[发明专利]一种分段式多孔介质燃烧器及其工作方法

说明书

本发明公开的一种分段式多孔介质燃烧器及其工作方法，属于家用燃烧器技术领域。包括燃烧器外壳，燃烧器外壳两端分别设有预混腔和收缩段，预混腔连接有进气管，收缩段连接有出气管；燃烧器外壳内靠近收缩段设置有管式换热器组，靠近预混腔分段填充有若干段多孔介质；若干段多孔介质的孔径和热导率沿预混腔至收缩段方向递增，相邻段多孔介质之间无间隙。本发明的结构紧凑、工作负荷调节范围广、污染物排放量低、火焰面稳定、不易回火和脱火，可以但不限于应用在家用热水器上，满足国家规定的热水器污染物排放指标，特别是NO_x和CO的排放指标，实现了能源的高效、清洁利用。

技术领域

本发明属于家用燃烧器技术领域，具体涉及一种分段式多孔介质燃烧器及其工作方法。

背景技术

目前家庭普遍采用燃气快速式热水器，该类热水器采用翅片结构进行换热，体积较大且笨重。多孔介质燃烧技术具有燃烧速率高、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽和可燃低热值燃气等优点，将该技术应用在燃气设备中能显著降低NO_x、CO排放，拓宽负荷调节范围。

CN2484481公开了一种渐变型多孔介质燃烧器，燃烧器壳体及其保温层一端设有散热圈，在二次空气佩奇圈内设有渐变孔隙率非均匀多孔介质。CN102937292公开了一种周期换向的浸没火焰多孔介质燃烧器，采用不同多孔介质周期性组合，使得燃烧器在很大功率范围和半周期内工作。然而，当前存在的多孔介质燃烧器的多孔材料不耐高温、热震性差、强度低且容易黏结，且火焰面不稳定，易发生回火和脱火的安全问题。此外，这两种类型燃烧器的都仅有一个燃烧域，存在燃烧流程未分段、燃烧不完全等缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种分段式多孔介质燃烧器及其工作方法，结构紧凑、工作负荷调节范围广、污染物排放量低、火焰面稳定、不易回火和脱火，实现了能源的高效、清洁利用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种分段式多孔介质燃烧器，包括燃烧器外壳，燃烧器外壳两端分别设有预混腔和收缩段，预混腔连接有进气管，收缩段连接有出气管；燃烧器外壳内靠近收缩段设置有管式换热器组，靠近预混腔分段填充有若干段多孔介质；若干段多孔介质的孔径和热导率沿预混腔至收缩段方向递增，相邻段多孔介质之间无间隙。

优选地，多孔介质包括厚度比为(1～2):(1～2):(0～2)的一段多孔介质、二段多孔介质和三段多孔介质，一段多孔介质的孔隙密度为40～100PPI，二段多孔介质的孔隙密度为20～70PPI，三段多孔介质的孔隙密度为5～40PPI。

进一步优选地，一段多孔介质、二段多孔介质和三段多孔介质均分别包括孔隙密度和热导率不同的若干层。

进一步优选地，燃料的火焰传播速度低于0.3m/s时，一段多孔介质、二段多孔介质和三段多孔介质的厚度比为2:1:1；燃料的火焰传播速度为0.3～0.5m/s时，一段多孔介质、二段多孔介质和三段多孔介质的厚度比为1:1:0；燃料的火焰传播速度大于0.5m/s时，一段多孔介质、二段多孔介质和三段多孔介质的厚度比为2:2:1。

进一步优选地，当燃料为液体燃料或气液混合燃料时，进气管内设有雾化喷嘴。

进一步优选地，一段多孔介质的热导率为0.6-2.2W/(m·K)，二段多孔介质的热导率为5.2-12W/(m·K)，三段多孔介质的热导率为20-50W/(m·K)。

进一步优选地，一段多孔介质的材质为氧化铝、钛酸铝、堇青石或石英陶瓷；二段多孔介质的材质为莫来石、镍基合金、镍铬铁合金或多孔钨；三段多孔介质的材质为碳化硅、氮化硅或氧化锆。

优选地，多孔介质的总厚度为燃烧室高度的0.3～0.6倍。

优选地，沿进气管至出气管方向，预混腔的截面积渐扩，收缩段的截面积渐缩。