《完全預混燃氣燃燒器》是河北春風供暖設備股份有限公司於2014年1月7日申請的發明專利，該專利的申請號為201410008557X，公布號為CN103742911A，授權公布日為2014年4月23日，發明人是劉鳳國、張蕊、張斌龍、張彥敏，該發明涉及一種低污染物排放的燃氣燃燒器，尤其是涉及一種基於預混燃燒方式的低氮氧化物緊湊型圓筒型完全預混燃氣燃燒器。
《完全預混燃氣燃燒器》包括密封板，還包括從內至外依次套裝間隔設定的混合圓筒、燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒，混合圓筒和燃氣和空氣分配圓筒之間的間隔形成分配腔，燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒之間的間隔形成隔熱腔，在混合圓筒內設定有多個貫通混合圓筒筒體設定的引射腔體，在燃氣和空氣分配圓筒上開有多個分配孔，在火孔圓筒上開有多個火孔，在密封板上連線有進風管，燃氣進氣管穿過進風管的壁面與燃氣分配室上的進氣口相連通，燃氣分配室設定在進風管的出風口內，在燃氣分配室上設定有多個與燃氣噴嘴相連通的出氣口，燃氣噴嘴與引射腔體一一對應設定。採用該裝置煙氣中的污染物排放量低。容易實現燃氣和空氣的比例調節。
2019年9月29日，《完全預混燃氣燃燒器》獲2018年河北省專利獎三等獎。
（概述圖為《完全預混燃氣燃燒器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：完全預混燃氣燃燒器
- 公布號：CN103742911A
- 公布日：2014年4月23日
- 申請號：201410008557X
- 申請日：2014年1月7日
- 申請人：河北春風供暖設備股份有限公司
- 地址：天津市西青區津靜公路26號天津城建大學能源與安全工程學院燃氣教研室
- 發明人：劉鳳國、張蕊、張斌龍、張彥敏
- Int.Cl.：F23D14/04(2006.01)I、F23D14/62(2006.01)I、F23D14/60(2006.01)I
- 代理機構：天津市北洋有限責任專利代理事務所
- 代理人：王麗英
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
中國經濟正處於轉型關鍵時期，為了進一步降低人們生產生活中一次能源（尤其指煤、石油）消耗帶來的環境問題，政府正積極鼓勵天然氣的套用。燃燒器是使燃料和空氣以一定的方式噴出混合（或混合噴出）燃燒的裝置的統稱，燃燒器按類型和套用領域分工業燃燒器、燃燒機、民用燃燒器、特種燃燒器幾種。2014年1月前，有的家用燃氣熱水器和採暖熱水爐的燃燒器在開發中國家一般採用部分預混燃燒方式設計、已開發國家多採用全預混燃燒方式設計。就部分預混燃燒方式而言存在以下一些不足：首先燃氣在燃燒前只混合部分空氣，燃燒時需二次空氣補充，燃燒不完全；其次，空氣係數較大（一般接近甚至超過2），燃燒火焰溫度較低，而且由於不完全燃燒還會產生較多的CO、NOx等有害氣體，不符合環境保護的要求。已開發國家的全預混燃燒器一般是圓柱型或半圓型燃燒器，全預混燃燒具有空氣係數小，火焰溫度高，燃燒充分，燃燒產物中CO、NOx含量少等優點，但民用全預混燃燒器的混氣方式多採用機械式燃氣空氣等比例混合控制技術，採用的混合器為後預混型文丘里混合器或前預混型文丘里混合器，基本原理是使用高速風機使空氣獲得高速度，用空氣引射燃氣，並在狹小空間內進行混合，這種比例混合控制技術結構比較複雜，加工工藝要求比較高，風機能耗較大，混氣效果受氣質的影響較大，價格比較高。
在2014年1月前已有技術中，中國國外專利EP1914476A2、EP2037175A2、WO2009/065733A1以及中國國內專利ZL200720078953.5分別公開了圓筒形完全預混燃燒器，其外形結構均為圓柱形結構，材料也為不鏽鋼結構，但是燃氣和空氣在進入圓筒前已經充分混合後，再進入圓筒形燃燒器。這樣使得使用這種燃燒器的供熱裝置需要為燃燒器專門配置混合器，使得燃燒器體積增大，燃氣和空氣混合物占據的幾何體積增大，安全性較差。中國國外EP1083386A1公開了一種帶有混合裝置的圓筒形燃燒器，該裝置設有兩個風機和兩個燃氣管，燃氣管設定在每個風機出口處，兩個風機出口相通，所有燃氣和空氣混合物均進入圓筒形燃燒器內部，燃氣和空氣混合物經不鏽鋼圓筒上的火孔噴出後實現預混燃燒，但該圓筒形燃燒器是依靠風機的氣流撞擊產生的擾流實現燃氣和空氣的混合，氣流阻力大，風機能耗高，噪音大，燃氣和空氣混合物占據的幾何體積增大，安全性較差。
發明內容
專利目的
《完全預混燃氣燃燒器》的目的在於克服已有技術的缺點，提供一種燃燒前燃氣和空氣可以充分混合、燃燒完全、煙氣中的污染物排放量低，容易實現燃氣和空氣的比例調節的完全預混燃氣燃燒器。
技術方案
《完全預混燃氣燃燒器》包括密封板，它還包括從內至外依次套裝間隔設定的混合圓筒、燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒，所述的混合圓筒和燃氣和空氣分配圓筒之間的間隔形成分配腔，所述的燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒之間的間隔形成隔熱腔，所述的分配腔和隔熱腔的上部均為封閉端並且下部為開口端，在所述的混合圓筒內設定有多個貫通混合圓筒筒體設定的引射腔體，在所述的燃氣和空氣分配圓筒上開有多個分配孔，在所述的火孔圓筒上開有多個火孔，所述的混合圓筒上部固定在密封板上，在所述的密封板上連線有進風管，燃氣進氣管穿過進風管的壁面與燃氣分配室上的進氣口相連通，所述的燃氣分配室設定在進風管的出風口內並且與進風管的出風口之間間隙設定，在所述的燃氣分配室上設定有供空氣通過的間隙，在所述的燃氣分配室上設定有多個與燃氣噴嘴相連通的出氣口，燃氣噴嘴與引射腔體一一對應設定以使燃氣通過燃氣噴嘴噴入對應設定的引射腔體，混合圓筒設定在所述的燃氣噴嘴的下方並且兩者之間留有間隙。
改善效果
1.與部分預混式燃燒器相比，該燃燒器能在空氣係數接近1的條件下實現完全燃燒，並獲得足夠的高溫，燃燒時火焰極短，燃燒強度大。由於燃燒前燃氣和空氣充分混合，燃燒完全，煙氣中的污染物排放量低。
2.與2014年1月前市場上正在銷售的全預混燃燒器相比，該燃燒器採用的是燃氣引射空氣的混合技術，因此對於風機的風壓要求不高，可採用普通風機。對於燃氣電磁閥，可採用與部分預混式燃燒器相同的燃氣電磁閥。該燃燒器對於控制的精度要求較小，容易實現燃氣和空氣的比例調節。
3.《完全預混燃氣燃燒器》可採用的是部分預混式燃燒器的控制系統和部分配件，同等送風量條件下，風機能耗小，其價格和部分預混式燃燒器價格相差不大，遠遠低於中國國外不鏽鋼圓筒形燃燒器。
《完全預混燃氣燃燒器》是一種在圓形火孔筒內部進行燃氣和空氣混合的全預混燃燒器，該裝置結構緊湊，燃氣和空氣分別輸送到圓形火孔筒內部，充分利用其內部空間進行混合，縮小了燃燒器的尺寸，重要的是減少了燃氣和空氣混合氣占據的空間，提高了燃燒器的安全性。燃燒器可在較低的空氣係數條件下實現完全燃燒，並獲得足夠的高溫，燃燒時火焰短，火孔熱強度大，煙氣中的污染物排放量低。該發明不但可以作為商業以及民用的供熱及供生活熱水系統的燃氣燃燒器，也可用於中小型工業供熱和供熱水系統的燃氣燃燒器。
附圖說明
圖1-1為《完全預混燃氣燃燒器》完全預混燃氣燃燒器整體結構剖面圖
圖1-2為圖1-1中1-2處所示的燃燒器的局部放大圖；
圖2為該發明完全預混燃氣燃燒器的結構示意圖；
圖3為圖1-1中所示的燃燒器中的燃氣和空氣混合圓筒的結構示意圖；
圖4為圖1-1中所示的燃燒器中的分配圓筒的結構示意圖；
圖5為圖1-1中所示的燃燒器中的火孔圓筒的結構示意圖；
圖6為圖1-1中所示的燃燒器中的噴嘴的結構示意圖；
圖7為圖1-1中所示的燃燒器中的分配室的結構示意圖；
圖8為圖1-1中所示的燃燒器的組裝結構圖。
圖中：1-進風管，2-燃氣進氣管，3-燃氣分配室，4-燃氣噴嘴，5-密封板，6-隔熱板，7-混合圓筒，8-燃氣和空氣分配圓筒，9-火孔圓筒，10-引射腔體，11-分配腔，12-分配孔，13-隔熱腔，14-火孔。
權利要求
1.《完全預混燃氣燃燒器》包括密封板，其特徵在於：它還包括從內至外依次套裝間隔設定的混合圓筒、燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒，所述的混合圓筒和燃氣和空氣分配圓筒之間的間隔形成分配腔，所述的燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒之間的間隔形成隔熱腔，所述的分配腔和隔熱腔的上部均為封閉端並且下部為開口端，在所述的混合圓筒內設定有多個貫通混合圓筒筒體設定的引射腔體，在所述的燃氣和空氣分配圓筒上開有多個分配孔，在所述的火孔圓筒上開有多個火孔，所述的混合圓筒上部固定在密封板上，在所述的密封板上連線有進風管，燃氣進氣管穿過進風管的壁面與燃氣分配室上的進氣口相連通，所述的燃氣分配室設定在進風管的出風口內並且與進風管的出風口之間間隙設定，在所述的燃氣分配室3上設定有供空氣通過的間隙，在所述的燃氣分配室上設定有多個與燃氣噴嘴相連通的出氣口，燃氣噴嘴與引射腔體一一對應設定以使燃氣通過燃氣噴嘴噴入對應設定的引射腔體，混合圓筒設定在所述的燃氣噴嘴的下方並且兩者之間留有間隙。
2.根據權利要求1所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：所述的燃氣分配室為腔體結構，所述的腔體結構包括中間腔體，所述的中間腔體的空腔與多個間隔設定的支路腔體的空腔相連通設定，在所述的中間腔體以及支路腔體上均連線有燃氣噴嘴，支路腔體之間的間隔區域用於空氣通過。
3.根據權利要求1或2所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：所述的每個燃氣噴嘴分別與相對應的引射腔體同軸布置，燃氣噴嘴到引射腔體入口的距離為2～15毫米。
4.根據權利要求1或2所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：分配孔在所述燃氣和空氣分配圓筒上沿圓柱中心軸方向成非均勻排布。
5.根據權利要求1或2所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：所述混合圓筒和燃氣和空氣分配圓筒間的分配腔寬度為5～20毫米。
6.根據權利要求1或2所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：所述燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒間的隔熱腔間距為5～15毫米。
7.根據權利要求1或2所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：所述的燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒與混合圓筒同軸線設定。
8.根據權利要求3所述的完全預混燃氣燃燒器，其特徵在於：在所述的密封板底部並且環繞火孔圓筒安裝有隔熱板。
實施方式
如附圖所示的《完全預混燃氣燃燒器》包括密封板5，還包括從內至外依次套裝間隔設定的混合圓筒7、燃氣和空氣分配圓筒8和火孔圓筒9，所述的混合圓筒和燃氣和空氣分配圓筒之間形成分配腔11，所述的燃氣和空氣分配圓筒和火孔圓筒之間形成隔熱腔13，所述的分配腔和隔熱腔的上部均為封閉端並且下部為開口端，在所述的混合圓筒內設定有多個貫通混合圓筒筒體的引射腔體10，在所述的燃氣和空氣分配圓筒上開有多個分配孔12，在所述的火孔圓筒上開有多個火孔14，所述的混合圓筒上部固定在密封板上，在所述的密封板上連線有進風管1，燃氣進氣管2穿過進風管1的壁面與燃氣分配室3上的進氣口相連通，所述的燃氣分配室3設定在進風管的出風口內並且與進風管的出風口之間間隙設定，在所述的燃氣分配室3上設定有供空氣通過的間隙，在所述的燃氣分配室3上設定有多個與燃氣噴嘴4相連通的出氣口，燃氣噴嘴4與引射腔體一一對應設定以使燃氣通過燃氣噴嘴4噴入對應設定的引射腔體，混合圓筒7設定在所述的燃氣噴嘴4的下方並且兩者之間留有間隙。所述混合圓筒7、燃氣和空氣分配圓筒8、火孔圓筒9的長度可根據燃燒器的設計熱負荷大小而改變，燃燒器的設計熱負荷負荷越大，長度越長。
混合圓筒7和燃氣和空氣分配圓筒8之間上部通過第一隔板連線形成封閉端，所述的燃氣和空氣分配圓筒8和火孔圓筒9之間上部通過第二隔板連線形成封閉端。
作為《完全預混燃氣燃燒器》的一種實施方式，所述的燃氣分配室3為腔體結構，所述的腔體結構包括中間腔體，所述的中間腔體的空腔與多個間隔設定的支路腔體的空腔相連通設定，在所述的中間腔體以及支路腔體上均連線有燃氣噴嘴4，支路腔體之間的間隔區域用於空氣通過。燃氣噴嘴4與中間腔體以及支路腔體的連線方式可以為螺紋連線。優點是：燃氣分配室設定中間腔體使得其內部燃氣靜壓增大，動壓減小，進而使得每個噴嘴前靜壓相同，噴出的燃氣流量相等。
優選的每個燃氣噴嘴4分別與相對應的引射腔體10同軸布置，燃氣噴嘴到引射腔體10入口的距離為2～15毫米。燃氣和引射腔體同軸布置以及合適間距，一方面可以使得燃氣引射空氣的能力增加，即引射同等體積的空氣，所需空氣壓力較小燃氣和空氣，另一方面可以有利於燃氣和空氣的充分混合。
優選的分配孔12在所述燃氣和空氣分配圓筒8上沿圓柱中心軸方向成非均勻排布，起分配氣流和增強混合效果的作用；所述混合圓筒7和燃氣和空氣分配圓筒8間的分配腔11寬度為5～20毫米，燃氣和空氣分配圓筒8和火孔圓筒9間的隔熱腔13間距為5～15毫米。分配腔內燃氣和空氣混合物壓力是不一致的，分配孔12根據各部位壓力不同而非均勻布置，使得混合物通過分配孔的速度基本保持一致；燃燒器工作時火孔圓筒溫度會升高，隔熱腔可以降低火孔圓筒通過分配孔向燃氣和空氣分配圓筒傳遞的熱量，進而防止了燃氣和空氣混合物在分配腔11內被點燃。
優選的所述的燃氣和空氣分配圓筒8和火孔圓筒9與混合圓筒7同軸線設定。三者同軸布置有利於設備的組裝，也有利於燃氣和空氣均勻分布到火孔。
優選的在所述的密封板底部並且環繞火孔圓筒安裝有隔熱板6。
《完全預混燃氣燃燒器》緊湊型圓筒型完全預混燃氣燃燒器的工作過程是：如圖所示燃氣器工作時所需要的燃氣和空氣通過兩個通道進入燃燒器，首先空氣經風機加壓後進入進風管1，經過燃氣分配室3外部，到達引射空腔10入口前；燃氣進氣管2穿透進風管1的外壁，與進風管內部的燃氣分配室3相連，燃氣由進氣管2進入燃氣分配室3，經噴嘴4噴入引射腔體10。空氣在進風管1內部的壓力為正壓，由噴嘴4噴出的燃氣卷吸正壓的空氣共同進入引射腔體10，空氣和燃氣在引射腔體10內進行充分混合後，進入混合圓筒和分配圓筒間的分配腔11，燃氣和空氣混合物經過分配孔12時進一步加強混合，混合完全的燃氣和空氣混合物經火孔圓筒9上均布的火孔14噴出後，被點燃後實現完全預混燃燒。
榮譽表彰
2019年9月29日，《完全預混燃氣燃燒器》獲2018年河北省專利獎三等獎。
