專利名稱：完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣設(shè)備和燃氣用具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于燃氣灶具，燃氣熱水器燃燒器上以金屬纖維為輻射載體，完全預(yù)混表面燃燒式，高效率、低排放的紅外輻射燃 燒器，同時燃燒器適應(yīng)的燃氣介質(zhì)范圍廣天然氣、液化石油氣、人工煤氣、沼氣均可適用。
背景技術(shù)：
目前，在燃燒器具市場上占95%以上的燃氣灶具采用大氣式燃燒器，大氣式燃燒 是部分預(yù)混燃燒，其通過引射器引射的一次空氣系數(shù)(α < 1)小于燃燒需要的空氣量，部 分預(yù)混的燃氣通過火孔流出，通過對流擴散的方式與空氣進行二次混合，達到正常的燃燒。 這種燃燒加熱方式為對流加熱，燃燒容易受到外界的影響，如陰天、潮濕、低氣壓都會影響 到正常的燃燒，尤其遇到風(fēng)吹就更加影響到正常燃燒。而且它是火焰方式的燃燒，只要物體 放上去就會改變它的燃燒方向，造成熱物理損失。同時它是通過二次空氣的擴散對流混合， 混合不均勻，造成燃燒不充分，出現(xiàn)紅火，煙氣中CO含量高，甚至出現(xiàn)熏鍋現(xiàn)象即燃燒產(chǎn)生 游離碳，造成化學(xué)熱損失。因此，大氣式燃燒效率低，燃燒不充分時，煙氣中的CO含量高。由 于一次空氣系數(shù)α < 1，在火焰藍色錐體上由于燃料過濃產(chǎn)生大量的快速型NO(P-NO)，同 時大氣式燃燒器的火孔熱強度高，在燃燒火孔處產(chǎn)生局部高溫，空氣中的N2在高溫下被氧 化成Ν0，產(chǎn)生熱力型NO (T-NO)。因此，大氣式燃燒效率低，燃燒不完全，煙氣中NOx和CO含 量較高。近年來，人們?yōu)榱颂岣呷細庠罹叩臒嵝?，減少煙氣中N0x，C0的排放，開發(fā)了完全 預(yù)混紅外輻射燃燒器。完全預(yù)混式燃氣灶具一次空氣系數(shù)α > 1，著火前燃氣與空氣預(yù)先 完全混合，在瞬間完成燃燒，其火焰很短甚至看不見，稱為無焰燃燒或表面燃燒。完全預(yù)混 燃燒不需要次空氣補充，并且能夠在很小的過?？諝庀禂?shù)下達到完全燃燒，幾乎不存在化 學(xué)不完全燃燒現(xiàn)象，完全預(yù)混燃燒空氣系數(shù)α ^ 1，不產(chǎn)生Ρ-Ν0，同時由于燃燒均勻，不產(chǎn) 生局部高溫，燃燒在瞬間完成，煙氣在高溫區(qū)停留時間短，可以降低T-NO的生成。無焰燃燒 無明火焰，鍋具可以較近的靠近燃燒面，可以提高輻射熱效率。但是，完全預(yù)混可燃物是種 爆炸性氣體，其火焰?zhèn)鞑ツ芰軓?，燃燒火焰穩(wěn)定性很差，很容易發(fā)生回火。目前，多孔陶瓷 板紅外輻射燃氣灶的市場占有率很低，多采用多孔陶瓷板作為燃燒器。長期以來，多孔陶瓷 板共同存在的問題是加工制作困難，工藝復(fù)雜，陶瓷板基質(zhì)材料穩(wěn)定性差，機械強度低，開 孔率低，工藝標(biāo)準(zhǔn)難度大，與金屬外殼結(jié)合密封性差，在使用過程中常常出現(xiàn)多孔陶瓷板的 炸裂和風(fēng)化，造成回火，使用壽命低。這些問題的存在制約了紅外線燃氣灶的發(fā)展和應(yīng)用。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種黑度系數(shù)大，耐高溫，耐腐蝕以金屬 纖維為紅外輻射載體的表面燃燒、完全預(yù)混式紅外輻射燃燒器。無焰燃燒輻射出2.0 μ m至 3. 0 μ m的紅外線，不回火，燃燒穩(wěn)定。應(yīng)用于燃氣灶具上達到高效節(jié)能，環(huán)保健康，衛(wèi)生潔凈 不熏鍋，安全可靠的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以金屬合金材料作為紅外輻射載體，采用完全預(yù)混式空氣_燃氣混合裝置與其連接組成燃燒器，制作工藝簡單，標(biāo)準(zhǔn)化程 度高，紅外輻射載體開孔率高，能承受熱負(fù)荷高，機械強度高，不風(fēng)化，不炸裂，燃燒穩(wěn)定，不 回火，應(yīng)用于燃氣灶具上的完全預(yù)混式金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃燒器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅 外輻射式燃氣燃燒器，由金屬合金材料作為輻射載體的燃燒器頭部和完全預(yù)混空氣_燃氣 混合裝置組成，其特征在于燃燒器的頭部由按等螺距線均勻分布的三角形截面燃燒通道 組成的燃燒輻射面層和30目/in以上的網(wǎng)格狀的氣流繞流、防回火層組成，燃燒面層和繞 流、防回火層通過焊接的方式組成一個整體，構(gòu)成燃燒器的頭部；完全預(yù)混空氣-燃氣混合 裝置由內(nèi)預(yù)混腔、外預(yù)混腔、氣流分流擋板、內(nèi)腔引射器、外腔引射器組成；燃燒器頭部安裝 在空氣-燃氣預(yù)混裝置上，通過內(nèi)、外腔封蓋封住密封，組成完整的燃燒系統(tǒng)。所述的燃燒器頭部由燃燒面層和網(wǎng)狀的繞流、防回火層組成。燃燒面層厚度為H =8mm至12mm，燃燒的火孔截面形狀為三角形，三角形的三個頂角有倒圓弧，截面的面積為 S = 2. Omm2至3. 4mm2，三角形狀的燃燒火孔按等螺距螺線規(guī)律均勻緊密的分布，燃燒的火焰 面位于從燃燒層表面至燃燒面以下3mm左右區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定燃燒，加熱金屬纖維表面至赤紅狀 態(tài)，激發(fā)金屬材料輻射出波長為λ =2.0μπι至3.0μπι波段的紅外線，對外輻射熱量；燃燒 面層與金屬網(wǎng)層緊密的焊接在一起，金屬網(wǎng)層為30目/in至150目/in，其小孔遠小于燃燒 的火孔，根據(jù)流體力學(xué)原理，氣流通過窄截面的速度大于寬截面的速度，氣流通過網(wǎng)層的速 度大于氣流在燃燒通道中的速度，火焰燃燒的速度等于燃燒火孔中氣體流動的速度，使完 全預(yù)混的燃料穩(wěn)定在燃燒面層火孔中穩(wěn)定的燃燒，解決了燃燒中動態(tài)回火的問題。所述的完全預(yù)混式空氣_燃氣混合裝置由內(nèi)預(yù)混腔、外預(yù)混腔、氣流分流擋板、內(nèi) 腔引射器、外腔引射器組成。內(nèi)外腔引射器的設(shè)置把燃氣分配成大小兩個噴嘴噴射燃氣，比 使用單個引射器大大的減少了引射器的尺寸，使氣體的混合更加均勻。所述的引射器為常 壓吸氣低壓引射器，它由吸氣收縮管、喉部、混合管、擴壓管組成，通過高速燃氣引射動量交 換作用，把噴嘴噴出的高速燃氣，轉(zhuǎn)化為燃燒器頭部所需的預(yù)混燃氣的靜壓力。內(nèi)腔引射器 引射氣體至內(nèi)預(yù)混腔，外腔引射器引射氣體至外預(yù)混腔，內(nèi)腔引射器設(shè)置在燃燒器的中間 位置，外腔引射器設(shè)置在內(nèi)腔引射器的左邊或右邊，兩個引射器的中軸線在同一水平面上， 在外腔引射器的擴壓口出口處設(shè)置一個氣流分流擋板，由于外腔腔體比較大，引射器擴壓 管噴出的氣體通過氣流分流擋板作用，使外預(yù)混腔上氣體濃度場分布均勻，在燃燒時不產(chǎn) 生燃燒面亮暗不均勻的現(xiàn)象。內(nèi)腔引射器引射的氣體質(zhì)量流量比外腔小，不設(shè)置分流擋板， 設(shè)置一個大的管截面，使擴壓管流出的氣體從小截面流到大截面，進一步把氣體的動能轉(zhuǎn) 化為燃燒器頭部所需的靜壓能。所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，由燃燒器頭部與完全 預(yù)混式空氣一燃氣混合裝置組成，兩者裝配后通過內(nèi)封蓋和外封蓋密封、固定，組成紅外輻 射式表面燃燒系統(tǒng)，兩者相輔相成，不可分割。只有完全預(yù)混的氣體在預(yù)混腔內(nèi)提供足夠的 靜壓能，克服燃燒器頭部燃燒孔的流動阻力，同時燃燒孔內(nèi)氣流的速度等于燃燒火焰?zhèn)鞑?的速度，才能真正達到表面無焰燃燒的效果，而不在燃燒器的表面出現(xiàn)藍火焰或回火、脫火。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比優(yōu)點如下
1、采用金屬合金材料作為燃燒紅外輻射載體與多孔陶瓷板相比，機械強度高，力口 工制造方便、工藝標(biāo)準(zhǔn)化高，，不風(fēng)化，不炸裂，使用壽命長，維護方便，開孔率高，能達到高 的熱負(fù)荷。2、燃燒器頭部繞流、防回火層的設(shè)計解決了大導(dǎo)熱系數(shù)材料作為燃燒紅外輻射 載體燃燒穩(wěn)定問題。多孔陶瓷板的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 4W/(mXK)，金屬纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)達到 17W/(mXK)，導(dǎo)熱系數(shù)是多孔陶瓷板的44倍，燃燒器頭部繞流、防回火層使預(yù)混腔中的氣 體均勻的流動，均勻冷卻了整個燃燒器頭部底部，同時加熱了預(yù)混腔中的氣體，強化了燃 燒，這樣連續(xù)穩(wěn)定的過程形成穩(wěn)定的溫度梯度場。經(jīng)實驗測試，穩(wěn)定燃燒后燃燒器頭部底面 溫度小于400°C，低于預(yù)混氣體的著火溫度，因此不發(fā)生熱力回火。繞流、防回火層采用低于 30目/in的均勻網(wǎng)格，單個網(wǎng)格的截面積遠小于燃燒火孔的面積，根據(jù)流體力學(xué)原理，通過 網(wǎng)格處的氣流速度大于燃燒孔內(nèi)的氣流速度，因此不發(fā)生動態(tài)回火。燃 燒器頭部燃燒穩(wěn)定 問題的解決，使金屬材料作為紅外輻射載體代替多孔陶瓷板成為現(xiàn)實。3、采用完全預(yù)混合式空氣_燃氣混合裝置與燃燒器頭部結(jié)合相成高效、節(jié)能、燃 燒完全的表面紅外線輻射式燃燒系統(tǒng)。實驗測試表明用于燃氣灶具上，燃燒器的熱負(fù)荷 可達到3. 5kff,高于國家標(biāo)準(zhǔn)3. Okff的指標(biāo)，煙氣中CO的排放小于100PPM，遠低于國家標(biāo)準(zhǔn) 500PPM的指標(biāo)，熱效率達到60%以上，高于國家標(biāo)準(zhǔn)50%的指標(biāo)10%以上。完全預(yù)混式燃 燒有大氣式燃燒不可比擬的優(yōu)勢，在能源緊缺的今天，在國家節(jié)能減排政策的指導(dǎo)下，這種 燃燒系統(tǒng)的開發(fā)成功將帶來顯著的經(jīng)濟效益。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是燃燒器主剖視2是燃燒器的俯視3是燃燒器頭部的局部放大4是燃燒器頭部燃燒面層的俯視5是燃燒器頭部燃燒火孔分布軌跡6是燃燒器頭部繞流、防回火層俯視7是全預(yù)混式空氣燃氣混合裝置主剖視8是全預(yù)混式空氣_燃氣混合裝置俯視9是第二實施例燃燒器主剖視中1.燃燒面層，2.繞流、防回火層，3.外預(yù)混腔，4.氣流分流擋板，5.內(nèi)預(yù)混 腔，6.內(nèi)封蓋，7.內(nèi)腔密封環(huán)，8.外封蓋，9.外腔引射器，10.內(nèi)腔引射器，11.引射器收縮 管，12.引射器喉部，13.引射器混合管，14.引射器擴壓管。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施方式
詳細介紹本發(fā)明。第一實施例在圖1、2中，燃燒器的頭部包括燃燒面層(1)、繞流、防回火層(2)兩者通過焊接 組成一個整體。如圖3所示，燃燒面層(1)厚度為8mm至12mm，燃燒火孔截面形狀為三角形，三角形三個頂角有倒圓弧結(jié)構(gòu)，如圖(4)所示?；鹂椎慕孛婷娣e為2mm2至3. 4mm2，三角形狀火孔按等螺距螺線規(guī)律緊密分布，其分布規(guī)律如圖(5)所示。繞流、防回火層(2)為 30目/in至150目/in的均勻金屬網(wǎng)格構(gòu)成，如圖6所示。整個燃燒器的頭部表面為平面 型。如圖(7)、(8)所示，完全預(yù)混式空氣-燃氣混合裝置包括外預(yù)混腔(3)、氣流分流檔 板(4)、內(nèi)預(yù)混腔(5)、內(nèi)腔密封環(huán)(7)、外腔引射器(9)、內(nèi)腔引射器(10)內(nèi)引射器引射氣 體到內(nèi)預(yù)混腔，外引射器引射氣流到外預(yù)混腔。內(nèi)預(yù)混腔(5)為一個單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，為兩段不 同直徑的環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)引射的氣流從擴壓管流出，在小直徑環(huán)形腔段進一步混合，再通 過大直徑腔段，混合的氣流進一步把動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，提供燃燒器頭部所需的靜壓力，內(nèi) 引射器安裝在內(nèi)預(yù)混腔的中部。燃燒器頭部安裝在混氣裝置上后，通過內(nèi)腔密封環(huán)(7)把 內(nèi)外腔氣體隔離。外預(yù)混腔(3)也為一個單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，外腔引射器(9)安裝在環(huán)形腔對稱 面的左邊或右邊，外引射器的擴壓管出口設(shè)置一個氣流分流擋板(4)，使外預(yù)混腔上氣體濃 度場分布均勻，在燃燒時不產(chǎn)生燃燒面亮暗不均勻的現(xiàn)象。如圖(8)所示，引射器由吸氣收 縮管(11)、喉部(12)、混合管(13)、擴壓管(14)組成。燃燒器頭部與完全預(yù)混式空氣-燃 氣混合裝置裝配后通過內(nèi)封蓋(6)和外封蓋(8)密封、固定，組成燃燒系統(tǒng)。第二實施例如圖(9)所示，燃燒器頭部表面為弧型結(jié)構(gòu)，弧型結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)尖底的鍋具，其他 結(jié)構(gòu)與第一實施例相同。
權(quán)利要求
用于燃氣用具和燃氣設(shè)備上的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征是由金屬合金材料作為紅外輻射載體的燃燒器頭部和完全預(yù)混空氣-燃氣混合裝置組成；燃燒器頭部由燃燒面層(1)和繞流、防回火層(2)通過焊接組成；完全預(yù)混式空氣-燃氣混氣裝置由外預(yù)混腔(3)、氣流分流擋板(4)、內(nèi)預(yù)混腔(5)、內(nèi)腔密封環(huán)(7)、外腔引射器(9)、內(nèi)腔引射器(10)組成；燃燒器頭部與混氣裝置由內(nèi)封蓋(6)和外封蓋(8)密封、固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是燃燒面層由金屬合金材料制成，燃燒面層的厚度為8mm至12mm，燃燒火孔截面形狀為三 角形，三角形三個頂角有圓弧過渡，火孔截面積為2mm2至3. 4mm2，三角形狀火孔按等螺距螺 線規(guī)律緊密均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是繞流、防回火層為30目/in至150目/in的金屬網(wǎng)格制成，與燃燒面層焊接組成燃燒器 頭部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是完全預(yù)混空氣-燃氣混合裝置，內(nèi)腔引射器引射氣體至內(nèi)預(yù)混腔，內(nèi)預(yù)混腔為一個單環(huán) 腔結(jié)構(gòu)，山兩段不同直徑的環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，外腔引射器引射氣體至外預(yù)混腔，引射器擴壓管 出口處設(shè)置氣流分流檔板使預(yù)混腔內(nèi)的氣體濃度場達到均勻，引射器由吸氣收縮管、喉部、 混合管、擴壓管組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是燃燒器頭部與完全預(yù)混空氣_燃氣混合裝置裝配在一起，由內(nèi)封蓋和外封蓋固定、密封 配合出的縫隙，組成完整的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是燃燒器頭部表面形狀是平面型的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全預(yù)混金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，其特征 是燃燒器頭部表面形狀是弧面型的。
全文摘要
完全預(yù)混式金屬纖維表面燃燒紅外輻射式燃氣燃燒器，采用金屬合金材料作為燃氣燃燒紅外輻射載體，三角形狀的燃燒火孔按等螺距線規(guī)律緊密均勻分布組成燃燒面層，均勻緊密的多孔網(wǎng)格組成繞流、防回火層，兩者焊接構(gòu)成燃燒器的頭部。完全預(yù)混空氣-燃氣混合裝置由內(nèi)預(yù)混腔、內(nèi)腔引射器、外預(yù)混腔、外腔引射器、氣流分流擋板組成，完全預(yù)混空氣-燃氣混合裝置為燃燒器頭部提供濃度均勻的全預(yù)混可燃氣體。兩者裝配組成全預(yù)混式紅外輻射燃燒系統(tǒng)。采用上述技術(shù)方案后，燃氣燃燒完全，燃燒效率高，能達到高的熱負(fù)荷，燃燒后的煙氣中CO、NOx排放少，燃燒穩(wěn)定，不回火不脫火，同時加工制造方便，使用壽命高。
文檔編號F23D14/62GK101806457SQ201010164970
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者林金春, 謝祖強 申請人:佛山市順德區(qū)輝洋環(huán)?？萍加邢薰?br>