[發(fā)明專利]一種低氮燃燒的冷卻冷凝一體化燃氣熱水器

有效

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• 申請日: 2021-02-06
• 公開（公告）號: CN112682948B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 王隨林;劉貴昌;楊啟明;李成;穆連波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學;大連理工大學;崇州楊明電子產(chǎn)品有限公司
• 主分類號: F24H1/10
• 分類號: F24H1/10;F24H9/1836;F24H9/40
• 代理公司: 北京博智杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11929
• 代理人: 邸更巖

一種低氮燃燒的冷卻冷凝一體化燃氣熱水器，該燃氣熱水器從上至下包括風機、燃氣空氣混合室、燃燒器、燃燒室、熱交換器和排煙導流室。熱交換器含有多個換熱管排和分水盒；除最下一個換熱管排中換熱管的水流方向相同外，其余的同一換熱管排中相鄰換熱管組之間的水流方向相反，換熱管組通過兩側(cè)的分水盒首尾順序連通。本發(fā)明不僅有效降低燃氣熱水器NOx排放，還通過冷卻冷凝一體化集成，進一步降低排煙溫度至煙氣露點溫度以下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，實現(xiàn)低氮氧化物煙氣排放且具有較好的防腐性能，比現(xiàn)有冷凝式燃氣熱水器的材料消耗減少24~44%、煙氣阻力降低67~96%，比傳統(tǒng)冷卻式燃氣熱水器節(jié)約天然氣消耗約24%。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種燃氣熱水器，尤其涉及一種低氮燃燒的冷卻冷凝一體化燃氣熱水器，屬于天然氣燃燒及供熱設備技術(shù)領域。

背景技術(shù)

燃氣熱水器的天然氣燃燒火焰溫度一般在950℃左右，燃燒時生成大量氮氧化物，煙氣中的水以氣態(tài)形式（水蒸氣）存在于煙氣中，水蒸氣潛熱約是天然氣低位發(fā)熱量的11%。當前市面上主流的冷卻式燃氣熱水器的排煙溫度集中在100℃-200℃，此時煙氣尾氣中的水蒸氣尚未發(fā)生凝結(jié)，以至于水蒸氣潛熱以及較高溫度的排煙顯熱沒有得到有效利用，造成大量能源浪費。為此，從能源節(jié)約和環(huán)境保護的角度考慮，必須采取有效措施，降低燃氣熱水器的排煙溫度，提高能源利用效率，達到節(jié)約化石能源的目的，同時必須抑制氮氧化物生成，從而降低大氣污染。

為了提高天然氣燃燒后的熱能利用效率，常常以傳統(tǒng)的冷卻式燃氣熱水器為基礎，通過增加換熱面積，提高煙氣與水的換熱量，從而降低排煙溫度；該過程雖然提高了燃氣利用效率，但同時也明顯的增加了材料消耗，最終導致燃氣熱水器成本明顯升高、體積顯著增大。中國實用新型專利（CN201720212105.2）公開了一種冷凝式熱水器，通過新增加一個冷凝腔室及煙氣通道和水管路系統(tǒng)，實現(xiàn)在冷凝室內(nèi)的煙氣進一步降溫及煙氣中水蒸氣凝結(jié)，但該類熱交換器的材料消耗和體積將達到傳統(tǒng)熱交換器的1.4-3倍。中國專利文獻CN20140224661.8和CN201410431156.5也分別公開了一種冷凝式燃氣熱水器，它們的熱水器共同特點是在傳統(tǒng)的冷卻式熱交換器的基礎上，直接添加換熱管和排水系統(tǒng)進而增加了換熱面積，該方案雖然實現(xiàn)了煙氣低溫排放，但同時存在原料消耗增加、成本上升、熱交換器體積變大等問題。此外，現(xiàn)有的各類燃氣熱水器的共性問題是換熱管之間采用彎管連接方式，在彎管處易發(fā)生水垢聚集，增加管路阻力甚至導致堵管現(xiàn)象，同時存在因彎管最小曲率半徑限制而導致相鄰換熱管排無法進行緊湊布置的問題。因此，先進燃氣熱水器應從材料消耗、防治水垢堵塞、煙氣與水換熱特性、水程管排布置、煙氣強化換熱等綜合因素考慮，在較少地增加材料消耗和不顯著增加體積的前提下，降低排煙溫度、增加燃料利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低氮燃燒的冷卻冷凝式一體化燃氣熱水器，旨在較少地增加材料消耗和不顯著增加體積的前提下，實現(xiàn)低氮燃燒，降低排煙溫度和污染物排放，進一步提高燃料的利用效率，同時避免發(fā)生水垢堵塞彎管現(xiàn)象。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種低氮燃燒的冷卻冷凝一體化燃氣熱水器，該燃氣熱水器從上至下依次設置風機、燃

氣空氣混合室、燃燒器、燃燒室、熱交換器和排煙導流室；所述的熱交換器含有多個換熱管排、冷水進口、熱水出口以及設置在換熱管排兩端的分水盒；多個換熱管排在豎直方向叉排疊放，每個換熱管排包括多根平行布置的換熱管；最下部一個換熱管排中的各換熱管內(nèi)的水流方向相同，其余的每個換熱管排至少分成兩個換熱管組，相鄰換熱管組之間的水流方向相反，并通過兩側(cè)的分水盒首尾順序連通；下層換熱管排的出水口與上層換熱管排的進水口通過分水盒直接相連。兩端分水盒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需根據(jù)換熱管排的個數(shù)和每個換熱管排中的換熱管組數(shù)被隔成不同區(qū)間。

進一步地，在燃燒室內(nèi)平行于換熱管的兩個側(cè)壁面上分別布置至少一根輻射換熱管。