金屬纖維燃燒器及采用該燃燒器的燃氣熱水設備的制作方法
【專利摘要】金屬纖維燃燒器及采用該燃燒器的燃氣熱水設備。本發(fā)明提供一種燃燒器，其包括殼體、若干空氣-燃氣混合單元、以及金屬纖維罩。其中若干空氣-燃氣混合單元收容在殼體內(nèi)，用于混合引入的空氣和燃氣以生成空氣-燃氣混合物。金屬纖維罩同樣收容在殼體內(nèi)、并位于若干空氣-燃氣混合單元的上方，用于在其上燃燒所述空氣-燃氣混合物。由于設置了多個空氣-燃氣混合單元，使得空氣和燃氣在供給金屬纖維罩燃燒前被充分混合，從而確保燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。
【專利說明】金屬纖維燃燒器及采用該燃燒器的燃氣熱水設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于燃燒設備領域，具體涉及一種金屬纖維燃燒器以及采用該燃燒器的燃氣熱水設備。
【背景技術】
[0002]燃氣熱水設備，如燃氣熱水器或燃氣鍋爐中通常設置有的燃燒器、熱交換器、以及容納燃燒器和熱交換器的燃燒室。燃燒器在燃燒過程中會產(chǎn)生廢氣，并會被排放到大氣中。廢氣通常包含有對人體和大氣有影響的成分，如一氧化碳(CO)或氮氧化物(NOx)等。隨著生活水平以及對環(huán)境保護意識的提高，人們越來越重視家用燃氣具中有害氣體的排放。其中一氧化碳的排放早已為人們所關注，并且大量燃氣具的生產(chǎn)廠家也采取相應的措施來降低一氧化碳的排放，然而，然而對于氮氧化物的排放卻尚未引起足夠的重視。
[0003]經(jīng)研究分析表明，氮氧化物的毒性要大于一氧化碳，并且長期的排放會對大氣引發(fā)兩方面的污染:酸雨和光化學煙霧(Photochemical Smog)。在我國已經(jīng)制定的民用燃氣具的氮氧化物排放標注中，最高級即國標五級要求氮氧化物濃度上限為70毫克/千瓦小時(mg/kff -h)。目前用來降低民用燃氣具的氮氧化物排放方式主要有，濃淡燃燒技術、采用火焰冷卻體的燃燒器、或采用金屬纖維表面燃燒的燃燒器等。
[0004]其中，金屬纖維燃燒器是指以特種金屬纖維作為燃燒表面。這種金屬纖維可以通過燒結(jié)的方式制成具有立體網(wǎng)狀結(jié)構的多孔板材，或通過編制方式制成柔軟的通透性織物。由于金屬纖維的均勻透氣性，使得燃燒穩(wěn)定并分布均勻，從而避免局部高溫的存在，進而抑制了氮氧化物的生成。
[0005]歐洲專利EP0157432B1和EP0628146B1均揭示了類似地金屬纖維燃燒器。其中，燃燒器要提供按特定比例均勻預混的燃氣與空氣混合物，可燃混合物在金屬纖維表面進行燃燒。燃燒以兩種方式進行，即在金屬纖維內(nèi)部進行燃燒的熱輻射方式，和在織物上方燃燒的藍焰方式。然而，如何精密地調(diào)節(jié)和控制，來保證燃氣和空氣的充分混合，使燃燒更充分，從而有效降低氮氧化物的排放，是本領域技術人員函待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種燃燒器，其可確保燃氣和空氣充分混合，使燃燒更充分，從而有效降低氮氧化物的排放。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種采用上述燃燒器的燃氣熱水設備。
[0008]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明提供一種燃燒器，其包括:
[0009]殼體；
[0010]若干空氣-燃氣混合單元，收容在所述殼體內(nèi)，用于混合引入的空氣和燃氣以生成空氣-燃氣混合物；
[0011]金屬纖維罩，收容在所述殼體內(nèi)，并位于所述若干空氣-燃氣混合單元的上方，用于在其上燃燒所述空氣-燃氣混合物。[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述若干空氣-燃氣混合單元呈肩并肩并排布置。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，每一空氣-燃氣混合單元包括進氣口、混合腔、和出氣□。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述混合腔包括文丘里(venturi)部分。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述出氣口包括呈縱長排列的若干狹槽。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，該燃燒器還包括設置在金屬纖維罩和所述若干空氣-燃氣混合單元之間的分配板，所述分配板上均勻布置有若干通孔以將所述空氣-燃氣混合物分配至金屬纖維罩。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬纖維罩包括金屬纖維板；所述金屬纖維板由若干金屬纖維通過燒結(jié)或編制的方式制成，每一金屬纖維的成分至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，所述若干空氣-燃氣混合單元內(nèi)空氣與燃氣的化學計量比相同。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進，每一空氣-燃氣混合單元內(nèi)空氣與燃氣的化學計量比位于1.3?1.45之間。
[0020]為實現(xiàn)上述另一發(fā)明目的，本發(fā)明還提供一種燃氣熱水設備，其包括:
[0021]上述的燃燒器；以及
[0022]熱交換器，吸收燃燒器產(chǎn)生的熱量并將熱量傳遞給通過熱交換器的水流。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:由于設置了多個空氣-燃氣混合單元，使得空氣和燃氣在供給金屬纖維罩燃燒前被充分混合，從而確保燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明的燃燒器一【具體實施方式】的立體示意圖；
[0026]圖2是圖1所示的燃燒器的爆炸示意圖；
[0027]圖3是圖1所示的燃燒器的剖視示意圖；
[0028]圖4是圖1所示的燃燒器的金屬纖維罩的立體示意圖；
[0029]圖5是圖1所示的燃燒器的分配板的立體示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明的燃氣熱水設備一【具體實施方式】的平面示意圖，其中前蓋板被拆除以顯示其內(nèi)部結(jié)構。
【具體實施方式】
[0031]以下將結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。[0032]燃氣熱水器和燃氣鍋爐都是以可燃氣體為燃料，如天燃氣、城市煤氣、液化氣、沼氣等，通過燃燒可燃氣體來加熱熱水以滿足用戶生活用水和/或中央供暖的需求。下述實施方式中將均以燃氣熱水器為例來對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明同樣可應用于燃氣鍋爐。
[0033]首先參照圖6所示的本發(fā)明的燃氣熱水設備的一【具體實施方式】。該燃氣熱水設備I包括外殼，收容在外殼中的煙罩73、熱交換器71、燃燒器1、風機72、以及延伸出外殼的進水管、出水管、和燃氣輸送管路等。
[0034]外殼通?？捎扇舾缮w板拼接而成，如前蓋板、背板、頂蓋板、底蓋板、以及一對側(cè)蓋板。熱交換器71通常安裝在燃燒器I的上部，本實施方式中，熱交換器可采用翅片管式熱交換器，即熱交換器殼體內(nèi)設置有多個翅片，一吸熱水管(未標示)迂回地穿過這些翅片，其兩頭分別與進水管和出水管連通。燃氣-空氣混合物在燃燒器殼體和熱交換器殼體拼接后形成的燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱量被翅片所吸收，并進一步傳遞給流經(jīng)吸熱水管中的水，加熱后的水通過出水管傳遞給生活用水的水管，從而為用戶提供飲用、洗浴等生活用水。
[0035]風機72設置在燃燒器I下方，用于促進氣體對流，以提供燃燒所需的空氣，并促使煙氣排入煙罩73內(nèi)。煙罩73扣在熱交換器71的頂部，用于收集燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的煙氣(包含一氧化碳、氮氧化物等的廢氣)，并排放到外部。
[0036]參照圖1至圖3所示的本發(fā)明的燃燒器I的一【具體實施方式】。燃燒器I包括殼體10、收容在殼體10內(nèi)的金屬纖維罩20、若干空氣-燃氣混合單元30、以及分配板40。殼體10由金屬材料制成，其大致呈四方形的框架結(jié)構，包括前面板11、后面板12、以及連接前、后面板的一對側(cè)板13。其中，前、后面板11、12和側(cè)板13可通過傳統(tǒng)的連接方式組裝形成，如果釘與母配合的方式等。前面板11上設有用于點火的電極15，如圖3所示，電極15位于金屬纖維罩20的上方，以在金屬纖維罩的表面點火形成燃燒。
[0037]若干空氣-燃氣混合單元30肩并肩地并排布置在殼體10內(nèi)。每一空氣-燃氣混合單元30大致呈板狀，包括進氣口 31、混合腔32、和出氣口 33。進氣口 31用于接收燃氣噴射單元(未圖示)噴出的燃氣、以及隨燃氣一起帶入的空氣，燃氣和空氣隨后在混合腔32里充分混合?；旌锨?2具有緊鄰進氣口 31設置的文丘里(venturi)部分321 (配合圖3所示)。文丘里部分是通過文丘里效應吸附進氣口 31處的氣體，其通?？梢杂奢S向截面的入口收縮段、圓筒形喉部和圓錐形擴散段組成。由于文丘里管的原理和構成均為本領域普通技術人員所熟知，所以 申請人:在此不再予以贅述。
[0038]本實施方式中，每一空氣-燃氣混合單元30的出氣口 33包括沿縱長方向排布的若干狹槽。通過這種結(jié)構，可使經(jīng)過混合腔32混合的空氣與燃氣的混合物被均勻地排出。每一空氣-燃氣混合單元30中，空氣與燃氣的化學計量比被設計成是相同的，位于1.3?
1.45之間，優(yōu)選位于1.35?1.4之間，從而使各出氣口 33排出的空氣-燃氣混合物的混合比例都是相同的。
[0039]配合參照圖4所示，金屬纖維罩20安置在殼體10內(nèi)，并位于空氣-燃氣混合單元30的上方。金屬纖維罩20采用可移除的方式安裝在殼體內(nèi)，例如，殼體10的上部內(nèi)設有擱架，金屬纖維罩20可擱置在該擱架上。金屬纖維罩20包括例如可以和上述殼體的擱架配合的框架21、以及位于框架21內(nèi)的金屬纖維板22。本領域技術人員所熟知的是，金屬纖維板是由極細金屬纖維制成。這種金屬纖維可以是由至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)等元素制成的合金鋼纖維，具體如歐洲專利EP0157432B1所揭示。[0040]金屬纖維既可以燒結(jié)在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結(jié)構都提供了透氣性很強的均勻介質(zhì)。由于金屬纖維的均勻透氣性，使得燃燒穩(wěn)定并分布均勻，從而避免局部高溫的存在，進而抑制了氮氧化物的生成。
[0041]如圖5所示，分配板40設置在金屬纖維罩20和若干空氣-燃氣混合單元30之間，其上開設有均勻分布的若干通孔41。通過這種結(jié)構，可將空氣-燃氣混合單元30的排氣口 33排出的空氣與燃氣混合物均勻地分配到金屬纖維板22，從而確保在金屬纖維板22上形成更為均勻的燃燒。
[0042]采用上述實施方式構造的燃燒器經(jīng)燃燒實驗后測得:當混合的空氣與燃氣的化學計量比為1.3時，燃燒后氮氧化物的排放量為60毫克/千瓦小時；當混合的空氣與燃氣的化學計量比為1.35時，燃燒后氮氧化物的排放量為44.5毫克/千瓦小時；而當混合的空氣與燃氣的化學計量比為1.45時，燃燒后氮氧化物的排放為26毫克/千瓦小時。顯然，上述碳氧化物的排放量均小于國標最高要求的低于70毫克/千瓦小時的排放標準。
[0043]由于設置了多個空氣-燃氣混合單元，使得空氣和燃氣在供給金屬纖維罩燃燒前被充分混合，從而確保燃燒更為充分，進而有效降低氮氧化物的排放。
[0044]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0045]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種燃燒器(I)，其特征在于，該燃燒器包括: 殼體(10)； 若干空氣-燃氣混合單元(30)，收容在所述殼體內(nèi)，用于混合引入的空氣和燃氣以生成空氣-燃氣混合物； 金屬纖維罩(20)，收容在所述殼體內(nèi)，并位于所述若干空氣-燃氣混合單元的上方，用于在其上燃燒所述空氣-燃氣混合物。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:所述若干空氣-燃氣混合單元呈肩并肩并排布置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的燃燒器，其特征在于:每一空氣-燃氣混合單元包括進氣口(31)、混合腔(32)、和出氣口(33)。
4.根據(jù)權利要求3所述的燃燒器，其特征在于:所述混合腔(32)包括文丘里(venturi)部分(321)。
5.根據(jù)權利要求3所述的燃燒器，其特征在于:所述出氣口(33)包括呈縱長排列的若干狹槽。
6.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:該燃燒器還包括設置在金屬纖維罩和所述若干空氣-燃氣混合單元之間的分配板(40)，所述分配板(40)上均勻布置有若干通孔(41)以將所述空氣-燃氣混合物分配至金屬纖維罩。
7.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:所述金屬纖維罩(20)包括金屬纖維板(22);所述金屬纖維板由若干金屬纖維通過燒結(jié)或編制的方式制成，每一金屬纖維的成分至少包括鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)。
8.根據(jù)權利要求1所述的燃燒器，其特征在于:所述若干空氣-燃氣混合單元內(nèi)空氣與燃氣的化學計量比相同。
9.根據(jù)權利要求8所述的燃燒器，其特征在于:每一空氣-燃氣混合單元內(nèi)空氣與燃氣的化學計量比位于1.3~1.45之間。
10.一種燃氣熱水設備(100)，其特征在于，該設備包括: 如上述權利要求中任一項所述的燃燒器；以及 熱交換器(71)，吸收燃燒器產(chǎn)生的熱量并將熱量傳遞給通過熱交換器的水流。
【文檔編號】F23D14/02GK103604123SQ201310576091
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】陳如意 申請人:威能(無錫)供熱設備有限公司