[实用新型]带有换热系统的无焰燃烧器或无焰燃烧器组

说明书

带有换热系统的无焰燃烧器，由换热机构和催化器构成，换热机构为由金属管件构成的内部连通的框架式结构，换热机构上安装催化器，换热机构和催化器构成一个中空的燃烧器，换热机构一端设有燃气与助燃气混合气的气体入口，换热机构设有换热介质入口和换热介质出口；催化器为多孔催化剂结构。本实用新型通过在换热金属管件上安装催化器来构成燃烧器，使催化剂在无焰燃烧过程中通过换热降低温度，对催化剂进行保护，延长了催化剂的使用寿命；将该无焰燃烧器与风机及燃气阀组成燃烧机，结构简单、灵活性强；可以与锅炉或热水器组装使用，二者的换热机构可采用并联或者串联结构，易于安装，产热量高。

技术领域

本实用新型涉及燃料燃烧器技术领域，尤其涉及催化燃烧技术领域。

背景技术

燃烧根据有无可见火焰可分为两类：火焰燃烧和无焰燃烧。火焰燃烧有两大致命的缺点：(1)火焰燃烧是燃烧物质在自由基参与下的氧化反应，涉及到自由基(特别是氧自由基) 的气相引发，不可避免地生成部分电子激发态产物，以可见光的形式释放能量，这部分能量无法利用而损失掉，燃烧不完全会产生甲醛，一氧化碳(CO)等有毒有害气体，且燃料利用率低。(2)自由基的气相引发使空气中的氮气参与燃烧反应而形成毒性污染物NOx，低的燃烧效率产生可观的未完全燃烧的HC和CO，排入大气会造成环境污染。

传统的燃烧器大多采用火焰燃烧的方式，这种方式即存在上述问题，造成气体燃料燃烧不完全、热效率低、燃料利用率低、CO排放浓度高等问题。

相对于火焰燃烧，无焰燃烧可以让燃烧更加均匀稳定地进行，无局部高温，因此氮氧化物生成量极低。无焰燃烧包括高温空气无焰燃烧和催化无焰燃烧。高温空气燃烧利用高温空气加热燃气使其超过自燃温度，进而使无焰燃烧在一个相对宽广的区域发生，避免局部高温并有效降低NOx排放。

解决火焰燃烧的低效和高排放的有效途径之一是催化燃烧，具有燃烧效率高(CO和未完全燃烧的HC排放低)、燃烧温度低(1200℃，因此NOx排放低)、燃烧过程稳定可控(通过控制催化反应)等优点。催化燃烧是低碳烃在催化剂表面进行的氧化反应，是一种以无焰燃烧为主的燃烧方式。催化燃烧技术应用的关键是设计、研究和开发出高效催化燃烧器。

目前在燃气热水器和燃气锅炉等设备中使用的催化燃烧技术大致有以下两种：(1)用于热水器和锅炉的烟气处理，如专利号为N201820346415.8、名称为一种燃气锅炉系统的中国专利，烟气排出口处设有催化反应器，可除去燃气锅炉产生的烟气中的NO；专利号为 CN201810326008.5、名称为一种燃气锅炉氮氧化物高效控制装置及方法的中国专利，锅炉本体的烟气出口管道与催化反应装置连通，对烟气进行处理；如专利号为CN201711223180.X、名称为：催化反应装置和燃气热水器的中国专利，通过在壳体内设置催化反应装置(催化反应装置为在陶瓷基体上设置催化剂)，降低燃烧烟气中一氧化碳的含量。(2)通过催化燃烧器产生热量进行加热，如专利号为KR1020010058836A、名称为一种催化剂用于燃气锅炉燃烧器的韩国专利，燃烧单元通过金属纤维和载体上设有催化剂实现气相燃烧反应和催化化学反应；专利号为JP09254970、名称为食品容器和其生产方法(コンバインド発電プラント)的日本专利，在锅炉的炉体内设置催化燃烧装置实现催化燃烧；如专利号为201711005587.5、名称为燃气热水器以及专利号为201711018017.X、名称为燃气热水器的中国专利，在热水器壳体内设置预热燃烧器和催化燃烧器。

上述用于锅炉或热水器的催化燃烧装置，其催化剂安装于载体上或安装于炉体和热水器的壳体内，结构复杂、灵活性差；另外，由于催化剂在燃烧过程中产生高温，从而影响了催化剂的稳定性及使用寿命。

发明内容

为了解决现有锅炉或热水器使用的催化燃烧装置存在的上述问题，本实用新型提供了一种带有换热系统的无焰燃烧器。