低NOx燃燒器及具有該低NOx燃燒器的壁掛爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低NOx燃燒器及具有該低NOx燃燒器的壁掛爐，其中低NOx燃燒器包括擋板和若干相互平行布置的火排，在該火排的上方設有若干火孔，還包括若干引火蓋，在該引火蓋的上方設有若干二次火孔，在引火蓋的兩側壁上均設有二次傳火孔，所述引火蓋間隔安裝在火排上方形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排。本發(fā)明通過降低火排根部最高溫度及合理組織燃燒氣流，改善高溫區(qū)生成及停留時間，有效減低燃燒器燃氣燃燒后的NOx含量，使得NOx含量由三級排放標準降低至四級或五級排放標準范圍內，符合國家減排環(huán)保政策，擴大產品的適用性范圍。
【專利說明】
低NOx燃燒器及具有該低NOx燃燒器的壁控妒
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及燃氣壁掛式采暖爐領域，尤其設及一種低NOx燃燒器及具有該低NOx燃 燒器的壁掛爐。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有壁掛爐燃燒器有大氣式燃燒器、加水冷盤管式燃燒器和全預式燃燒器，其制 作材料為不誘鋼或金屬纖維，其中后兩者燃燒器燃氣燃燒后NOx含量按照GB25034-2010《燃 氣采暖熱水爐》的標準要求及測試方法，NOx排放等級可達5級標準要求，而大氣式燃燒器燃 氣燃燒后NOx含量卻只能達到3級標準要求;根據(jù)北京地標相關要求，對NOx含量排放有嚴格 的限制，現(xiàn)有大氣式燃燒器燃氣燃燒后NOx含量不可能達到其排放要求，致使安裝有大氣式 燃燒器的壁掛爐適用性范圍受到了限制。
[0003] 由于壁掛爐燃燒產生的NOx主要是熱力型NOx和快速型Nox，其中熱力型NOx占90% 左右，因而如果要降低壁掛爐NOx排放量，重點應該放在降低熱力型NOx上。根據(jù)澤爾多維奇 的熱力型NOx生成理論，熱力型NOx的生成量主要和溫度有關，且基本上成指數(shù)關系，其關系 見圖13mN0為代表，其中橫軸表示溫度/K，豎軸表示NO體積分數(shù)/1(T6)。根據(jù)運一原理，若 要降低NOx生成量，就要降低燃燒溫度，由于受加熱工藝和熱效率的限制，燃燒溫度不能降 得太低，所W降低熱力型NOx必須從兩方面著手：
[0004] -是切實降低燃燒溫度，尤其是燃燒的峰值溫度；
[0005] 二是合理組織氣流，在保證熱負荷的情況下使燃燒的溫度場盡量均勻。
[0006] 如圖7至9所示，現(xiàn)有大氣式燃燒器包括支架a、若干火排b和擋板C，火排b相互平行 的安裝在支架a上，擋板C固接在火排b后方，在各火排b的上方設有若干火孔d，在各火排b的 兩側面通有一便于火焰?zhèn)鞑サ膫骰鹂譭。上述燃燒器的火排b數(shù)量是根據(jù)整機產品所設計額 定熱負荷時確定的，一般單排火所提供的熱負荷為2kW左右，及根據(jù)現(xiàn)壁掛爐的功率段，火 排數(shù)量一般在6~20排范圍內，其火孔d的型式一般有兩種，一種如圖10為點條縫相間并列 均勻分布，另一種如圖11為兩長條縫并列均勻分布。
[0007] 如圖12所示，壁掛爐包括由上自下依次安裝的給排煙風機f、換熱器g和燃燒室h， 大氣式燃燒器安裝在燃燒室h底部。燃氣燃燒時，會在燃燒室h內形成火焰根部區(qū)域S1、火焰 高溫區(qū)域S2和火焰福射換熱區(qū)域S3,與此同時將燃燒室高度H對應的分為火焰根部區(qū)域高 度H1、火焰高溫區(qū)域高度H2和火焰福射換熱區(qū)域高度H3。由于火排根部的火焰都集中在火 焰根部區(qū)域S1內，其高度在對應的H1范圍內，在S1內火焰溫度高，甚至出現(xiàn)最高溫度峰值T， 便于熱力型NOx的生成，燃燒氣流組織急促，利于NOx的生成;在S2中，燃燒后所有熱量集中 在H2范圍內，高溫區(qū)域較廣，加長了熱力型的生成時間；在S3中，高溫煙氣與換熱器g進 行熱交換，加熱換熱器g中流動的水，從而使得高溫煙氣的溫度降下來，最后由給排煙風機f 排出。
[0008] 所W現(xiàn)有燃燒器燃氣燃燒后NOx的生成區(qū)域主要在S1和S2區(qū)域內，在S1區(qū)域內受 火排根部最高溫度和燃燒氣流組織的影響，在S2區(qū)域內受廣大高溫區(qū)域所占面積的影響， 都促使NOx的生成。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種能有效降低NOx排放含量，使NOx排放標準符合環(huán)保要 求的低NOx燃燒器及具有該低NOx燃燒器的壁掛爐。
[0010] 本發(fā)明提供的運種低NOx燃燒器，包括擋板和若干相互平行布置的火排，在該火排 的上方設有若干火孔，還包括若干引火蓋，在該引火蓋的上方設有若干二次火孔，在引火蓋 的兩側壁上均設有二次傳火孔，所述引火蓋間隔安裝在火排上方形成具有雙層火孔的二次 混合燃燒火排。
[0011] 所述火孔采用橫向條形均勻分布或圓孔和方孔組合均勻分布。
[0012] 所述二次火孔采用橫向條形均勻分布或圓孔和方孔組合均勻分布。
[OOU] 所述弓伙蓋的高度為5~15mm。
[0014] 所述火排和引火蓋采用不誘鋼材質。
[0015] 為便于本發(fā)明火排上的火焰?zhèn)鞑ィ谒龌鹋诺膬蓚缺谏暇O有一次傳火孔。
[0016] 所述擋板固接在火排和引火蓋的后方。
[0017] 所述橫向條形均勻分布為兩橫向條形為一組且若干組均勻分布的結構。
[0018] 所述圓孔和方孔組合均勻分布為兩個圓孔夾一個方孔為一小組，兩小組組合成一 大組，若干大組均勻分布的結構。
[0019] -種壁掛爐，包括上述任一所述的低NOx燃燒器。
[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0021] 1、通過在間隔的火排上安裝引火蓋，形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排，使 二次混合燃燒火排與火排形成高低火排分層燃燒的結構，將火排集中根部溫度分層擴散， 減小最高溫度區(qū)域，使燃燒的溫度場沿高度均勻分布，有效降低受熱力型溫度生成的NOx含 量。
[0022] 2、通過在間隔的火排上安裝引火蓋，形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排，使 二次混合燃燒火排與火排形成高低火排間隔分布燃燒的結構，火排集中根部溫度間隔擴 散，減小最高溫度區(qū)域，使燃燒的溫度場沿水平面均勻分布，有效降低受熱力型溫度生成的 NOx含量。
[0023] 3、通過在間隔的火排上安裝引火蓋，形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排，使 二次混合燃燒火排與火排形成高低火排分層燃燒和間隔燃燒的雙結構，火排集中根部溫度 分層擴散、間隔擴散，減小最高溫度區(qū)域，使得燃氣燃燒的氣流組織均勻、平穩(wěn)，燃燒的溫度 場在整個區(qū)域內均勻分布，有效降低受熱力型溫度生成的NOx含量。
[0024] 4、通過在間隔的火排上安裝引火蓋，形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排，使 二次混合燃燒火排與火排形成高低火排分層燃燒和間隔燃燒的雙結構，使得火排根部區(qū)域 高度變大，在相同負荷下，即燃燒室高度和火焰福射換熱區(qū)域高度中不變的情況下，降低了 火焰高溫區(qū)域高度，縮短了熱力型NOx的在此區(qū)域的生成時間及停留時間，進一步減低NOx 的含量。
[0025] 本發(fā)明通過降低火排根部最高溫度及合理組織燃燒氣流，改善高溫區(qū)生成及停留 時間，有效減低燃燒器燃氣燃燒后的NOx含量，使得NOx含量由S級排放標準降低至四級或 五級排放標準范圍內，符合國家減排環(huán)保政策，擴大產品的適用性范圍。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明低NOx燃燒器的結構示意圖。
[0027] 圖2為圖1俯視圖的結構示意圖。
[00%]圖3為圖1左視圖的結構示意圖。
[0029] 圖4為圖2A處放大的結構示意圖一。
[0030] 圖5為圖2A處放大的結構示意圖二。
[0031] 圖6為本發(fā)明壁掛爐內低NOx燃燒器的燃燒火焰及氣流組織分布結構示意圖。
[0032] 圖7為現(xiàn)有大氣式燃燒器的結構示意圖。
[0033] 圖8為圖7俯視圖的結構示意圖。
[0034] 圖9為圖7左視圖的結構示意圖。
[0035] 圖10為圖8B處放大的結構示意圖一。
[0036] 圖11為圖8B處放大的結構示意圖二。
[0037] 圖12為現(xiàn)有壁掛爐內大氣式燃燒器的燃燒火焰及氣流組織分布結構示意圖。
[0038] 圖13為WN0為代表的熱力型NOx的生成量與溫度的關系示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 從圖1至圖5可W看出，本發(fā)明運種低NOx燃燒器，包括支架1、若干火排2、擋板3和 若干引火蓋4,火排2相互平行的安裝在支架1上，引火蓋4間隔安裝在火排2上方，擋板3固接 在火排2和引火蓋4的后方，在各火排2的上方設有若干火孔21，在引火蓋4的上方設有若干 二次火孔41，在引火蓋4的兩側壁上均設有二次傳火孔42,火排2和安裝在火排2上方的引火 蓋4組合形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排5。
[0040] 在本發(fā)明中，引火蓋4的高度D為5~15mm，火排2和引火蓋4均采用不誘鋼材質。
[0041] 從圖3可W看出，在本發(fā)明火排2的兩側壁上均設有一次傳火孔22。
[0042] 從圖4可W看出，火孔21和二次火孔41均采用橫向條形均勻分布，其主要表現(xiàn)為兩 橫向條形為一組且若干組均勻分布的結構。
[0043] 從圖5可W看出，火孔21和二次火孔41均采用圓孔和方孔組合均勻分布，其主要表 現(xiàn)為兩個圓孔夾一個方孔為一小組，兩小組組合成一大組，若干大組均勻分布的結構。
[0044] 在本發(fā)明的低NOx燃燒器中，二次混合燃燒火排5與火排2形成高低火排分層燃燒 和間隔燃燒的雙結構，火排2集中根部溫度分層且間隔擴散，減小最高溫度區(qū)域，使得燃氣 燃燒的氣流組織均勻、平穩(wěn)，燃燒的溫度場不管是在高度還是在水平面都均勻分布，有效降 低受熱力型溫度生成的NOx含量。
[0045] 從圖6可W看出，本發(fā)明運種壁掛爐，包括給排煙風機6、換熱器7、燃燒室8和上述 實施例中任一所述的低NOx燃燒器，給排煙風機6、換熱器7和燃燒室8由上自下依次安裝，低 NOx燃燒器安裝在燃燒室8的底部。
[0046] 如圖6所示，低NOx燃燒器內燃氣燃燒時，會在燃燒室8內形成火焰根部區(qū)域Sl\火 焰高溫區(qū)域S2/和火焰福射換熱區(qū)域S3/，與此同時將燃燒室高度對應的分為火焰根部區(qū) 域高度H1/、火焰高溫區(qū)域高度肥/和火焰福射換熱區(qū)域高度H3/，火排2根部的火焰都集中 在SI/區(qū)域內，其高度在化/范圍內，在該區(qū)域內火焰溫度高，甚至出現(xiàn)最高溫度峰值r。
[0047] 通過對比圖6和圖12可W看出，由于采用二次混合燃燒火排5與火排2形成高低火 排分層燃燒和間隔燃燒的雙結構，使得火排根部火焰分布區(qū)域變大（即S1/大于S1)，而燃燒 負荷一致，即此區(qū)域內熱量相同，相比普通燃燒器有化/大于化。即可導出S1/區(qū)域內出現(xiàn)最 高溫度峰值r要低于S1區(qū)域內出現(xiàn)最高溫度峰值T，燃氣燃燒氣流組織相比普通燃燒器的 也要變得均勻些，運都促使著熱力型NOx的生成量要減少;而在相同負荷下，熱交換器相同， 給排煙風機相同，燃燒室高度及燃燒室容積相同，即火焰福射換熱區(qū)域高度冊/等于H3，肥/ 小于H2,相當于火焰福射換熱區(qū)域S3/等于S3,火焰高溫區(qū)域S2/小于S2,縮短了熱力型NOx 的在此區(qū)域的生成時間及停留時間，進一步減低NOx的含量，使得NOx含量由S級排放標準 降低至4級或5級排放標準范圍內。
[0048] 經過我公司的長期測試得出，現(xiàn)有技術與本發(fā)明排放標準測試對比如下：
[0049] 一、采用1.25#噴嘴的大氣式燃燒器的NOx排放含量測試結果及排放等級如表1:
[(K)加]表1:
[0化1 ]
[0化9] 根據(jù)GB25034-2010《燃氣采暖熱水爐》的規(guī)定，在表1至表3中：
[0060] N0x(a = l)ppm = N0x 卵m*ll .9/C02% ;
[0061] N0x(mg/kw.h) = 1.7554*N0x 卵m*11.9/C02%;
[0062] (^義)9〇11(1 = 70%額定負荷下的^義(111旨/1^.11)*0.15+60%額定負荷下的^義(111邑/ kw. h) *0.25+40 % 額定負荷下的N0x(mg/kw.h) *0.3+40 % 額定負荷下的N0x(mg/kw.h) *0.3;
[0063] 四、NOx排放等級如表4所示（詳見GB25034-2010《燃氣采暖熱水爐》附錄E中的表 E.1):表4--NOx排放分級 「nnA/11
[0065] 五、測量值的權重因子如表5所示（詳見GB25034-2010《燃氣采暖熱水爐》附錄E中 的表E.2):
[0066] 表5--權重因子 「nnA7l
L0068」六、化惦GB25034-2010《燃氣義暖熱水爐》附巧E-E.3.5的規(guī)足，巧最小熱輸入和表 5規(guī)定的部分熱輸入下（均比最小熱輸入大）測量的NOx含量，按下列公式加權計算：（N0x) pond = [ (N0x)m]Qmin* El^pi (Q《Qmin) + E [ (NOx)m沖pi ]，詳見GB25034-2010《燃氣義暖熱 水爐》附錄E中的公式化.8)。
【主權項】
1. 一種低NOx燃燒器，包括擋板(3)和若干相互平行布置的火排(2)，在該火排的上方設 有若干火孔(21)，其特征在于:該燃燒器還包括若干引火蓋(4)，在該引火蓋的上方設有若 干二次火孔(41)，在引火蓋的兩側壁上均設有二次傳火孔(42)，所述引火蓋(4)間隔安裝在 火排(2)上方形成具有雙層火孔的二次混合燃燒火排(5)。2. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述火孔(21)采用橫向條形均勻 分布或圓孔和方孔組合均勻分布。3. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述二次火孔(41)采用橫向條形 均勻分布或圓孔和方孔組合均勻分布。4. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述引火蓋⑷的高度為5~15mm。5. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述火排⑵和引火蓋(4)采用不 銹鋼材質。6. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:在所述火排(2)的兩側壁上均設有 一次傳火孔(22)。7. 根據(jù)權利要求1所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述擋板固接在火排(2)和引火蓋 (4)的后方。8. 根據(jù)權利要求2或3所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述橫向條形均勻分布為兩橫 向條形為一組且若干組均勻分布的結構。9. 根據(jù)權利要求2或3所述的低NOx燃燒器，其特征在于:所述圓孔和方孔組合均勻分布 為兩個圓孔夾一個方孔為一小組，兩小組組合成一大組，若干大組均勻分布的結構。10. -種壁掛爐，其特征在于:包括上述權利要求1至9中任一所述的低NOx燃燒器。
【文檔編號】F23D14/02GK106051764SQ201610542167
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】成攸才, 諶厚榕, 王克軍
【申請人】萬家樂熱能科技有限公司