專利名稱：余熱回收高效燃氣灶的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣灶，特別是涉及一種余熱回收高效燃氣灶。
背景技術：
當前市場上所使用的商用燃氣灶具，其燃燒方式依然采用傳統(tǒng)的正壓開放式燃燒方式，燃氣燃燒過程中使得燃燒火焰及高溫煙氣直接外泄，從而使得燃氣燃燒產(chǎn)生的熱量只有一少部分被鍋具利用，熱利用效率極低。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有餐飲業(yè)灶具的平均熱效率僅為20%，熱量損失高達80%，造成了極大的能源浪費。導致目前燃氣灶具熱效率低的主要原因有以下幾點 (I)燃料不完全燃燒熱損失大。餐飲行業(yè)灶具因受傳統(tǒng)設計思想限制，其結(jié)構(gòu)不支持燃氣在空氣中充分燃燒，使得燃氣燃燒后形成大量不完全燃燒的高碳氣體直接排入周圍環(huán)境中。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)的灶具燃燒方式至少將導致10-15%左右的未完全燃燒的氣體燃料被釋放于周圍環(huán)境中。(2)熱量損失嚴重。傳統(tǒng)燃氣灶主要是通過氣體燃燒所產(chǎn)生的火焰與鍋具底面接觸以對流傳熱的方式將熱量傳遞給鍋具，再由加熱的鍋具將熱量傳遞給食物。同時，燃氣燃燒產(chǎn)生的火焰與鍋具的接觸面較小，大部分火焰以對流傳熱及輻射換熱的方式將熱量傳遞至周圍環(huán)境中，且由于輻射傳熱量是溫度的四次方，因此使得鍋具有效利用熱量僅為燃氣燃燒所產(chǎn)生熱量的20%左右。(3)空燒現(xiàn)象非常普遍?？諢诓惋嫹招袠I(yè)中也稱荒燒，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于中國菜肴烹飪工藝的特殊性，即廚師在出菜、刷鍋時爐灶不能關火(使用長明火或者留火種)，即使無工作狀態(tài)，爐灶一直在燃燒，而這種現(xiàn)象將將造成10-15%左右的燃料被白白浪費。(4)環(huán)境污染嚴重。傳統(tǒng)灶具產(chǎn)生的環(huán)境污染包括兩個方面一是由于未完全燃燒的燃氣釋放與周圍環(huán)境中將照成大氣污染；二是由于傳統(tǒng)灶具燃燒時使用鼓風機來為燃氣燃燒提供大量氧氣，因而造成較為嚴重的噪聲污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可有效提高爐灶的熱效率、降低污染物排放的余熱回收高效燃氣灶。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的余熱回收高效燃氣灶，包括灶體、鼓風機和燃氣管，在所述的灶體上設有與所述的燃氣管配合供空氣的熱空氣管，在所述的灶體的爐膛內(nèi)設有罩住所述的燃氣管和所述的熱空氣管的多孔陶瓷介質(zhì)形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質(zhì)的側(cè)壁與所述的灶體的爐膛側(cè)壁之間形成有煙氣回收通道，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體內(nèi)設有換熱管，所述的鼓風機與所述的換熱管的空氣入口連接，所述的換熱管的空氣出口與所述的熱空氣管連接，所述的熱空氣管上設有熱空氣調(diào)節(jié)閥，所述的換熱管的煙氣入口與所述的煙氣回收通道連接，所述的換熱管的煙氣出口連接有煙囪，所述的煙囪上設有煙氣調(diào)節(jié)閥。所述的煙囪的高度能使將燃燒室內(nèi)的負壓控制在3 5mm水柱。所述的燃氣管與所述的熱空氣管同軸設置，所述的熱空氣管的空氣出口為設在所述的熱空氣管上的軸向空氣出口，所述的燃氣管的燃氣出口為設在所述的燃氣管上的徑向燃氣出口。采用上述技術方案的余熱回收高效燃氣灶，常溫空氣經(jīng)鼓風機進入換熱器，在換熱器中與熱煙氣進行換熱后變成熱空氣，然后熱空氣由爐灶底部均勻地進入燃燒室內(nèi)，并與燃氣橫向充分混合。混合后的氣體著火燃燒并進入其上部的多孔陶瓷介質(zhì)，并在多孔陶瓷介質(zhì)中邊流動、邊燃燒、邊加熱多孔陶瓷介質(zhì)。被加熱的高溫多孔陶瓷介質(zhì)與離開多孔陶瓷介質(zhì)的高溫煙氣同時與鍋具的鍋底同時發(fā)生強輻射與對流換熱。發(fā)生熱交換后的煙氣在煙囪自撥力的作用下進入換熱器，將煙氣熱量傳遞給燃燒用的空氣，而空氣被加熱后進入 燃燒室與燃氣混合而燃燒。顯然，這種結(jié)構(gòu)的燃氣灶與傳統(tǒng)的燃氣灶相比，可極大地的提高燃燒效率與熱利用效率。本發(fā)明在燃氣灶中增設了換熱器，其主要作用是利用燃氣燃燒排放的熱煙氣與進入爐灶的常溫空氣進行熱交換，一方面降低了煙氣的排煙溫度，另一方面又提高了熱空氣的溫度，在提高熱利用率的同時，還可有效提高燃料的燃燒效率。空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術，提高了燃氣的燃燒效率。本發(fā)明在燃氣燃氣管出口上部采用多孔陶瓷介質(zhì)，具有燃燒效率高、污染物排放低的優(yōu)點，同時，兼有燃氣管體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負荷調(diào)節(jié)范圍廣、燃燒穩(wěn)定及低噪聲等優(yōu)點，能廣泛地應用于商用爐灶、家用采暖系統(tǒng)、動力設備、汽車預熱系統(tǒng)和各種各樣的民用和工業(yè)生產(chǎn)過程中。傳統(tǒng)的燃燒技術是以自由火焰為特征的，其燃燒不可避免地會有溫度分布不均、燃燒區(qū)域狹小、污染物排放嚴重等缺點，而這全歸因于氣體的導熱性能和輻射性能較差。相對于自由火焰為特征的預混燃燒方式來說，多孔陶瓷介質(zhì)中的預混燃燒方式是一項燃燒途徑完全不同的燃燒技術，是一種新穎、獨特的燃燒方式，它使氣體混合物在一種耐高溫與導熱性能好的多孔陶瓷介質(zhì)里組織燃燒?？諝馀c燃氣的混合氣體首先進入預熱，然后再進入燃燒室充分燃燒。在燃燒的過程中，區(qū)別于傳統(tǒng)爐灶的對流傳熱，增加了多孔陶瓷介質(zhì)的燃氣爐灶的主要傳熱方式為輻射傳熱。綜上所述，本發(fā)明是一種可有效提高爐灶的熱效率、降低污染物排放、改善廚師的工作環(huán)境的余熱回收高效燃氣灶。


圖I是余熱回收高效燃氣灶結(jié)構(gòu)圖。圖2是空氣/燃氣高效橫向混合燃燒示意圖。圖3是沿圖2中C-C線剖示圖。圖4是多孔陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是多孔陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5，灶體5的底部設有底部支撐鋼柱13，灶體5上設有爐膛，爐膛從內(nèi)向外依次設有耐火層17、隔熱層16、保溫層15，爐膛內(nèi)設有燃氣管7，在灶體5上設有與燃氣管7配合供空氣的熱空氣管9，燃氣管7與熱空氣管9同軸設置，熱空氣管9的空氣出口為設在熱空氣管9上的軸向空氣出口 8，燃氣管7的燃氣出口為設在燃氣管7上的徑向燃氣出口 71，燃氣管7上設有燃氣調(diào)節(jié)閥11和流量計12，在灶體5的爐膛內(nèi)設有罩住燃氣管7和熱空氣管9的多孔陶瓷介質(zhì)6形成燃燒室，多孔陶瓷介質(zhì)6的側(cè)壁與灶體5的爐膛側(cè)壁之間形成有煙氣回收通道18，鍋具19放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在灶體5內(nèi)設有換熱管4，鼓風機I與換熱管4的空氣入口連接，換熱管4的空氣出口與熱空氣管9連接，熱空氣管9上設有熱空氣調(diào)節(jié)閥10，熱空氣管9包裹有熱空氣管保溫層14，換熱管4的煙氣入口與煙氣回收通道18連接，換熱管4的煙氣出口連接有煙囪3，煙囪3上設有煙氣調(diào)節(jié)閥2，煙囪3的高度能使將燃燒室內(nèi)的負壓控制在3 5mm水柱。參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5，根據(jù)傳統(tǒng)商用燃氣灶的外形，設計出一種具有余熱回收功能的高效率商用燃氣爐灶，常溫空氣經(jīng)鼓風機進入換熱器，在換熱器中與熱煙氣進行換熱后變成熱空氣，然后熱空氣由爐灶底部均勻地進入燃燒室內(nèi)，并與燃氣橫向充分 混合?；旌虾蟮臍怏w著火燃燒并進入其上部的多孔陶瓷介質(zhì),并在多孔陶瓷介質(zhì)中邊流動、邊燃燒、邊加熱多孔陶瓷介質(zhì)。被加熱的高溫多孔陶瓷介質(zhì)與離開多孔陶瓷介質(zhì)的高溫煙氣同時與鍋具的鍋底同時發(fā)生強輻射與對流換熱。發(fā)生熱交換后的煙氣在煙囪自撥力的作用下進入換熱器，將煙氣熱量傳遞給燃燒用的空氣，而空氣被加熱后進入燃燒室與燃氣混合而燃燒。由于煙囪的管內(nèi)煙氣溫度高于高空中的常溫空氣而存在壓力差，這種因壓差而產(chǎn)生的自拔力將會引導完成熱交換后的煙氣順利排出。顯然，這種結(jié)構(gòu)的燃氣灶與傳統(tǒng)的燃氣灶相比，可極大地的提高燃燒效率與熱利用效率。本發(fā)明的核心技術為負壓封閉燃燒技術、煙氣余熱回收技術、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術和多孔介質(zhì)燃燒等技術。I、負壓封閉燃燒技術煙囪3的自拔力使整個爐灶內(nèi)部處于微負壓燃燒狀態(tài)，而煙囪自拔力形成的原因有以下幾點(I)高空中空氣密度小,大氣壓本身就比地表大氣壓低；(2)高空中風大，空氣流速非?？?，在煙囪頂口會形成一個很大的負壓區(qū)形成抽力；(3)煙囪內(nèi)煙氣溫度高，與煙囪外空氣密度相比密度小，在煙氣上升過程中對外界形成負壓抽力。爐灶內(nèi)部處于微負壓狀態(tài)，氣體在微負壓工況下燃燒與換熱，有效防止了燃燒高溫火焰與煙氣的外漏，使得燃燒后產(chǎn)生的煙氣能夠順利進行熱交換。根據(jù)煙囪這一特點，燃氣爐灶設計應優(yōu)化設計煙囪3的高度，使之將燃燒室內(nèi)的負壓控制在3 5mm水柱。2、煙氣余熱回收技術燃氣爐灶熱效率的提高主要包含兩方面燃燒效率和換熱效率。燃燒效率主要由燃氣管及燃燒過程決定，商用爐灶中所用的天然氣的燃燒效率已經(jīng)很高，再進一步提高有一定困難。因此，提高換熱效率就是提高燃氣爐灶熱效率的基本方法。本發(fā)明在燃氣灶中增設了余熱回收換熱單元一換熱管4，即熱管(或管殼)換熱器，其主要作用是利用燃氣燃燒排放的熱煙氣與進入爐灶的常溫空氣進行熱交換，一方面降低了煙氣的排煙溫度，另一方面又提高了熱空氣的溫度，在提高熱利用率的同時，還可有效提高燃料的燃燒效率。3、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術為了提高燃氣的燃燒效率，本發(fā)明設計了空氣與燃氣的橫向預混結(jié)構(gòu)，即空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術，工作原理如圖2和圖3所示，燃氣管7與熱空氣管9同軸設置，熱空氣管9的空氣出口為設在熱空氣管9上的軸向空氣出口 8，燃氣管7的燃氣出口為設在燃氣管7上的徑向燃氣出口 71，熱空氣沿著熱空氣管9從爐灶底部進入爐灶內(nèi)，并從燃氣管7底部的軸向空氣出口 8均勻地軸向排出，燃氣管7的燃氣經(jīng)徑向燃氣出口 71均勻地橫向排出，在足夠的預混空間里熱空氣與燃氣進行橫向混合燃燒從而提高燃燒效率。
4、多孔介質(zhì)燃燒技術本發(fā)明在燃氣管出口上部采用新穎獨特的多孔介質(zhì)燃燒技術，該技術具有燃燒效率高、污染物排放低的優(yōu)點，同時，兼有燃氣管體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、負荷調(diào)節(jié)范圍廣、燃燒穩(wěn)定及低噪聲等優(yōu)點，能廣泛地應用于商用爐灶、家用采暖系統(tǒng)、動力設備、汽車預熱系統(tǒng)和各種各樣的民用和工業(yè)生產(chǎn)過程中。傳統(tǒng)的燃燒技術是以自由火焰為特征的，其燃燒不可避免地會有溫度分布不均、燃燒區(qū)域狹小、污染物排放嚴重等缺點，而這全歸因于氣體的導熱性能和輻射性能較差。相對于自由火焰為特征的預混燃燒方式來說，多孔介質(zhì)中的預混燃燒方式是一項燃燒途徑完全不同的燃燒技術，是一種新穎、獨特的燃燒方式，它使氣體混合物在一種耐高溫與導熱性能好的特殊多孔介質(zhì)材料里組織燃燒。本發(fā)明采用的多孔陶瓷介質(zhì)6結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，圖中，多孔陶瓷介質(zhì)6設有預熱區(qū)62和燃燒區(qū)61，空氣與燃氣的混合氣體首先進入預熱區(qū)62預熱，然后再進入燃燒區(qū)61充分燃燒。在燃燒的過程中，區(qū)別于傳統(tǒng)爐灶的對流傳熱，增加了多孔陶瓷介質(zhì)6的燃氣爐灶的主要傳熱方式為輻射傳熱。與傳統(tǒng)的燃氣灶相比，本發(fā)明提出的燃氣灶可節(jié)能30%以上，燃燒噪音低，灶具經(jīng)久耐用，價格相對低廉，工藝結(jié)構(gòu)簡單可靠。本發(fā)明的提出對于缺煤、無油無氣的地區(qū)具有十分重要的社會、經(jīng)濟與環(huán)保意義，同時對實現(xiàn)餐飲行業(yè)的節(jié)能減排具有十分重要的現(xiàn)實意義。綜上所述，本發(fā)明在小型燃氣灶具上綜合應用負壓封閉燃燒技術、煙氣余熱熱管回收技術、空氣/燃氣高效橫向混合燃燒技術和多孔介質(zhì)燃燒技術，并將這四項技術有機集成，與目前采用燃氣灶具采用的傳統(tǒng)燃燒技術相比，具有無可比擬的技術與經(jīng)濟優(yōu)勢，是商用燃氣灶具行業(yè)的重要技術革新，對我國商用燃氣灶具領域的節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實與經(jīng)濟意義，其應前景十分廣闊。
權利要求
1.一種余熱回收高效燃氣灶，包括灶體(5)、鼓風機(I)和燃氣管(7)，其特征是在所述的灶體(5)上設有與所述的燃氣管(7)配合供空氣的熱空氣管(9)，在所述的灶體(5)的爐膛內(nèi)設有罩住所述的燃氣管(7)和所述的熱空氣管(9)的多孔陶瓷介質(zhì)(6)形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質(zhì)出)的側(cè)壁與所述的灶體(5)的爐膛側(cè)壁之間形成有煙氣回收通道(18)，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體(5)內(nèi)設有換熱管(4)，所述的鼓風機(I)與所述的換熱管(4)的空氣入口連接，所述的換熱管(4)的空氣出口與所述的熱空氣管(9)連接，所述的換熱管(4)的煙氣入口與所述的煙氣回收通道(18)連接，所述的換熱管(4)的煙氣出口連接有煙囪(3)。
2.根據(jù)權利要求I所述的余熱回收高效燃氣灶，其特征是所述的煙 (3)的高度能使將燃燒室內(nèi)的負壓控制在3 5_水柱。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的余熱回收高效燃氣灶，其特征是所述的燃氣管(7)與所述的熱空氣管(9)同軸設置，所述的熱空氣管(9)的空氣出口為設在所述的熱空氣管(9)上的軸向空氣出口(8)，所述的燃氣管(7)的燃氣出口為設在所述的燃氣管(7)上的徑向燃氣出口(71)。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的余熱回收高效燃氣灶，其特征是所述的煙 (3)上設有煙氣調(diào)節(jié)閥(2)。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的余熱回收高效燃氣灶，其特征是所述的熱空氣管(9)上設有熱空氣調(diào)節(jié)閥(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種余熱回收高效燃氣灶，在灶體(5)上設有與燃氣管(7)配合供空氣的熱空氣管(9)，在所述的灶體(5)的爐膛內(nèi)設有罩住所述的燃氣管(7)和所述的熱空氣管(9)的多孔陶瓷介質(zhì)(6)形成燃燒室，所述的多孔陶瓷介質(zhì)(6)的側(cè)壁與所述的灶體(5)的爐膛側(cè)壁之間形成有煙氣回收通道(18)，鍋具放置在爐膛口時能密封住爐膛口，在所述的灶體(5)內(nèi)設有換熱管(4)，所述的鼓風機(1)與所述的換熱管(4)的空氣入口連接，所述的換熱管(4)的空氣出口與所述的熱空氣管(9)連接，所述的換熱管(4)的煙氣入口與所述的煙氣回收通道(18)連接，所述的換熱管(4)的煙氣出口連接有煙囪(3)。本發(fā)明是一種可有效提高爐灶的熱效率、降低污染物排放、改善廚師的工作環(huán)境的余熱回收高效燃氣灶。
文檔編號F24C3/04GK102759130SQ201210286369
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權日2012年8月13日
發(fā)明者童斐, 陳冬林 申請人:湖南漢龍節(jié)能科技有限公司, 長沙理工大學