專利名稱：多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的技術(shù)方案涉及用繞成螺旋形的管子分開水和加熱介質(zhì)的連續(xù)流動(dòng)
的加熱器，具體地說是多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鳌?
背景技術(shù)：
隨著能源與環(huán)境危機(jī)的加劇，世界各國(guó)對(duì)能源效率和環(huán)境污染物排放都提出了更 高的要求。節(jié)能減排更是我國(guó)"十一五"提出的一個(gè)重要任務(wù)。目前執(zhí)行的燃?xì)鉄崴鳠?效率標(biāo)準(zhǔn)要求最低為84%。為了提高燃?xì)鉄崴鞯男?，現(xiàn)有技術(shù)幾乎都采用增大換熱器 面積的方法，即通過采用翅片管的形式，或者通過增加煙氣冷凝換熱面的方式使排煙溫度 低于IO(TC，以便回收煙氣中水蒸氣的潛熱。采用傳統(tǒng)的燃燒方式，翅片管需要遠(yuǎn)離火焰而 避免燒壞，這使得燃燒器體積較大。外加冷凝器的燃?xì)鉄崴黧w積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 CN1570505公開了一種多孔陶瓷燃?xì)鉄崴鳎m然采用了多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)和 多孔陶瓷換熱技術(shù)強(qiáng)化燃燒和換熱，但其換熱管的布置仍按照一般燃?xì)鉄崴鲹Q熱管稀疏 布置，沒有把煙氣中的水蒸汽凝結(jié)，排煙溫度依然較高，故燃燒室內(nèi)換熱強(qiáng)度尚不足，該熱 水器熱效率不夠高，僅為85% 90%，與能效等級(jí)為I級(jí)的熱水器尚有差距。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，在燃燒室?nèi) 填充多孔介質(zhì)，換熱管直接與燃燒室內(nèi)高溫多孔介質(zhì)進(jìn)行輻射及導(dǎo)熱形式的換熱，且高溫 煙氣在其外圍的密集的換熱管和多孔介質(zhì)之間的螺旋通道中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈換熱，使煙氣急冷而 使水蒸汽直接在管壁凝結(jié)，從而克服了現(xiàn)有燃?xì)鉄崴黧w積大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，及燃燒室內(nèi)燃 燒強(qiáng)度和換熱強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)。 本實(shí)用新型解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其?gòu)成 是燃?xì)鈬娮彀惭b在引射器的入口，引射器連接在預(yù)混室上，水冷套筒與預(yù)混室焊接或螺 栓壓緊連接，設(shè)有凹槽的水冷套筒中間留有上下相通的防回火通道，在防回火通道內(nèi)填充 有小孔隙多孔介質(zhì)材料，在水冷套筒的凹槽內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料，然后插入螺旋 換熱管，水冷套筒的出水口與中間冷卻管連接，螺旋換熱管和中間冷卻管圍成的空間即構(gòu) 成燃燒室，在燃燒室內(nèi)填充有大孔隙多孔介質(zhì)材料，在小孔隙多孔介質(zhì)材料和大孔隙多孔 介質(zhì)材料之間留有空隙，并在此設(shè)置點(diǎn)火器電極，冷水引入管和中間冷卻管連接在水冷套 筒上，中間冷卻管和雙螺旋換熱管之間由耐高溫軟管連接，螺旋換熱管由其底部的支撐環(huán) 卡牢在外套筒上，支撐環(huán)與外套筒由螺釘通過螺紋孔連接，螺旋換熱管的上部1/3處留出 有小縫隙，而在下部緊密安置，在螺旋換熱管外裝有外套筒，在螺旋換熱管和外套筒之間填 充保溫材料，但并不是全部填滿，在上部1/3的高度留空，對(duì)應(yīng)的外套筒上開有透氣孔，外 套筒底端由螺釘通過螺紋孔連接煙道插口，引風(fēng)機(jī)直接安置在煙道插口上，引風(fēng)機(jī)出口連 接煙氣排出管道，在螺旋換熱管靠熱水器底部位置的管間隙處裝置一個(gè)螺旋形的凝水收集 盤，在凝水收集盤的最低處連接一根凝水引出管，螺旋換熱管還與熱水引出管連接，除特別指明的以外，上述提及的部件之間的連接，均為通用的連接方法，是公知的。[0006] 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦校菪龘Q熱管圍成的筒體內(nèi)的寬度為40 250mm，長(zhǎng)度為50 400mm，高度為150 300mm ;防回火通道的直徑尺寸為10 20mm，布置為1 6排，防回火通道的中心間距為20 40mm ;熱水器主體的寬度為100 300mm，長(zhǎng)度為100 460mm，高度為200 500mm。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦?，螺旋換熱管為單管、雙管或三管盤繞形。[0008] 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦?，燃?xì)鈬娮鞛閱芜M(jìn)口、雙進(jìn)口或3 6進(jìn)口形式。[0009] 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦?，預(yù)混室、水冷套筒、螺旋換熱管和外套筒的截面為長(zhǎng)圓形、圓形、方形或橢圓形。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦校馓淄采显谄鋵?duì)應(yīng)燃燒室的上部開有的透氣孔是3 7排、每排4 16條1 2mm寬的縫隙或是3 7排、每排5 40個(gè)1 2mm直徑的小孔。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦校谛】紫抖嗫捉橘|(zhì)材料和大孔隙多孔介質(zhì)材料之間留出的空隙的大小為4 6mm。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦校涮淄仓虚g留有上下相通的防回火通道為1 42個(gè)。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦校菪龘Q熱管的上部1/3處留出的小縫隙的寬度為0. 2 0. 5mm。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦?，在防回火通道和水冷套筒的凹槽?nèi)填充的小孔隙多孔介質(zhì)材料是孔隙密度為40 65PPI的小孔隙多孔介質(zhì)材料，在燃燒室內(nèi)填充的大孔隙多孔介質(zhì)材料是孔隙密度為10 30PPI的每層厚度為5 25mm的總厚度為150 300mm的多孔介質(zhì)材料，所用多孔介質(zhì)材料是金屬纖維材料或泡沫陶瓷材料，其孔隙率達(dá)到80%以上，耐受高溫達(dá)IOO(TC以上。 上述多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦?，所用耐高溫軟管是指能耐?0(TC以上的高溫軟管，有玻璃纖維軟管、鋁復(fù)合高溫軟管及其他材質(zhì)的耐高溫軟管，均可以通過市售得到；所用保溫材料是能耐受200°C以上的阻燃保溫材料，有硅酸鋁纖維棉、玻璃棉、巖棉及其他材質(zhì)的阻燃保溫材料，均可以通過市售得到；在本實(shí)施例的附


圖1中以給出的點(diǎn)火器電極的位置即實(shí)際安裝中的點(diǎn)火器。 本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用多孔介質(zhì)燃燒方式，以減小燃燒空間并加強(qiáng)燃燒強(qiáng)度和換熱強(qiáng)度。本實(shí)用新型的特征之一是在燃燒室內(nèi)強(qiáng)化燃燒室內(nèi)的傳熱，使燃燒放熱量迅速而高效地傳遞給水，使煙氣中的水蒸汽凝結(jié)而回收水的凝結(jié)熱，從而實(shí)現(xiàn)極限吸收燃燒放熱的目的。其方法就是在燃燒室內(nèi)填充多孔介質(zhì)，換熱管直接與燃燒室內(nèi)高溫多孔介質(zhì)進(jìn)行輻射及導(dǎo)熱形式的換熱，且高溫?zé)煔庠谄渫鈬拿芗膿Q熱管和多孔介質(zhì)之間的螺旋通道中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈換熱，使煙氣急冷而使水蒸汽直接在管壁凝結(jié)。其次，本實(shí)用新型中由金屬纖維制成的多孔介質(zhì)材料，其導(dǎo)熱性能和機(jī)械強(qiáng)度較好，有利于熱量的回傳。該熱水器結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了煙氣與水的換熱，使燃燒室排煙溫度大大降低，并能收集煙氣中水蒸汽的潛熱，提高熱效率，在一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)燃燒和回收水蒸汽潛熱的目標(biāo)。該熱水器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而熱效率可達(dá)到96%以上，達(dá)到家用燃?xì)饪焖贌崴髂苄У燃?jí)I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。[0017] 與CN1570505多孔陶瓷燃?xì)鉄崴鞯慕Y(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鹘Y(jié)構(gòu)不僅克服了前者的缺點(diǎn)，而且更加突出的特點(diǎn)是在燃燒室外圍布置的換熱管是緊密的，這樣在燃燒室的外壁上，也就是在換熱管的壁面上，煙氣中的水蒸汽大量凝結(jié)，從而可以回收水蒸汽的凝結(jié)熱，使得熱水器熱效率能夠達(dá)到96%以上。 本實(shí)用新型的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鹘Y(jié)構(gòu)保證燃燒穩(wěn)定、燃燒室溫度分布均勻，既減少了 N0X的產(chǎn)生也保證了 CO等不完全燃燒產(chǎn)物的生成，節(jié)能和環(huán)保都達(dá)到了很高的要求。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鞯妮S向剖面示意圖。 圖2為本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?br> 圖1所述實(shí)施例在位置A-A處的徑向剖面示意圖。 圖3為本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鞯乃涮淄驳妮S向剖面示意圖。 圖4為本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鞯耐馓淄驳妮S向剖面示意圖。 圖中，l.燃?xì)鈬娮欤?.引射器，3.預(yù)混室，4.水冷套筒，5.小孔隙多孔介質(zhì)材料，
6.螺旋換熱管，7.保溫材料，8.中間冷卻管，9.支撐環(huán)，IO.外套筒，ll.耐高溫軟管，12.凝
水收集盤，13.引風(fēng)機(jī)，14.凝水引出管，15.大孔隙多孔介質(zhì)材料，16.點(diǎn)火器電極，17.冷水
引入管，18.防回火通道，19.熱水引出管，20.煙道管插口，21.煙氣排出管道，a.水冷套筒
上設(shè)置的凹槽，b.外套筒上開的透氣孔，c.螺紋孔。
具體實(shí)施方式在圖l所示的實(shí)施例中，雙進(jìn)口燃?xì)鈬娮?1)安裝在引射器(2)的入口，引射器(2)連接在預(yù)混室(3)上，水冷套筒(4)與預(yù)混室(3)焊接或螺栓壓緊連接，設(shè)有凹槽(a)的水冷套筒(4)中間留有上下相通的防回火通道(18)，在防回火通道(18)內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料(5)，在水冷套筒(4)的凹槽內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料(5)，然后插入雙螺旋換熱管(6)，水冷套筒(4)的出水口與中間冷卻管(8)連接，雙螺旋換熱管(6)和中間冷卻管(8)圍成的空間即構(gòu)成燃燒室，在燃燒室內(nèi)填充有大孔隙多孔介質(zhì)材料(15)，在小孔隙多孔介質(zhì)材料(5)和大孔隙多孔介質(zhì)材料(15)之間留有空隙，并在此設(shè)置點(diǎn)火器電極(16)，冷水引入管(17)和中間冷卻管(8)連接在水冷套筒(4)上，中間冷卻管(8)和雙螺旋換熱管(6)之間由耐高溫軟管(11)連接，雙螺旋換熱管(6)由其底部的支撐環(huán)(9)卡牢在外套筒(10)上，支撐環(huán)(9)與外套筒(10)由螺釘通過螺紋孔(c)連接，雙螺旋換熱管(6)的上部l/3處留出有小縫隙，而在下部緊密安置，在雙螺旋換熱管(6)外裝有外套筒(IO)，在雙螺旋換熱管(6)和外套筒(10)之間填充保溫材料(7)，但并不是全部填滿，在上部1/3的高度留空，對(duì)應(yīng)的外套筒(10)上開有透氣孔(b)，外套筒(10)底端由螺釘通過螺紋孔(c)連接煙道插口 (20)，引風(fēng)機(jī)(13)直接安置在煙道插口 (20)上，引風(fēng)機(jī)(13)出口連接煙氣排出管道(21)，在雙螺旋換熱管(6)靠熱水器底部位置的管間隙處裝置一個(gè)螺旋形的凝水收集盤(12)，在凝水收集盤(12)的最低處連接一根凝水引出管(14)。[0026]
圖1顯示本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦黧w的高度為200 500mm。[0027]
圖1顯示本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鞑捎玫怪檬?，其工作時(shí)介質(zhì)的流動(dòng)是這樣的即煙氣由上而下流動(dòng)；螺旋換熱管內(nèi)的水則由下而上，與煙氣呈逆流流動(dòng)；對(duì)應(yīng)的外套筒(10)上開出的透氣孔，使空氣能從這些小孔滲入到燃燒室中；燃燒所需空氣分為主空氣和輔助空氣兩部分，主空氣由燃?xì)鈬娮?1)和引射器(2)的入口空隙進(jìn)入，輔助空氣由雙螺旋換熱管(6)間留出的縫隙進(jìn)入，空氣依靠引風(fēng)機(jī)(13)和引射器(2)產(chǎn)生的負(fù)壓抽吸到燃燒室中，燃?xì)夂涂諝庠谝淦?2)及預(yù)混室(3)內(nèi)進(jìn)行充分混合；水的流動(dòng)行程為冷水引入管(17)—水冷套筒(4)—中間冷卻管(8)—耐高溫軟管(11)—雙螺旋換熱管(6)—熱水引出管(19);在凝水收集盤(12)的最低處連接一根凝水引出管(14)，把冷凝水排出。[0028] 圖2顯示在
圖1所述實(shí)施例的中間冷卻管(8)布置在熱水器的中部，布置成2排的12個(gè)防回火通道(18)均勻分布在水冷套筒(4)中，雙螺旋換熱管(6)的出口與熱水引出管(19)相連接，點(diǎn)火器電極(16)布置在熱水引出管(19)旁邊。 圖2顯示本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴髦黧w的寬度為100 300mm，長(zhǎng)度為100 460mm。 圖3顯示在
圖1所述實(shí)施例的水冷套筒(4)上設(shè)有凹槽(a)，水冷套筒(4)中間留有上下相通的防回火通道(18)。 圖4顯示在
圖1所述實(shí)施例的外套筒(10)的前面上方開有7排、每排3條縫隙(b)，左右側(cè)面上方各開有7排、每排1條縫隙(b)，前面下方開有6個(gè)連接支撐環(huán)(9)及煙道插口 (20)的螺紋孔(c)，實(shí)際上，外套筒(10)的后面上方也開有7排、每排3條的縫隙，后面下方也開有6個(gè)連接支撐環(huán)(9)及煙道插口 (20)的螺紋孔(c)。
權(quán)利要求多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于其?gòu)成是燃?xì)鈬娮彀惭b在引射器的入口，引射器連接在預(yù)混室上，水冷套筒與預(yù)混室焊接或螺栓壓緊連接，設(shè)有凹槽的水冷套筒中間留有上下相通的防回火通道，在防回火通道內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料，在水冷套筒的凹槽內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料，然后插入螺旋換熱管，水冷套筒的出水口與中間冷卻管連接，螺旋換熱管和中間冷卻管圍成的空間即構(gòu)成燃燒室，在燃燒室內(nèi)填充有大孔隙多孔介質(zhì)材料，在小孔隙多孔介質(zhì)材料和大孔隙多孔介質(zhì)材料之間留有空隙，并在此設(shè)置點(diǎn)火器電極，冷水引入管和中間冷卻管連接在水冷套筒上，中間冷卻管和雙螺旋換熱管之間由耐高溫軟管連接，螺旋換熱管由其底部的支撐環(huán)卡牢在外套筒上，支撐環(huán)與外套筒由螺釘通過螺紋孔連接，螺旋換熱管的上部1/3處留出有小縫隙，而在下部緊密安置，在螺旋換熱管外裝有外套筒，在螺旋換熱管和外套筒之間填充保溫材料，但并不是全部填滿，在上部1/3的高度留空，對(duì)應(yīng)的外套筒上開有透氣孔，外套筒底端由螺釘通過螺紋孔連接煙道插口，引風(fēng)機(jī)直接安置在煙道插口上，引風(fēng)機(jī)出口連接煙氣排出管道，在螺旋換熱管靠熱水器底部位置的管間隙處裝置一個(gè)螺旋形的凝水收集盤，在凝水收集盤的最低處連接一根凝水引出管，螺旋換熱管還與熱水引出管連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴鳎涮卣髟谟诼菪龘Q熱管圍成的筒體內(nèi)的寬度為40 250mm，長(zhǎng)度為50 400mm，高度為150 300mm ;防回火通道的直徑尺寸 為10 20mm，布置為1 6排，防回火通道的中心間距為20 40mm ;熱水器主體的寬度為 100 300mm，長(zhǎng)度為100 460mm，高度為200 500mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于螺旋換熱管為單管、雙管或三管盤繞形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于燃?xì)鈬娮鞛閱芜M(jìn)口、雙進(jìn)口或3 6進(jìn)口形式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于預(yù)混室、水冷套筒、螺旋 換熱管和外套筒的截面為長(zhǎng)圓形、圓形、方形或橢圓形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于外套筒上在其?duì)應(yīng)燃燒室的上部開有的透氣孔是3 7排、每排4 16條1 2mm寬的縫隙或開有3 7排、每 排5 40個(gè)1 2mm直徑的小孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于在小孔隙多孔介質(zhì)材料 和大孔隙多孔介質(zhì)材料之間留出的空隙的大小為4 6mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于水冷套筒中間留有的上 下相通的防回火通道為1 42個(gè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于螺旋換熱管的上部1/3 處留出的小縫隙的寬度為0. 2 0. 5mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，其特征在于在燃燒室?nèi)填充的大孔 隙多孔介質(zhì)材料的每層厚度為5 25mm，總厚度為150 300mm。
專利摘要本實(shí)用新型多孔介質(zhì)燃?xì)鉄崴?，涉及用繞成螺旋形的管子分開水和加熱介質(zhì)的連續(xù)流動(dòng)的加熱器，其構(gòu)成特征是在防回火通道內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料，在水冷套筒的凹槽內(nèi)填充有小孔隙多孔介質(zhì)材料，在燃燒室內(nèi)填充有大孔隙多孔介質(zhì)材料，換熱管直接與燃燒室內(nèi)高溫多孔介質(zhì)進(jìn)行輻射及導(dǎo)熱形式的換熱，且高溫?zé)煔庠谄渫鈬拿芗膿Q熱管和多孔介質(zhì)之間的螺旋通道中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈換熱，使煙氣急冷而使水蒸汽直接在管壁凝結(jié)，達(dá)到強(qiáng)化燃燒室內(nèi)的傳熱，使燃燒放熱量迅速而高效地傳遞給水，使煙氣中的水蒸汽凝結(jié)而回收水的凝結(jié)熱，從而實(shí)現(xiàn)極限吸收燃燒放熱的目的。該熱水器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而熱效率可達(dá)到96％以上，達(dá)到家用燃?xì)饪焖贌崴髂苄У燃?jí)I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F24H1/16GK201463220SQ20092009592
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者吳晉湘, 王恩宇 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)