一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用方法和结构技术

本发明专利技术涉及一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用方法，即利用高红外辐射率材料将烟气余热和未尽燃气转化为红外辐射，并降低烟气温度，以及实现该方法的结构，包括工作台面、外腔体、燃烧板、预混腔、空气进气管、燃气进气管、二次辐射体、排气通道组成，工作台面与外腔体上端紧密接触构成密闭空间，二次辐射体置于排气通道入口处，燃气/空气经过预混腔后在燃烧板上密闭空间燃烧，烟气排出时必须透过二次辐射体；二次辐射体为高红外辐射率材料制成的高透气率、低风阻纤维编织物或蜂窝体，高温烟气透过时可将部分热能转化为红外线辐射，并使未燃尽气体进一步燃烧，降低烟气温度和有害物含量。

【技术实现步骤摘要】
一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用方法和结构
本专利技术涉及一种炉具
，具体是一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用方法和结构
技术介绍
目前燃气灶都是采用明火燃烧加热，不管是红外线式还是大气燃烧式，其火焰都要接触锅底，以传导加热为主，高温烟气直接向四周散发，热效率低(一般低于60％)。专利号101285596的中国专利“一种全封闭燃气炉具”公开文本虽然采用全封闭式结构，但采用的是大气式燃烧，热效率低，且烟气余热都未利用；公布号为CN104864421A的公开文本虽然明确的提出了采用红外线加热方式，实现将烟气与锅具通过透明SiO2玻璃板隔离进行炊事的技术方案，但是烟气余热未也充分利用，因玻璃阻隔，热效率更低。专利号204678422的专利“燃气灶余热利用装置”公开了烟气余热利用装置，利用储水盘管回收烟气余热，对直接燃烧效率提升无关，且不适合家用，专利申请号为2016102172158的专利提出了烟气余热再利用方法，但主要是接触式热交换，利用烟气余热加热进气，烟气通道口无法形成有效红外线辐射加热区，使相同直径炉头的有效热功率降低，且因烟气温度高，对烟道的材料和设计有特别要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用封闭燃烧炉头的高温烟气产生二次红外线辐射的余热再利用方法和实现该方法的结构。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，在封闭燃烧的炉头腔体结构上增加二次辐射体，使燃气空气混合气在燃烧面进行红外线式燃烧加热后，产生的高温烟气从排气通道排出时必须透过二次辐射体，从而产生二次红外线辐射加热，即借助部分材料的高红外辐射率特性，将高温烟气的热能转化为红外辐射，提高热利用率。所述方法就是利用高红外转化率的材料将高温烟气热能转化为红外辐射，同时由于预混不充分和燃烧反应的复杂性，烟气中可能存在部分未燃尽燃气和一氧化碳等中间产物，它们在透过二次辐射体时可再次发生燃烧反应产生红外辐射，并降低烟气中有害物含量。所述结构包括燃气/空气进气通道和预混腔、红外线燃烧板、工作台面、排气通道、二次辐射体和外腔体，其中外腔体与工作台面构成密闭腔体。所述燃气/空气进气通道由燃气进气管和空气进气通道组成，结构布局不限，二者均连通预混腔，燃气和空气在预混腔混合后透过燃烧板达到燃烧面。所述红外线燃烧板可以为蜂窝陶瓷体燃烧板、金属纤维燃烧体、金属波纹板燃烧体等，燃气/空气预混气可以在其表面进行红外辐射为主的燃烧。所述外腔体由耐高温高绝热率材料制成，如气凝胶、硅酸铝、岩棉等等，上端与工作台面底部紧密接触，下端炉头腔体紧密接触，确保燃烧后的高温烟气只能透过二次辐射体后从排气通过排出。所述工作台面由耐高温高红外透过率的玻璃制成，如微晶陶瓷玻璃、氧化铝玻璃等等。所述排气通道为烟气排出通路，可布局于炉头腔体中心或者四周，或者同时布局多个排气通道，确保排气通道气流顺畅。所述二次辐射体由可在高温烟气中长期工作的高红外辐射率材料，如铁铬铝、碳化硅等等，制成具有高透气率和低风阻纤维织物或者蜂窝体结构，布局上保证辐射方向朝锅具受热面，使气流经过后产生红外辐射并降低温度。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1.比烟气直接排出的封闭式红外线炉具更节能、热利用率更高。2.炉头红外线有效加热面积增大。3.烟气经过二次辐射体后温度降低，可降低排气通道的设计和材料选择要求。4.少量未充分燃烧的燃气和中间产物(如一氧化碳CO)可以在二次辐射体上再次发生燃烧反应，进一步降低CO等有害气体的排放量附图说明图1为本专利技术实施例一基本结构的剖视图图2为本专利技术实施例二基本结构的剖视图具体实施方式实施例一：图1中有带中间通孔的蜂窝红外线燃烧板(13)与带有中间排气通孔(18)的预混腔(14)紧密连接，排气通孔(18)入口固定高透气率铁铬铝纤维编织物制成的二次辐射体(19)，气凝胶外腔体(12)内表面与预混腔(14)外壁面紧密连接、上端与微晶玻璃工作台(11)紧密贴合，构成密闭燃烧室。燃气从燃气进气管(17)进入预混腔(14)，同时空气通过空气进气管(16)进入预混腔(14)，燃气与空气充分混合后，透过红外线燃烧板(13)在表面形成红外辐射为主的燃烧，红外线透过工作台面(11)加热锅具(10)。燃烧后的高温烟气在密闭燃烧室内向中间排气通孔(18)流动，穿过高透气率铁铬铝纤维编织物二次辐射体(19)时，部分热量转化为红外线辐射，少量未完全燃烧燃气和CO等也在此完成燃烧并形成红外线辐射，透过二次辐射体后的烟气温度有所降低，低温烟气沿排气通道流动，通过进一步换热后从排气管(15)后排出。本方案的优点是炉头腔体外壁面温度较低，但中间排气通道较大，热辐射区功率密度较低。实施例二：图2中整块燃烧面红外线燃烧板(29)与预混腔(24)紧密结合，硅酸铝制成的外腔体(23)上端与玻璃平板工作台面(21)紧密接触，其内壁面与预混腔(24)外壁面有一定空隙，形成排气通道；外腔体(23)下端与炉头底板(28)紧密接触，形成密闭燃烧室，碳化硅陶瓷蜂窝体二次辐射体(22)安放在外腔体(23)和红外线燃烧板(29)外缘、排气通道入口处，可以部分或全部遮挡排气通道。燃气和空气的进气结构与实施例一相同。空气/燃气混合气体透过红外线燃烧板(29)后，经点火形成红外辐射为主的燃烧，红外线透过工作台面(21)加热锅具(20)。燃烧后的高温气体在密闭燃烧室内向四周排气通道流动，穿过碳化硅陶瓷蜂窝体制成的二次辐射体(22)时，部分热量转化为红外线辐射，少量未完全燃烧燃气和一氧化碳CO等也在此进一步燃烧并形成红外线辐射，透过二次辐射体后的烟气温度有所降低，沿排气通道进一步换热后温度显著降低，并进入排气管(25)后排出。本方案的优点是中间有效加热区功率密度大，烟气热交换面积大且充分，整体热效率高。上述实施例仅仅是对本专利技术的优选实施例进行描述，并非对本专利技术的构思和范围进行限定，在不脱离本专利技术设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本专利技术的技术方案所采取的各种变化和改进，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用结构，包括：工作台面(11)、炉头外腔体(12)、燃烧板(13)、预混腔(14)、空气进气管(16)、燃气进气管(17)、二次辐射体(19)、排气通道(18)组成，其特征在于：工作台面(11)与外腔体(12)上端紧密接触，构成密闭空间，燃气空气混合气透过燃烧板(13)燃烧后的烟气只能从排气通道(18)排出，二次辐射体(19)置于排气通道(18)入口处，使高温烟气流向排气通道(18)时，必须透过二次辐射体。

【技术特征摘要】
1.一种封闭燃烧炉头二次辐射式烟气余热再利用结构，包括：工作台面(11)、炉头外腔体(12)、燃烧板(13)、预混腔(14)、空气进气管(16)、燃气进气管(17)、二次辐射体(19)、排气通道(18)组成，其特征在于：工作台面(11)与外腔体(12)上端紧密接触，构成密闭空间，燃气空气混合气透过燃烧板(13)燃烧后的烟气只能从排气通道(18)排出，二次辐射体(19)置于排气通道(18)入口处，使高温烟气流向排气通道(18)时，必须透过二次辐射体。2.一种封闭燃烧炉头二次辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元雨，
申请(专利权)人：深圳市元疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44