CN218096630U - 燃气热水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气热水装置，包括外壳、燃烧器和换热器，燃烧器和换热器均设置在外壳内，燃烧器包括燃烧壳体，其内设置第一燃烧室，换热器设置在第一燃烧室的顶部，燃烧器还包括保温层、多孔介质和燃气喷射管，保温层设置在燃烧壳体下端的开口处，保温层上贯穿开设有通孔和混合通道，混合通道包括相连通的混合室和第二燃烧室，第二燃烧室位于混合室靠近第一燃烧室的一侧；多孔介质填充在第二燃烧室内；燃气喷射管插入至通孔，燃气喷射管的一端位于第一燃烧室内，另一端用于引入燃气。本实用新型的燃气热水器燃烧时不易产生氮氧化物，燃烧充分且稳定，点火容易，使用寿命长。

Description

燃气热水装置

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种燃气热水装置。

背景技术

燃气热水装置是一种通过燃烧器燃烧产生高温烟气，高温烟气与热交换器换热，将热交换器内的水加热至指定的热水的设备。

高温空气燃烧(high temperature air combustion)称为“温和与深度低氧稀释燃烧”，简称柔和燃烧是一种新型的燃烧方式，又称MILD燃烧。该燃烧的主要特点是：化学反应主要发生在高温低氧的环境中，反应物温度高于其自然温度，并且燃烧过程中最大温升低于其自然温度，氧气体积分数被燃烧产物稀释到极低的浓度，通常为3％～5％。相比于常规燃烧，在这种燃烧状态下，燃料的热解受到抑制，火焰厚度变厚，火焰前锋面消失，从而使得在这种燃烧时整个炉膛的温度非常均匀，污染物NOx和CO排放大幅度降低。

目前有的燃气热水装置采用柔和燃烧的方式燃烧，其通过设置在进风组件内的电加热件，利用电加热件将空气提前加热至高温，然后和进入燃气热水装置的燃烧器的燃气混合，最后通过点火组件点燃混合有高温空气的燃气。现有技术存在以下缺陷：1、电加热件加热空气，耗费电能，且电加热件的寿命低，导致燃气热水装置需要提前更换电加热件，增加了维护成本；2、采用燃气和高温空气扩散燃烧的方式，如果燃气与高温空气喷口距离近，则燃烧区域空气中氧气浓度高，不容易满足低氧条件；如果燃气与高温空气喷口距离远，则冷态启动时容易点火失败。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是要提供一种燃气热水装置，其燃烧稳定且充分，不易产生氮氧化物，点火容易，使用寿命长。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

提供一种燃气热水装置，包括外壳、燃烧器和换热器，所述燃烧器和所述换热器均设置在所述外壳内，所述燃烧器包括燃烧壳体，所述燃烧壳体内设置第一燃烧室，所述换热器设置在所述第一燃烧室的顶部，用于与所述第一燃烧室内的烟气换热，所述燃烧器还包括：

保温层，其设置在所述燃烧壳体下端的开口处，所述保温层上贯穿开设有通孔和混合通道，所述通孔与所述混合通道间隔设置，所述混合通道包括相连通的混合室和第二燃烧室，所述混合室用于向所述第二燃烧室导入空气和燃气的混合气体，所述第二燃烧室位于所述混合室靠近所述第一燃烧室的一侧；

多孔介质，其填充在所述第二燃烧室内；

燃气喷射管，其插入至所述通孔，且所述燃气喷射管的外侧壁与所述通孔的孔壁抵紧，所述燃气喷射管的一端位于所述第一燃烧室内，另一端用于引入燃气。

本实用新型所述的燃气热水装置与背景技术相比，具有的有益效果为：通过在燃气喷射管的一侧设置混合通道，混合通道的混合室可以将空气和燃气的混合气体引入并导流至第二燃烧室，混合气体在第二燃烧室燃烧后，混合气体内的氧气将被大量消耗，同时燃烧的混合气体会变成高温气体，高温且低氧含量的混合气体与常温的燃气在第一燃烧室内混合并燃烧，由于燃烧过程中氧气含量低，温度的峰值会降低，燃气燃烧过程中氮氧化物会极大减少，形成柔和燃烧效果，使用寿命长，另外，高温的混合气体与燃气混合后，使燃气的温度升高，升高后的燃气不会出现点火失败的情况；通过在第二燃烧室内设置多孔介质，多孔介质可以对换热器实现均匀的辐射换热，可以提升热传导的效率，且混合气体能够在多孔介质内部均匀且稳定地燃烧，有效保证燃烧的稳定性；保温层设置在多孔介质和燃气喷射管之间，也设置在多孔介质和燃烧壳体之间，可以减少多孔介质及其内部火焰的辐射换热，保护燃气喷射管和燃烧外壳，有效防止燃气喷射管和燃烧外壳出现超温现象。

在其中一个实施例中，所述第二燃烧室的宽度L1大于所述混合室的宽度L2，所述第二燃烧室与所述混合室之间形成台阶面，所述多孔介质的下表面与所述台阶面抵接。

在其中一个实施例中，所述混合通道环绕所述燃气喷射管的周部；或，

沿所述燃气喷射管的周部间隔设置多个所述混合通道。

在其中一个实施例中，所述燃气喷射管位于所述开口的中心。

在其中一个实施例中，所述多孔介质的孔隙大小沿所述混合气体的输送方向逐渐变大。

在其中一个实施例中，所述多孔介质有至少两层，其中，靠近所述第一燃烧室的所述多孔介质的孔隙尺寸大于靠近所述混合室的所述多孔介质的孔隙尺寸。

在其中一个实施例中，所述燃气喷射管包括管本体和设置在所述管本体一端的喷嘴，所述喷嘴设置在所述第一燃烧室内，沿所述燃气的输送方向所述喷嘴的截面尺寸逐渐变小。

在其中一个实施例中，所述燃气喷射管凸出于所述保温层内侧面的长度为L3，其中，L3＝30mm～100mm。

在其中一个实施例中，所述混合室的高度为H1，所述第二燃烧室的高度为H2，H1/H2＝6/5～3。

在其中一个实施例中，所述保温层贴合于所述燃烧壳体内侧壁的侧边间隔开设多个螺纹孔，所述燃烧壳体上对应所述螺纹孔贯穿开设有固定孔，紧固螺钉穿过所述固定孔旋拧至所述螺纹孔内，以使所述保温层固定在所述燃烧壳体的开口内。

附图说明

图1为本实用新型实施例的燃气热水装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的燃气热水装置的结构示意图(未示出多孔介质)。

图3为图1的A向示意图。

图中：

1、燃烧器；11、燃烧壳体；12、第一燃烧室；13、保温层；131、混合室；132、第二燃烧室；133、台阶面；14、多孔介质；15、燃气喷射管；151、管本体；152、喷嘴；2、换热器；3、集烟罩；4、排烟管；5、水管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1至图3所示，本实用新型实施例的燃气热水装置包括壳体(图上未示出)、燃烧器1和换热器2，燃烧器1和换热器2均设置在外壳内，燃烧器1包括燃烧壳体11、保温层13、多孔介质14以及燃气喷射管15，其中，燃烧壳体11内设置第一燃烧室12，换热器2设置在第一燃烧室12的顶部，用于与第一燃烧室12内的烟气换热，保温层13设置在燃烧壳体11下端的开口处，保温层13上贯穿开设有通孔和混合通道，通孔与混合通道间隔设置，混合通道包括相连通的混合室131和第二燃烧室132，混合室131用于向第二燃烧室132导入空气和燃气的混合气体，第二燃烧室132位于混合室131靠近第一燃烧室12的一侧，多孔介质14填充在第二燃烧室132内；燃气喷射管15插入至通孔，且燃气喷射管15的外侧壁与通孔的孔壁抵紧，燃气喷射管15的一端位于第一燃烧室12内，另一端用于引入燃气。

通过在燃气喷射管15的一侧设置混合通道，混合通道的混合室131可以将空气和燃气的混合气体引入并导流至第二燃烧室132，混合气体在第二燃烧室132燃烧后，混合气体内的氧气将被大量消耗，同时燃烧的混合气体会变成高温气体，高温且低氧含量的混合气体与常温的燃气在第一燃烧室12内混合并燃烧，由于燃烧过程中氧气含量低，温度的峰值会降低，燃气燃烧过程中氮氧化物会极大减少，形成柔和燃烧效果，柔和燃烧的方式火焰厚度变厚，火焰前锋面消失，此时第一燃烧室12内的温度非常均匀，使得整个燃气热水装置内的部件的使用寿命长，另外，高温的混合气体与燃气混合后，使燃气的温度升高，升高后的燃气不会出现点火失败的情况；通过在第二燃烧室132内设置多孔介质14，多孔介质14可以对换热器2实现均匀的辐射换热，可以提升热传导的效率，且混合气体能够在多孔介质14内部均匀且稳定地燃烧，有效保证燃烧的稳定性。

燃烧器1内进行燃烧工作时，气体和火焰一般都是向上移动，特别是密度比较轻的高温烟气，会自动向上移动，所以开口设置在燃烧壳体11的下端，便于燃烧器1内燃烧形成高温烟气能向上移动至顶部换热器2的位置进行热交换，降低高温烟气在燃烧壳体11内停留的时间，加速高温烟气与换热器2的热交换，另外，沿竖直方向由上至下排列的第一燃烧室12、第二燃烧室132和混合室131，可以降低回火的情况发生。

通过设置保温层13，不仅能够使多孔介质14和燃气喷射管15固定于燃烧壳体11的开口处，还能减少多孔介质14及燃烧壳体11内的火焰的辐射换热，保护燃气喷射管15和燃烧壳体11，防止燃气喷射管15和燃烧壳体11出现超温现象。

优选地，保温层13可以是硅酸铝板、岩棉、矿物棉、碳化硅中的任意一种或者几种的组合。

保温层13贴合于燃烧壳体11内侧壁的侧边间隔开设多个螺纹孔，燃烧壳体11上对应螺纹孔贯穿开设有固定孔，紧固螺钉穿过固定孔旋拧至螺纹孔内，以使保温层13固定在燃烧壳体11的开口内。通过设置紧固螺钉，可以将保温层13稳定地固定在燃烧壳体11的开口内，且便于后续更换和维护保温层13等部件。

在本实施例中，如图2所示，第二燃烧室132的宽度L1大于混合室131的宽度L2，第二燃烧室132与混合室131之间形成台阶面133，多孔介质14的下表面与台阶面133抵接。通过在保温层13上开设带有台阶面133的混合通道，台阶面133和第二燃烧室132形成容纳多孔介质14的槽，使得多孔介质14不用开设螺钉孔，无需采用螺钉固定。一般地，多孔介质14采用非金属材料制成，比如，泡沫陶瓷、碳化硅、氧化钴等材料制成，这类材料开孔固定比较容易碎，所以槽型结构固定多孔介质14，可以在不破坏多孔介质14的完整性的情况下实现对多孔介质14的固定，并且，容纳固定多孔介质14的槽是槽口向上设置的，此时多孔介质14可以直接放置在槽内，无需设置额外的抵紧结构也不用担心多孔介质14脱离槽。当然，多孔介质14不限于采用非金属材料制成，还可以采用金属材料制成，比如金属纤维等。

一实施例中，混合通道是环绕在燃气喷射管15的周部的，即混合通道是开设在保温层13上的一个环形孔，此时，多孔介质14填充在第二燃烧室132内，能够对分成两部分的保温层13实现连接，多孔介质14内侧和外侧分别抵紧第二燃烧室132的相对的两个侧壁。

在其他实施例中，不限于采用上述的环形一圈的混合通道的结构，还可以设置间隔的多个混合通道，具体地，沿燃气喷射管15的周部间隔设置多个混合通道。

优选地，燃气喷射管15位于开口的中心，通过将燃气喷射管15设置在燃烧壳体11的开口中心，可以使燃气喷出后更加均匀地与高温混合气体混合和燃烧，避免燃烧壳体11局部温度过高。

一实施例中，多孔介质14可以设置为单层结构，当多孔介质14为单层结构时，多孔介质14的孔隙大小沿混合气体的输送方向逐渐变大，即约靠近第一燃烧室12的孔隙最大，此设计方式能够使燃气空气燃烧充分，提高富氧燃烧的耗氧量，同时，由于孔隙内侧大外侧小，混合气体由小的孔隙进入到大的孔隙比较容易，反之，由大的孔隙回到小的孔隙比较困难，所以能有效避免回火现象发生。

多孔介质14不限于为单层结构，还可以设置为双层或者多层结构，当采用双层结构时，靠近第一燃烧室12的多孔介质14的孔隙尺寸大于靠近混合室131的多孔介质14的孔隙尺寸，当采用三层或者三层以上的结构时，内外两层多孔介质14和双层结构的一样，中部的多孔介质14则沿着混合气体的输送方向逐渐变大。

除了上述多孔介质14的孔隙设计能减少回火现象外，还能通过限定多孔介质14内的混合气体的燃烧条件，进一步避免在多孔介质14处发生回火现象。多孔介质14内的混合气体的燃烧需要满足以下条件才能有效防止回火：(S*dm)/α＜65，其中，S为混合气体的火焰燃烧速度，dm为多孔介质14的孔隙的平均直径，α为多孔介质14的热扩散率。因此，多孔介质14的孔隙的平均直径越小，约不容易发生回火。

一实施例中，燃气喷射管15包括管本体151和设置在管本体151一端的喷嘴152，喷嘴152设置在第一燃烧室12内，沿燃气的输送方向喷嘴152的截面尺寸逐渐变小。喷嘴152设置为向上逐渐缩窄的锥管状，可以提高燃气喷射管15末端的喷射速度。

具体地，燃气喷射管15凸出于保温层13内侧面的长度为L3，其中，L3＝30mm～100mm。燃气喷射管15凸出的长度L3为30mm～100mm，可以保证燃气在第一燃烧室12内的燃烧更加完全。

另外，燃气喷射管15的直径要保证喷嘴152工作在旺盛的湍流区，保温层13的厚度要保证燃烧壳体11在合理的温度范围，不会对燃气热水装置的其他设备元件和线路造成高温伤害。以燃气为甲醛为例，燃气喷射管15的直径为4.6mm，保温层13的材料为氧化铝纤维，厚度不低于20mm，多孔介质14的宽度20mm。

优选地，混合室131的高度为H1，第二燃烧室132的高度为H2，H1/H2＝6/5～3。通过将H1/H2设置在6/5～3之间，不仅可以保证混合室131的气流均匀性，还能保证第二燃烧室132的燃烧完全。更加优选地，混合室131的高度H1为60mm，第二燃烧室132的高度H2为20mm～50mm。

换热器2吸收燃烧器1内的第一燃烧室12燃烧产生的高温烟气的热能和多孔介质14的辐射换热，将流经换热器2内的冷水加热成热水，供使用者使用，在燃烧壳体11的顶部设置集烟罩3，集烟罩3上设置排烟管4，用于收集被换热器2换热冷却后的烟气，并排出到燃气热水装置的外部的空气中。

燃气热水装置还包括点火装置(图上未示出)、检测与控制装置(图上未示出)、气体分配装置(图上未示出)、风机(图上未示出)、阀门(图上未示出)等设备，用于顺利地完成点火直到熄灭的工作过程，能够自动调节燃气热水装置的工作状况，并在非正常工作状态下采取一定的安全措施。

燃气热水装置的工作过程如下：

燃气热水装置的全预混风机或喷射式混合器将一部分燃气和外界的空气混合后送入混合室131，在混合室131内扩容减速增压并进一步混合，然后通过第二燃烧室132内的多孔介质14留出，点火装置将混合气体点燃后形成火焰，火焰将多孔介质14加热后通过调节过量空气系数等条件，火焰逐渐进入多孔介质14内部稳定燃烧，生成氧气体积含量5％-15％，温度500-1000℃的混合气体，另一部分燃气通过燃气喷射管15进入第一燃烧室12内，在烟气中形成柔和燃烧，燃烧稳定、噪声低、污染物生成浓度低，不形成明显火焰锋面，燃烧后的烟气被换热器2冷却后，经集烟罩3和排烟管4流出燃气热水装置外；冷水在水管5内流动，经过换热器2后被烟气的对流换热和多孔介质14的辐射换热加热成热水，供使用者使用。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述具体实施方式的具体内容仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃气热水装置，包括外壳、燃烧器(1)和换热器(2)，所述燃烧器(1)和所述换热器(2)均设置在所述外壳内，所述燃烧器(1)包括燃烧壳体(11)，所述燃烧壳体(11)内设置第一燃烧室(12)，所述换热器(2)设置在所述第一燃烧室(12)的顶部，用于与所述第一燃烧室(12)内的烟气换热，其特征在于，所述燃烧器(1)还包括：

保温层(13)，其设置在所述燃烧壳体(11)下端的开口处，所述保温层(13)上贯穿开设有通孔和混合通道，所述通孔与所述混合通道间隔设置，所述混合通道包括相连通的混合室(131)和第二燃烧室(132)，所述混合室(131)用于向所述第二燃烧室(132)导入空气和燃气的混合气体，所述第二燃烧室(132)位于所述混合室(131)靠近所述第一燃烧室(12)的一侧；

多孔介质(14)，其填充在所述第二燃烧室(132)内；

燃气喷射管(15)，其插入至所述通孔，且所述燃气喷射管(15)的外侧壁与所述通孔的孔壁抵紧，所述燃气喷射管(15)的一端位于所述第一燃烧室(12)内，另一端用于引入燃气。

2.根据权利要求1所述的燃气热水装置，其特征在于，所述第二燃烧室(132)的宽度L1大于所述混合室(131)的宽度L2，所述第二燃烧室(132)与所述混合室(131)之间形成台阶面(133)，所述多孔介质(14)的下表面与所述台阶面(133)抵接。

3.根据权利要求1所述的燃气热水装置，其特征在于，所述混合通道环绕所述燃气喷射管(15)的周部；或，

沿所述燃气喷射管(15)的周部间隔设置多个所述混合通道。

4.根据权利要求1所述的燃气热水装置，其特征在于，所述燃气喷射管(15)位于所述开口的中心。

5.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述多孔介质(14)的孔隙大小沿所述混合气体的输送方向逐渐变大。

6.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述多孔介质(14)有至少两层，其中，靠近所述第一燃烧室(12)的所述多孔介质(14)的孔隙尺寸大于靠近所述混合室(131)的所述多孔介质(14)的孔隙尺寸。

7.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述燃气喷射管(15)包括管本体(151)和设置在所述管本体(151)一端的喷嘴(152)，所述喷嘴(152)设置在所述第一燃烧室(12)内，沿所述燃气的输送方向所述喷嘴(152)的截面尺寸逐渐变小。

8.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述燃气喷射管(15)凸出于所述保温层(13)内侧面的长度为L3，其中，L3＝30mm～100mm。

9.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述混合室(131)的高度为H1，所述第二燃烧室(132)的高度为H2，H1/H2＝6/5～3。

10.根据权利要求1至4任一项所述的燃气热水装置，其特征在于，所述保温层(13)贴合于所述燃烧壳体(11)内侧壁的侧边间隔开设多个螺纹孔，所述燃烧壳体(11)上对应所述螺纹孔贯穿开设有固定孔，紧固螺钉穿过所述固定孔旋拧至所述螺纹孔内，以使所述保温层(13)固定在所述燃烧壳体(11)的开口内。

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