[实用新型]一种多腔燃气空气混合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于全预混燃烧的燃气热水器的多腔燃气空气混合装置，尤其是一种能够实现分段燃烧功能的混合器，属于热水器技术领域。

背景技术

全预混燃烧系统是指将燃气和空气一次性混合均匀后进行燃烧的系统。其特点在于：具有较小的过量空气系数（即实际所需空气量与理论所需空气量的比值，一般小于1.5），较低的污染物（NOx，CO）排放，燃烧强度大、火焰短，燃烧的面积热负荷较大，燃烧噪音小等多种优点。在燃气热水器领域，全预混燃烧系统的应用已有一定的历史，并且随着各种性能要求的提高，特别是国家对污染物排放的控制越来越严格，其发展前景较为乐观。

然而，现有的全预混燃烧系统不能适用于非冷凝式产品。全预混燃烧器和常见的部分预混燃烧器有很大不同，其材料一般为陶瓷、不锈钢板、碳纤维板和铁铬铝金属丝网等。其特征在于在较小的过量空气系数下，可以燃烧的很充分；同时，由于供燃烧的空气少，导致火焰温度比部分预混燃烧的温度高300℃左右。较高的烟气温度和较少的烟气量（过量空气系数）大大提高了换热效率，容易产生冷凝水,因此全预混燃烧方式往往用于冷凝式燃烧系统。

设定出现冷凝水的概率为P，则

P=f(Q,A,α).

其中Q为输入负荷，A为换热器有效换热面积，α为过量空气系数。

对一个正常工作的热水器而言，A的值是固定的，因此上式可以简化为P=f(Q,α)。即冷凝水产生的概率由系统的过量空气系数与输入负荷确定：1）输入负荷在一定范围内线性变化时，负荷越小，相对换热面积越大，换热效率越高，产生冷凝水的概率就越高，对一个确定的燃烧系统，过量空气系数不变时，若输入负荷小到某一值，必然出现冷凝水。2）过量空气系数与冷凝水的产生有直接关系。一般来说，露点温度Td是衡量是否会产生冷凝水的重要参数，烟气温度小于露点温度时必然产生冷凝水，烟气露点则与烟气含湿量（ds）成正比，烟气含湿量等于烟气中水蒸汽质量与总烟气质量之比，显然，过量空气系数越大，总烟气质量越大，烟气含湿量越小，烟气露点温度则越低，产生冷凝水的概率就越低。因此，对于非冷凝式产品，避免产生冷凝水就要从这两个方面入手。

对传统的部分预混式燃烧，燃烧系统大都由若干独立的燃烧器构成，通过控制部分燃烧器的启停，可以完成最大和最小负荷之间的调节，如图1所示，为现有的部分预混式分段燃烧的特征图，图中横坐标I为调节电流值，纵坐标Q为输入负荷，将一个共有15个燃烧器的系统分为段1（燃烧器数目n1=5）和段2（燃烧器数目n2=15）,可以大大提高系统的调节比。且当最大负荷时，所有的燃烧器工作，其过量空气系数一般约为2；最小负荷时，只有部分燃烧器工作，另外一部分燃烧器只通过空气，此时过量空气系数可达10以上，因此这种系统产生冷凝水的可能性非常小。

但对全预混燃烧而言，在整个负荷范围内，其过量空气系数均维持在1.5左右，过高则离焰，过低则熄火或回火，这会使小负荷时冷凝水出现的概率大大增加。根据实验结果，对一个定型的换热系统，只有当过量空气系数超过2时冷凝水出现的可能才会降低。因此，如何将全预混燃烧系统应用于非冷凝式产品，又没有产生冷凝水的风险，是本实用新型要解决的课题之一。

一篇中国专利申请号为200310101740，实用新型名称为《能够多级控制的燃气燃烧器》，公开了一种能够多级控制的燃气燃烧器，该燃烧器由多个独立的管型燃烧器组成，每个单独的管型燃烧器内又设置混合气供给装置，在混合气供给装置外又设置文氏管（文丘里管）和歧管，分别控制燃气和空气的供给与混合。该实用新型虽然能够解决分段的问题，但结构复杂、体积庞大，对制造和装配工艺要求较高，成本也相应较高。

另一篇中国专利申请号为201310135997，实用新型名称为《正压引射式全预混燃烧供热装置》也公开了相似的结构。

综上所述，开发一种可分段、负荷范围大、不易产生冷凝水、体积小巧、成本低廉、且安全可靠的预混燃烧系统，是一项有意义的工作，设计优秀的燃气/空气混合器则是其中的一个关键步骤。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多腔燃气空气混合装置，该混合装置能够减小体积，并能够将燃气和空气充分混合，且在燃烧断面上均匀分布；还具有燃烧分段功能，使小负荷时换热器上不产生冷凝水，延长系统使用寿命。