳侧板(21)，两组所述外壳侧板(21)、两组所述内壳侧板(11)之间形成两组所述浓火焰通道(4)，两组所述浓火焰通道(4)位于所述淡火焰通道(6)的两侧。

9.据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述外壳(2)、内壳(1)上设置有直管孔(22)，所述直管孔(22)用于安装冷水管，所述外壳(2)与所述内壳(1)上均设置有催化涂层。

10.据权利要求1所述的一种低氮氧化物燃烧器，其特征在于：所述预混通道(5)包括相互连通的引射段(51)以及混合段(52)。

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