[發明專利]一種多腔燃氣空氣混合裝置

有效

• 申請號: 201410009996.2
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103742915A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張世萍;畢大巖;韋瑞洪
• 申請（專利權）人: 艾歐史密斯（中國）熱水器有限公司
• 主分類號: F23D14/62
• 分類號: F23D14/62
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

技術領域

本發明涉及一種應用于全預混燃燒的燃氣熱水器的多腔燃氣空氣混合裝置，尤其是一種能夠實現分段燃燒功能的混合器，屬于熱水器技術領域。

背景技術

全預混燃燒系統是指將燃氣和空氣一次性混合均勻后進行燃燒的系統。其特點在于：具有較小的過量空氣系數（即實際所需空氣量與理論所需空氣量的比值，一般小于1.5），較低的污染物（NOx，CO）排放，燃燒強度大、火焰短，燃燒的面積熱負荷較大，燃燒噪音小等多種優點。在燃氣熱水器領域，全預混燃燒系統的應用已有一定的歷史，并且隨著各種性能要求的提高，特別是國家對污染物排放的控制越來越嚴格，其發展前景較為樂觀。

然而，現有的全預混燃燒系統不能適用于非冷凝式產品。全預混燃燒器和常見的部分預混燃燒器有很大不同，其材料一般為陶瓷、不銹鋼板、碳纖維板和鐵鉻鋁金屬絲網等。其特征在于在較小的過量空氣系數下，可以燃燒的很充分；同時，由于供燃燒的空氣少，導致火焰溫度比部分預混燃燒的溫度高300℃左右。較高的煙氣溫度和較少的煙氣量（過量空氣系數）大大提高了換熱效率，容易產生冷凝水,因此全預混燃燒方式往往用于冷凝式燃燒系統。

設定出現冷凝水的概率為P，則

P=f(Q,A,α).

其中Q為輸入負荷，A為換熱器有效換熱面積，α為過量空氣系數。

對一個正常工作的熱水器而言，A的值是固定的，因此上式可以簡化為P=f(Q,α)。即冷凝水產生的概率由系統的過量空氣系數與輸入負荷確定：1）輸入負荷在一定范圍內線性變化時，負荷越小，相對換熱面積越大，換熱效率越高，產生冷凝水的概率就越高，對一個確定的燃燒系統，過量空氣系數不變時，若輸入負荷小到某一值，必然出現冷凝水。2）過量空氣系數與冷凝水的產生有直接關系。一般來說，露點溫度Td是衡量是否會產生冷凝水的重要參數，煙氣溫度小于露點溫度時必然產生冷凝水，煙氣露點則與煙氣含濕量（ds）成正比，煙氣含濕量等于煙氣中水蒸汽質量與總煙氣質量之比，顯然，過量空氣系數越大，總煙氣質量越大，煙氣含濕量越小，煙氣露點溫度則越低，產生冷凝水的概率就越低。因此，對于非冷凝式產品，避免產生冷凝水就要從這兩個方面入手。

對傳統的部分預混式燃燒，燃燒系統大都由若干獨立的燃燒器構成，通過控制部分燃燒器的啟停，可以完成最大和最小負荷之間的調節，如圖1所示，為現有的部分預混式分段燃燒的特征圖，圖中橫坐標I為調節電流值，縱坐標Q為輸入負荷，將一個共有15個燃燒器的系統分為段1（燃燒器數目n1=5）和段2（燃燒器數目n2=15）,可以大大提高系統的調節比。且當最大負荷時，所有的燃燒器工作，其過量空氣系數一般約為2；最小負荷時，只有部分燃燒器工作，另外一部分燃燒器只通過空氣，此時過量空氣系數可達10以上，因此這種系統產生冷凝水的可能性非常小。

但對全預混燃燒而言，在整個負荷范圍內，其過量空氣系數均維持在1.5左右，過高則離焰，過低則熄火或回火，這會使小負荷時冷凝水出現的概率大大增加。根據實驗結果，對一個定型的換熱系統，只有當過量空氣系數超過2時冷凝水出現的可能才會降低。因此，如何將全預混燃燒系統應用于非冷凝式產品，又沒有產生冷凝水的風險，是本發明要解決的課題之一。

一篇中國專利申請號為200310101740，發明名稱為《能夠多級控制的燃氣燃燒器》，公開了一種能夠多級控制的燃氣燃燒器，該燃燒器由多個獨立的管型燃燒器組成，每個單獨的管型燃燒器內又設置混合氣供給裝置，在混合氣供給裝置外又設置文氏管（文丘里管）和歧管，分別控制燃氣和空氣的供給與混合。該發明雖然能夠解決分段的問題，但結構復雜、體積龐大，對制造和裝配工藝要求較高，成本也相應較高。

另一篇中國專利申請號為201310135997，發明名稱為《正壓引射式全預混燃燒供熱裝置》也公開了相似的結構。

綜上所述，開發一種可分段、負荷范圍大、不易產生冷凝水、體積小巧、成本低廉、且安全可靠的預混燃燒系統，是一項有意義的工作，設計優秀的燃氣/空氣混合器則是其中的一個關鍵步驟。

發明內容

本發明的目的是提供一種多腔燃氣空氣混合裝置，該混合裝置能夠減小體積，并能夠將燃氣和空氣充分混合，且在燃燒斷面上均勻分布；還具有燃燒分段功能，使小負荷時換熱器上不產生冷凝水，延長系統使用壽命。

為達到上述目的，本發明提出一種多腔燃氣空氣混合裝置，包括至少兩個混合腔，各個所述混合腔分別具有空氣入口、與燃燒器相連通的混合氣出口，各個所述混合腔分別內置設有燃氣管道，在各所述燃氣管道上均開設有燃氣噴口，所述燃氣噴口的朝向與進入所述混合腔內的空氣流向相交叉。