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CN106524149A - 一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器 - Google Patents

一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器 Download PDF

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CN106524149A
CN106524149A CN201611191289.5A CN201611191289A CN106524149A CN 106524149 A CN106524149 A CN 106524149A CN 201611191289 A CN201611191289 A CN 201611191289A CN 106524149 A CN106524149 A CN 106524149A
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CN
China
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burner
combustion
heat exchanger
flame
spiral
Prior art date
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Application number
CN201611191289.5A
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English (en)
Inventor
豆瑞锋
温治
楼国锋
张帆
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University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器，属于传热燃烧技术领域。该加热器包括螺旋形逆流换热器、点火器、火焰监测器、加热平板、燃烧器和燃气通道，加热平板覆盖在螺旋形逆流换热器上，燃烧器位于螺旋形逆流换热器下方的密闭空腔中，且上部预留燃烧区域，空气导流区位于燃烧器下方，燃烧器连接燃气通道，点火器和火焰监测器穿过燃烧器，设置在螺旋形逆流换热器的燃烧区域，螺旋形逆流换热器中间隔分布预热空气通道和烟气通道。本发明可以实现烟气显热回收，可以根据加热功率大小，设计成不同加热功率，既可以用于厨房炊事灶具，也可以用作工业加热器，且由于助燃空气预热温度较高，低热值燃料也可以稳定燃烧，燃气适用范围广。

Description

一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器
技术领域
本发明涉及传热燃烧技术领域，特别是指一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器；涉及助燃空气、烟气气流分配，通过螺旋型逆流换热器将助燃空气预热(将高温烟气余热回收),经空气通道，引入燃烧器，与燃气混合燃烧。燃烧热量通过加热平板传递给被加热物体。
背景技术
无论是民用炊事灶具还是工业上广泛采用的各种燃气加热装置，大部分都采用了明火加热(即燃料直接在大气空间中燃烧放热)，形成的高温火焰将一部分热量传递给被加热物体，但是有很大一部分被高温烟气带走，使得加热效率较低。
从传热学的角度来分析，高温火焰通过辐射换热和对流换热将热量传递给被加热物体，由于高温火焰(一种包含多种气体组分的混合气)的发射率通常不高，其与被加热物体之间的辐射换热能力有限。而高温火焰的流动速度往往受到应用场合和加热功率的限制，因此其与被加热物体之间的对流换热能力也有限。
总之，传统的明火加热装置存在传热效率不高、烟气显热损失大、操作环境差等诸多缺点。本发明装置，通过密闭空间燃烧、加热平板传热、螺旋型逆流换热器回收烟气余热、预热助燃空气等方式，改善加热器的操作环境、强化传热效率(依靠辐射换热、接触换热)，进而提高加热器能效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器，实现了密闭空间内的高效燃烧，极限回收烟气余热，改善加热器的操作环境，提高加热器能效。
该加热器包括螺旋形逆流换热器、点火器、火焰监测器、加热平板、燃烧器和燃气通道，加热平板覆盖在螺旋形逆流换热器上，燃烧器位于螺旋形逆流换热器下方的密闭空腔中，燃烧器上部预留燃烧区域，空气导流区位于燃烧器下方，燃烧器连接燃气通道，点火器和火焰监测器穿过燃烧器，点火器和火焰监测器设置在螺旋形逆流换热器的燃烧区域，螺旋形逆流换热器中间隔分布预热空气通道和烟气通道。
其中，热空气通道与外界连接处为助燃空气入口，助燃空气入口处连接鼓风机；烟气通道末端与外界连接处为烟气出口，烟气出口处连接抽风机。
燃烧区域为预留的封闭空间，燃气在燃烧区域与高温助燃空气混合燃烧。
加热平板由耐高温材料制成，加热平板火焰侧表面采用微肋增强换热，另一侧表面加工螺旋形沟槽，并喷涂高发射率材料，增强辐射换热能力。
加热器启动时，鼓风机和抽风机随即启动，点火器打火点燃火焰，火焰监测器监测火焰是否正常燃烧。
螺旋型逆流换热器采用不锈钢、高温合金、铸铁、铜、铝等金属材料制成。
燃烧器采用预混或非预混燃烧器。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)可以极限回收高温烟气余热，实现烟气显热回收；
(2)助燃空气经过预热，其显热提高，温度提高，有利于提高火焰温度；
(3)燃烧区域密闭，有效避免燃烧产物的泄露；
(4)烟气流经烟气通道，可以设置污染物净化装置，处理燃烧产生的氮氧化物、硫化物等污染物；
(5)该装置可以根据加热功率大小，设计成不同加热功率，既可以用于厨房炊事灶具，也可以用作工业加热器(隔绝火焰加热或保护气氛加热)；
(6)由于助燃空气预热温度较高，低热值燃料也可以稳定燃烧，燃气适用范围广。
附图说明
图1为本发明的鼓抽式自预热燃烧平面加热器结构示意图；
图2为图1中A-A剖面示意图；
图3为本发明中螺旋形逆流换热器结构示意图；
图4为图3中A-A剖面结构示意图。
其中：1-点火器；2-火焰监测器；3-加热平板；4-燃烧区域；5-预热空气通道；6-烟气通道；7-燃烧器；8-空气导流区；9-燃气通道；10-助燃空气入口；11-烟气出口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器。
如图1和图2所示，该加热器中，加热平板3覆盖在螺旋形逆流换热器上，燃烧器7位于螺旋形逆流换热器下方的密闭空腔中，燃烧器7上部预留燃烧区域4，空气导流区8位于燃烧器7下方，燃烧器7连接燃气通道9，点火器1和火焰监测器2穿过燃烧器7，点火器1和火焰监测器2设置在螺旋形逆流换热器的燃烧区域4，如图3和图4所示，螺旋形逆流换热器中间隔分布预热空气通道5和烟气通道6。
其中，预热空气通道5与外界连接处为助燃空气入口10，助燃空气入口10处连接鼓风机；烟气通道6末端与外界连接处为烟气出口11，烟气出口11处连接抽风机。
燃烧区域4为预留的封闭空间，燃气在燃烧区域4与高温助燃空气混合燃烧。
加热平板3由耐高温材料制成，加热平板3火焰侧表面采用微肋增强换热，另一侧表面加工螺旋形沟槽，并喷涂高发射率材料，增强辐射换热能力。
该加热器启动时，鼓风机和抽风机随即启动，点火器1打火点燃火焰，火焰监测器2监测火焰是否正常燃烧，并与点火器1联动，确保燃烧过程正常。
螺旋型逆流换热器采用不锈钢、高温合金、铸铁、铜、铝等金属材料制成。
燃烧器7采用预混或非预混燃烧器。
燃烧区域的高温火焰，通过辐射换热、射流冲击换热将热量传递给加热平板内侧(带微肋侧)，随后热量通过导热传递到加热平板外侧，通过辐射换热、接触换热等方式，将热量传递给被加热物体。
点火器、火焰监测器、鼓风机、抽风机等可采用标准产品。
该加热器将螺旋型逆流换热器、燃烧器7、点火器1、火焰监测器2等组合成一个整体，通过回收高温烟气的余热，预热助燃空气，高温空气与燃气混合燃烧，高温火焰将热量通过辐射换热、对流换热的方式传递给加热平板3，加热平板3再将热量传递给被加热物体。实现了密闭空间燃烧(即燃烧区域4)，提高加热器能效，隔绝燃烧烟气污染。
加热器启动流程：
(1)开关开启，鼓风机开启，抽风机开启，燃气通道9阀门(标准配件，未在附图显示)延时开启；
(2)待燃气通道9阀门(标准配件，未在附图显示)开启，点火器1持续点火，直至火焰点燃，火焰监测器2持续监测火焰，若熄火、脱火则关闭燃气通道9阀门(标准配件，未在附图显示)，若火焰正常燃烧，则点火器1停止点火动作。
加热器关闭流程：
(1)关闭燃气通道9阀门(标准配件，未在附图显示)，停止燃气供给；
(2)鼓风机、抽风机延时关闭，确保装置内可燃气体、烟气被吹扫干净。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：包括螺旋形逆流换热器、点火器(1)、火焰监测器(2)、加热平板(3)、燃烧器(7)和燃气通道(9)，加热平板(3)覆盖在螺旋形逆流换热器上，燃烧器(7)位于螺旋形逆流换热器下方的密闭空腔中，燃烧器(7)上部预留燃烧区域(4)，空气导流区(8)位于燃烧器(7)下方，燃烧器(7)连接燃气通道(9)，点火器(1)和火焰监测器(2)穿过燃烧器(7)，点火器(1)和火焰监测器(2)设置在螺旋形逆流换热器的燃烧区域(4)，螺旋形逆流换热器中间隔分布预热空气通道(5)和烟气通道(6)。
2.根据权利要求1所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述预热空气通道(5)与外界连接处为助燃空气入口(10)，助燃空气入口(10)处连接鼓风机；所述烟气通道(6)末端与外界连接处为烟气出口(11)，烟气出口(11)处连接抽风机。
3.根据权利要求1所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述燃烧区域(4)为预留的封闭空间，燃气在燃烧区域(4)与高温助燃空气混合燃烧。
4.根据权利要求1所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述加热平板(3)由耐高温材料制成，加热平板(3)火焰侧表面采用微肋增强换热，另一侧表面加工螺旋形沟槽，并喷涂高发射率材料，增强辐射换热能力。
5.根据权利要求2所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述加热器启动时，鼓风机和抽风机随即启动，点火器(1)打火点燃火焰，火焰监测器(2)监测火焰是否正常燃烧。
6.根据权利要求1所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述螺旋型逆流换热器采用不锈钢、高温合金、铸铁、铜、铝金属材料制成。
7.根据权利要求1所述的鼓抽式自预热燃烧平面加热器，其特征在于：所述燃烧器(7)采用预混或非预混燃烧器。
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