燃烧器及其应用的制作方法

本发明涉及燃烧设备技术领域，尤其涉及一种燃烧器及其应用。

背景技术：

燃烧器，是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置统称。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。家庭常用的燃烧器包括燃气锅炉、燃气灶、猛火燃气灶、红外燃气灶、和燃气热水器的燃烧头。

燃气锅炉的功率在200kw以上，燃气从小孔喷出，与风机鼓入大筒中的空气混合，点火后形成整体式圆柱锥形火焰。其中传统烧头是通过燃气在燃烧盘与空气混合并点燃，属于扩散火焰燃烧，结构简单、技术成熟、成本低但是co和nox排放浓度很高。全预混金属纤维表面燃烧头的主体为耐温金属纤维网，需要匹配全预混风机和阀组使用，通过缩短火焰长度避免局部高温和减少燃烧时间以实现降氮，虽然co和nox排放浓度较低，但是成本高、存在燃烧器堵塞和回火风险；分级燃烧头(浓淡燃烧头)是将空气或燃料分多级引入炉内完成燃烧，通过制造还原性气氛将生成的nox还原为n2实现降氮，结构相对复杂、技术成熟、成本较高、降氮效果有限(难以达到超低排放)、co排放浓度高。

燃气灶的功率为3-5kw，管道燃气引射空气后从内盘和外环上设立的小孔中喷出，点火后火焰分为两层：燃气与引射的空气在内部形成富燃预混燃烧火焰；残留的燃料与环境空气在外部形成扩散燃烧火焰。传统灶头是燃气引射一次空气进入灶头结构并混合，预混气点燃后再通过扩散与二次空气接触完成燃烧过程，其结构简单、技术成熟、成本低，但是热效率低、co和nox排放浓度高；红外灶的燃烧盘为多孔陶瓷板，燃气引射空气进入灶头混合，通过火焰燃烧加热陶瓷盘转为红外燃烧，但是陶瓷易损、助燃气不足容易燃烧不充分、成本较高、热效率高、nox和co排放浓度高；猛火灶的灶头结构并无特殊之处，要求燃气压力比较高，一般分引射助燃空气和风机提供助燃空等，结构简单、技术成熟、成本低，但是热效率低、co和nox排放浓度高。

猛火灶的功率5-30kw；管道燃气和风机鼓出的空气在管道中混合后，从内盘和外环上设立的孔中喷出，点火后形成富氧火焰，火力猛，温度高，但是燃烧不均匀，co和nox排放高。

红外灶的功率3-5kw；管道燃气引射空气后，从蜂窝盘上面点火后，火焰缩回蜂窝孔道中进行短火焰燃烧，加热蜂窝体形成高温蓄热体发射红外线加热，红外燃烧器基本同红外灶的结构及特点，其主要是在孔道内燃烧，功率有限，结构易损。

热水器、壁挂炉的功率为20-70kw；燃气与风机鼓入的部分空气进入火排后从小孔喷出，点火后形成富燃预混簇火焰，未燃烧完全的燃料与其余经火排间隙喷出的部分空气继续发生扩散燃烧。传统烟斗式火排，燃气引射一次空气进入烟斗结构并混合，预混气点燃后再通过扩散与二次空气接触完成燃烧过程，其结构简单、技术成熟、成本低，但是co和nox排放浓度高；浓淡火排的火排结构类似于烟斗式火排，通过分级燃烧制造还原性气氛，将nox还原为n2以达到降氮的目的，但是其结构复杂，成本高，虽然nox排放浓度低，但co排放浓度高；水冷火排主要是传统火排与水冷铜管的组合，通过换热降低火焰温度实现降氮，其技术成熟、成本高、nox排放浓度低，但是结构复杂、co排放浓度高；全预混金属纤维表面燃烧器的主体为耐温金属纤维网，需要匹配全预混风机和阀组使用，通过缩短火焰长度避免局部高温和减少燃烧时间以实现降氮，虽然nox和co排放浓度低，但是其具有成本高、存在燃烧器堵塞和回火风险的缺点。

公告号为cn108006629a的《燃烧器和具有其的燃气热水器》公开了一种具有第一浓燃烧腔、第二浓燃烧腔和淡燃烧腔的燃烧器，然而，其中的一个燃烧单元中实际只形成一个火焰整体，火焰的中间部分为淡燃烧火焰，两侧为浓燃烧火焰，浓燃烧火焰未燃尽的燃料与淡火焰富余的氧气在火焰末端汇集后进行二次燃烧，第一盲道和第二盲道的设置是起到间隔浓淡火焰的作用，并不能对整个火焰进行分隔。

综上，现有的燃烧组件造价低的成熟技术，污染物排放均比较高，不利于环保；而污染物排放相对较低的技术，则由于造价过高，不利于推广。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种燃烧效果好、排放污染物少的造价低廉的燃烧器及其应用。本发明采用的技术手段如下：

一种燃烧器，包括壳体、风机、燃烧头和点火机构，所述壳体包括进气口，所述进气口与所述燃烧头的输入端构成均压腔，所述风机能够将燃气与空气的混合气吹过所述燃烧头，完成混合气的均匀混合，所述燃烧头的输出端设置所述点火机构，其用于点燃燃气与空气的混合气，所述燃烧头包括主框体和至少一个稳燃隔离带，所述稳燃隔离带将主框体内部沿气体通道方向划分为至少两个通气区域，各通气区域内均设有若干分隔机构，所述分隔机构将该通气区域划分为若干沿气体通道方向排布的通孔，所述通孔用于通过所述混合气并强化二者的混合效果，所述稳燃隔离带能够将主框体燃烧面的燃烧火焰分隔为相互独立的个焰。

进一步地，所述均压腔内还设有微孔道整流器，所述微孔道整流器与燃烧头之间形成二次气体均压混合腔。

进一步地，所述风机的出风口连接在壳体的进风口，燃气管道的燃气出口连接在风机的进风口前或出风口后。

进一步地，还包括烟管，所述风机的进风口连接在壳体的出烟口，所述烟管连接在风机的出风口，燃气管道的燃气出口连接在壳体的进风口后。

进一步地，所述稳燃隔离带贴附于主框体表面，或是贯穿于主框体厚度方向，或是伸入主框体内预设长度；所述稳燃隔离带固定在主框体上，通气区域镶嵌于主框体内；或是，通气区域固定在主框体上，稳燃隔离带贴附于主框体上；或是，通气区域固定在稳燃隔离带上，二者整体固定在主框体上，或是整体结构一体成型。

进一步地，单个通孔的横截面积s孔为0.1mm²≤s孔≤9mm²；所述通气区域具体为连续成片的燃烧孔，区域的横截面积sn满足30mm²≤sn≤22500mm²；孔壁厚，即分隔机构的厚度为0.03mm≤d孔≤3mm，主框体的壁厚为0.03mm≤d外≤50mm；通气区域的厚度/高度h满足4mm≤h≤1000mm；所述稳燃隔离带的宽度d1为3～10个通孔的总长，所述稳燃隔离带为连续的或非连续的，非连续段的宽度d2为1～2个通孔的总长；所述稳燃隔离带的宽度d满足2mm≤d≤50mm。

一种燃气灶，包括所述燃烧器，其中，所述壳体包括内圈燃烧器壳体和外圈燃烧器壳体，所述燃烧头包括外圈燃烧头和内圈燃烧头，外圈燃烧头设置于外圈燃烧器壳体内，内圈燃烧头设置于内圈燃烧器壳体内，内圈燃烧头和外圈燃烧头之间存在预设的距离，燃气通道包括主管道和与其相连的内圈燃烧器燃气管和外圈燃烧器燃气管，所述内圈燃烧器燃气管输出的燃经过内圈燃烧器燃气布气结构进入内圈燃烧器燃烧头的输入端，所述外圈燃烧器燃气管输出的燃经过外圈燃烧器燃气布气结构进入外圈燃烧器燃烧头的输入端。

一种燃气锅炉用低氮燃烧机，包括所述燃烧器。

一种燃气热水器，包括所述燃烧器，烟管与所述燃烧头的输出端相连，其间形成燃烧腔，所述燃烧腔内设有换热器，其吸收燃烧腔内高温烟气的热量并将热量传递给盘管内的水，所述烟管连接在壳体的出烟口。

一种燃气采暖热水炉，包括所述燃烧器，烟管与所述燃烧头的输出端相连，其间形成燃烧腔，所述燃烧腔内设有主换热器，其吸收燃烧腔内高温烟气的热量并将热量传递给盘管内的水，所述次换热器用于将主换热器出来的一次热水的热量传给二次热交换水，所述烟管连接在壳体的出烟口。

本发明燃烧部件的功率可随燃烧器面积变化，燃气与空气进入微孔通道后被高度混合均匀，从微孔通道喷出后点燃形成均匀的预混火焰，隔离带的设置使得火焰之间相互独立，分隔之后的火焰形成类金字塔形(火焰面呈空心锥形)，火焰较稳定，有效避免形成飘忽不定的连焰，燃烧稳定，本发明的微孔孔密度较大，孔径受到限制，小孔内的受限空间具有整流作用，能够将燃气和空气进行很好的混合，co和nox排放都非常低，在10ppm以下，清洁高效，同时小孔的设置具有防回火功能。将催化剂载体领域的微孔道结构应用到燃烧领域，不需要对现有器具进行大规格改造，也减少成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中燃烧器结构示意图。

图2为本发明燃烧头的实施例1的简易结构示意图。

图3为本发明燃烧头的实施例2的简易结构示意图。

图4为本发明燃烧头的实施例3的简易结构示意图。

图5为本发明燃烧头的实施例4的简易结构示意图。

图6为本发明实施例中，稳燃隔离带非连续状态示意图。

图7为本发明实施例5中燃气灶的结构示意图。

图8为本发明实施例6中燃气锅炉用低氮燃烧机的结构示意图。

图9为本发明实施例7中燃气热水器的结构示意图。

图10为本发明实施例8中燃气采暖热水炉的结构示意图。

图11为本发明应用于具体实施例后与现有技术的对比图。

图中：1、壳体；2、布风器；3、微孔道整流器；4、燃烧头；5、点火针；6、进气口；7、均压腔；8、二次气体均压混合腔；9、火焰；10、燃气阀；11、主框体；12.通孔；13、稳燃隔离带；14、出烟孔；15、混气结构；16、燃烧腔；17、换热器；18、烟管；19、导流机构；101、内圈燃烧器壳体；102、内圈燃烧器燃气管；103、内圈燃烧器燃气布气结构；104、内圈(燃烧器)燃烧头；201、外圈燃烧器壳体；202、外圈燃烧器燃气管；203、外圈燃烧器燃气布气结构；204、外圈(燃烧器)燃烧头；111、控制器；112、风机；118、火焰检测器；901、主换热器；902、次换热器；903、循环式水泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例公开了一种燃烧器，包括壳体、风机、燃烧头和点火机构，所述壳体1包括进气口6，所述进气口与所述燃烧头的输入端构成均压腔7，所述风机能够将燃气与空气的混合气吹过所述燃烧头，完成混合气的均匀混合，所述燃烧头4的输出端设置所述点火机构，其用于点燃燃气与空气的混合气，本实施例中，点火机构可选用点火针5。所述燃烧头包括主框体和至少一个稳燃隔离带13，所述稳燃隔离带将主框体11内部沿气体通道方向划分为至少两个通气区域，各通气区域内均设有若干分隔机构，所述分隔机构将该通气区域划分为若干沿气体通道方向排布的通孔12，所述通孔用于通过所述混合气并强化二者的混合效果，所述稳燃隔离带能够将主框体燃烧面的燃烧火焰分隔为相互独立的个焰，经过微孔道整流燃烧器的燃气被点燃，形成空心锥形火焰9。

通过设置于其中的布风器2，将燃气和空气进行一次均布，燃气和空气混合气的出口即微孔道整流燃烧器的出口。所述均压腔内还设有微孔道整流器3，使得其间形成第二气体均压混合腔8，整流效果更好。

在其中的某些实施方式中，所述风机的出风口连接在壳体的进风口，燃气管道的燃气出口连接在风机的进风口前或出风口后。

在其他可选的实施方式中，还包括烟管，所述风机的进风口连接在壳体的出烟口，所述烟管连接在风机的出风口，燃气管道的燃气出口连接在壳体的进风口后。所述风机112用于提供助燃空气，

所述稳燃隔离带贴附于主框体表面，或是贯穿于主框体厚度方向，或是伸入主框体内预设长度；所述稳燃隔离带固定在主框体上，通气区域镶嵌于主框体内；或是，通气区域固定在主框体上，稳燃隔离带贴附于主框体上；或是，通气区域固定在稳燃隔离带上，二者整体固定在主框体上，或是整体结构一体成型。

送风机/抽风机在将燃气输入到主框体内气体通道的过程中，进气存在许多方向，如果通气区域面积过大，容易发生连焰现象，所以需要保证面积足够小的单个通气区域，本实施例用于各领域后，单个通孔的横截面积有所出入，但需要保证单个通孔的横截面积s孔为0.1mm²≤s孔≤9mm²，根据制造工艺的不同或其他可能影响的因素，存在一定的次品率，孔洞大小不一，或是其中一定数量的孔的规格超出本发明记载的范围，均可认定为在本发明保护范围内。通气区域的厚度/高度h满足4mm≤h≤1000mm，不同通孔的高度可以是相同的或是不同的，上下面可以是平面的或是非平面的，但是需要能够保证燃气和空气混合气进入到微孔后，受到孔体积的限制，混合气体能够在微孔的孔壁内不断碰撞混合，使得气体通道的输出端，燃气输出方向为直线，在此过程中微孔起到了混合和整流的作用，进一步增强了火焰的燃烧效率。

所述稳燃隔离带的宽度d满足2mm≤d≤50mm。

所述通气区域具体为连续成片的燃烧孔，区域的横截面积sn满足30mm²≤s(n)≤22500mm²。

孔壁厚，即分隔机构的厚度为0.03mm≤d孔≤3mm，主框体的壁厚为0.03mm≤d外≤50mm。

图2示出了实施例1的燃烧部件的形状，其主框体是矩形，内部的稳燃隔离带为长条形，将矩形内部划分为若干均匀的区域，相邻孔件的火焰变成金字塔型(火焰面呈空心锥形)，如图6所示，在其他可选的实施例中，矩形内部划分的区域可以是不等面积的，稳燃隔离带也可以是不连续的，但是需要保证所述稳燃隔离带的宽度d1为3～10个通孔的总长，非连续段的宽度d2为1～2个通孔的总长。所述分隔机构可以是图示的直线型或是其他规则形状、不规则形状，但是需要具有分隔机构。

图3示出了实施例2的燃烧部件的形状，其主框体是圆形，其内心处稳燃隔离带为圆形，外圆通过若干条稳燃隔离带与主框体相连，将区域分割为预设形状。

图4示出了实施例3的燃烧部件的形状，其主框体是圆形，内部由若干条稳燃隔离带分割。

图5示出了实施例4的燃烧部件的形状，其主框体是圆形，通气区域为环形，内部由若干条稳燃隔离带分割。

上述稳燃隔离带的布置形式包括多种，如贴附于主框体表面，或是贯穿于主框体厚度方向，或是伸入主框体内预设长度，主要目的是将主框体分隔，传统的送风机/抽风机在将燃气输入到主框体内气体通道的过程中，风机的螺旋作用使得输出的风在局部地区流速快，局部地区流速慢，使得火焰飘忽不定，从而导致燃烧不完全，而本发明通过设置稳燃隔离带，将主框体分隔为多个区块，虽然相邻的区块燃烧功率仍有不同，但是相邻火焰能够不受影响，能够实现稳定燃烧。

本发明燃烧部件的材质包括非金属材质和金属材质，例如，非金属材质可选用蜂窝陶瓷，同时，需要说明的是，现有的蜂窝陶瓷多孔燃烧器应用原理是孔内燃烧，与本发明的原理有所不同(蜂窝陶瓷多孔结构，燃烧先以火焰形式进行，陶瓷板被火焰加热后，燃烧返回至孔道内并在孔道完成，燃烧器呈红热状态，产生大量的红外辐射，又称红外燃烧器；该燃烧器经急冷急热容易炸裂，燃烧功率有限，无法用作大功率加热器。)

图7是本实施例中的一种可实施的燃气灶，包括所述燃烧器，其中，所述壳体包括内圈燃烧器壳体和外圈燃烧器壳体，所述燃烧头包括外圈燃烧头和内圈燃烧头，外圈燃烧头204设置于外圈燃烧器壳体201内，内圈燃烧头104设置于内圈燃烧器壳体101内，内圈燃烧头和外圈燃烧头之间存在预设的距离，燃气通道包括主管道和与其相连的内圈燃烧器燃气管102和外圈燃烧器燃气管202，所述内圈燃烧器燃气管输出的燃经过内圈燃烧器燃气布气结构103进入内圈燃烧器燃烧头的输入端，所述外圈燃烧器燃气管输出的燃经过外圈燃烧器燃气布气结构203进入外圈燃烧器燃烧头的输入端，其中的燃气调节阀10可以同时调节燃气和空气的进气量。

图8是本实施例中的一种可实施的燃气锅炉用低氮燃烧机，包括控制器111、风机、燃气阀、燃气分布机构、混气腔壳体、燃烧头、点火针和火焰检测器，所述风机112用于提供燃烧所需的空气，所述燃气阀10用于控制燃气通断及流量大小，所述燃气分布机构可选用微孔道整流器，其用于使燃气在空气通道截面上均布，所述混气腔用于使燃气和空气进行混合，所述点火针设置于燃烧头输出端，用于点燃空气和燃气的预混气，所述火焰检测器118设置于燃烧头输出端，用于检测火焰信号，所述控制器1用来控制风机、燃气阀、点火针和火焰检测器。

实施例中的所述燃气分布机构一端与燃气阀10连接，另一端设置于与风机出风口连接的混气腔壳体1内，所述燃气分布结构为圆盘型，在其他可选的实施方式中，还可为梳子型等其他可实施的形状，空气与燃气的混合在混合腔壳体内部或是在风机中完成。

图9是本实施例中的一种可实施的燃气热水器，包括所述燃烧器，壳体1上设有进风(气)口6和出烟口14，本实施例中，壳体的底部具有一定的倾斜角度，在倾斜面上设置导流机构19，进气口设置在导流机构的下方，进气口处设置混气结构15，烟管18与所述燃烧头的输出端相连，其间形成燃烧腔16，所述燃烧腔内设有换热器17，其吸收燃烧腔内高温烟气的热量并将热量传递给盘管内的水，所述烟管连接在壳体的出烟口。

图10是本实施例中的一种可实施的燃气采暖热水炉，与实施例7公开的燃气热水器类似，本实施例包括所述燃烧器，烟管与所述燃烧头的输出端相连，其间形成燃烧腔，所述燃烧腔内设有主换热器901，其吸收燃烧腔内高温烟气的热量并将热量传递给盘管内的水，主换热器管道内的水通过循环式水泵903驱动进行内循环，所述次换热器902用于将主换热器出来的一次热水的热量传给二次热交换水，本实施例中，所述次交换器设有自来水进水口，以及出水口，如热水出水口、采暖出水口以及采暖回水口，所述烟管连接在壳体的出烟口。

从图11的对比图也可以看出，本发明燃烧的火焰为蓝色，相邻火焰均稳定燃烧，图11还示出了经过实验测得的污染物排放量，目前我国对于燃气锅炉的排放标准为氮氧化物排放量≤200mg/m³，部分地区标准更高，如≤80mg/m³、≤30mg/m³，而本申请氮氧化物排放量≤15mg/m³，整体造价低廉，同时污染物排放较少，在实际生产生活中，本发明可应用于多种涉及燃气的领域，如燃气灶、燃气热水器、燃气锅炉、燃气壁挂炉等，均具有良好的降低污染物排放的功效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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