高效煤气炉制造技术

一种高效煤气炉以独特的预混合设计与带压／高速燃烧过程相结合。燃烧过程在燃烧腔中进行，高温高速燃烧产物从燃烧腔经翅片管到排出管流过一个路。来自高温高速燃烧产物的热量传到翅片管。一空气鼓风机强制空气横传过翅片管和燃烧腔，以从翅片管带走热量并传到一个建筑或其一个封闭的部位。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请为美国1992年12月1日递交的07/983,885号申请，现为美国专利US—5,282,457的部分继续申请。本专利技术涉及加热一建筑或其中某一封闭部分的加热系统，特别涉及强制空气和/或液体型或锅炉型加热系统。现有技术中，用于住宅和商业建筑或其某一封闭部位的强制空气/锅炉型式的加热炉尺寸较大，排放质量差，热效率低，常常需要大排放系统例如一烟囱，因而不适于某些应用。在使用适宜的燃料气体、油或任一其它燃烧材料时，现有技术炉子的热效率低的问题已被记述了不少，多数现有技术炉子的效率低于75％并需要大的排放系统，例如一烟囱以排放无用的燃烧产物至外部大气，烟囱经常排出300°F以上的燃烧产物，加热炉的最近的一些“高效”设计强调利用现有技术来解决这个问题。这些高效率单元使用一个风扇从一个大面积热交换器中抽出燃烧产物并因此而不再需要烟囱。代替烟囱的是，高效炉有一直径2”—6”的排出管，排放有害的燃烧产物至外部大气，这些新设计的高效炉热效率可达90％，但它们没有顾及所有影响热效率的因素。当提到总的热效率时，有一个因素需要强调的就是燃烧空气源，现有技术的炉子从被加热建筑或住宅内部抽吸燃烧空气，这就要求对较多量的空气加热，因而减少了总的热效率。而新的高效炉设计强调，经过一管道从外部大气抽吸燃烧所用的空气。关于效率的最近一项值得强调的因素是开、关周期次数，美国、加拿大北部地区每年开关次数可达20,000，在每一开关周期中从其开始至达到稳定状态期间会产生不稳定的低效率工况，一个可在较宽燃烧范围操作的加热单元明显地减少了这一开、关周期次数并因此改善了整个热效率。同样，开关次数直接关系到加热单元的耐用性，通过减少每年的开关次数，加热单元的寿命可大大提高。本专利技术在此考虑了上述影响热效率的因素，使用了独特的予混合设计结合带压/高速燃烧过程，提供了可变的燃烧率，其中使用外侧空气参与燃烧过程，并且不需要排风扇马达，本专利技术炉子显示热效率为95％或更大，仅需要直径少于1”的一个排出管道，本专利技术中可变燃烧率及独特的程序控制系统使加热单元有最大的总体热效率。本专利技术涉及的第二方面是讨论燃烧过程中的排放质量。现有技术的炉子没有说明排放水平，新的“高效”设计集中在改进效率水平，很少或没有考虑排放水平。某些现有技术中最新的设计已试图通过使用少量过剩空气来降低火焰温度，进而减少NOx的排放水平。本专利技术通过其独特的予混合设计说明了排放质量，这种予混合造成反应物更有效的混合并进而使燃烧过程进行完全。高速/超大气压的予混合气造成燃烧率的增加并进而大大降低了NOx的生成。本专利技术在燃烧过程中也使用过剩空气以进一步改进排放水平。本专利技术涉及的第三方面是加热单元的物理尺寸和重量。现有技术中常规和高效型二者都要占用较大空间，特别笨重。现有技术炉子的尺寸/重量问题加上使用烟囱或大直径管道的烟道排放要求，使得某些应用变得不实际。这些烟道排出要求使得在许多单元房及商业建筑中应用高效炉变得不切实际。结果，这些单元房及商业建筑转而使用开销较少的电加热器，本专利技术应用一非常高的对流热传递过程，使得加热单元变得大为减少和紧凑。本专利技术的炉子不单紧凑而且对置位无敏感要求，使得同一加热单元可水平放置或垂直放置。本专利技术要求一个直径小于1”的排出管，其可为一种灵活设计，以适应各种常规结构。本专利技术的高效煤气炉重量轻，紧凑以及要求较小的排出管，这些可使之安装在小储藏室，碗橱或其它小空间内部。本专利技术上述的以及其它的特点和目的及其实现，通过结合附图对本专利技术的说明，将会变得更加清楚，并且专利技术本身亦可被更好地理解附图说明图1为本专利技术的部分剖切透视图；图2为本专利技术炉子的各部件示意图；图3为图1中炉子热交换器的部分剖切透视图3A为图3中热交换器的侧面纵剖面图；图4为本专利技术炉子所用的表面燃烧喷咀的透视图；图5为本专利技术炉子所用的高压喷射喷咀的透视图；图6为本专利技术另一实施例的热交换器的部分剖切透视图；图7为本专利技术另一实施例热交换器的透视图；图7A为图7中热交换器的侧向纵剖面图；图8为用于本专利技术炉子的控制系统示意图；图8A与图8类似，但表示用于本专利技术另一实施例的示意图；图9示出本专利技术炉子所用的废气余热回收系统的局部纵剖视图；图10为本专利技术另一实施例喷咀组件的透视图；图11为图10中喷咀组件装于本专利技术另一实施例热交换器中的局部剖切透视图；图11A为图11热交换器的侧向纵剖视图；图12为本专利技术另一实施例喷咀组件的透视图。下面参见附图，其中相同标号表示相同或相应部件，图1中示出一个高效煤气炉，用于加热建筑和/或住宅或其封闭部，并总体标以标号10。高效煤气炉10包括燃料供应系统12，空气供应系统14，混合单元16，压缩系统18，燃烧喷咀(喷燃器，下同)系统20，燃烧腔22，热交换系统24，排气管26，中心控制单元28，空气鼓风机/组件系统30，以及控制/安全系统32。空气通过空气供应系统14送入炉10。空气供应系统14通过一个入口34将空气送入混合单元16，该入口34通常经一管道36连通于建筑或住宅的外部大气以吸入外界空气进行燃烧过程，入口34也可从室内吸入空气进行燃烧。进入的新鲜空气和/或预热空气通过一个空气过滤器38。过滤器38的尺寸和型式决定于各种参数，包括压缩机的要求以及进入空气的质量，空气过滤器38将从空气流中除去不利的灰尘和其它夹杂的颗粒并因此保护了混合单元16、压缩系统18以及喷咀系统20。一个计量控制阀40在过滤器38之后，混合单元16之前连到入口34。该控制阀40可使适当量的空气进入混合单元16、压缩机系统18以及喷咀系统20，以利于在预定燃烧率下的清洁有效的燃烧。燃料供应系统通常从例如一个天然气公司或储存罐由管道(未示)直接供给。燃料气体最好是天然气，但也可用其它适宜的燃料气体，例如丙烷。燃料气体以管道输送到一个调节器42的入口侧，该调节器控制并保证一个非波动的燃气流供入气体计量阀44。气体计量阀或孔44控制流到混合单元16的燃气流的体积流量，在由中心控制单元28确定的燃烧率的情况下支持燃烧过程，单元28连通于气体计量阀44。阀44的入口端连通于调节器42的出口端，阀44的出口端连通于混合单元16的入口端。燃烧空气入口孔或计量控制阀40和燃料气体计量控制阀44与中心控制单元28相连通，以确保有正确的预定量/比率的空气和燃气供入到混合单元16。单元16混合这两种气体形成一种燃烧预混气体，之后将该予混气送入压缩系统18的输入侧46。压缩系统18的抽吸和混合单元16的结合产生了一个空气、燃气的完全混合。阀44和阀40提供了一个喷咀系统20的可变化的燃烧率。当需要喷咀系统20有一固定的燃烧率时，阀44和40二者可用孔口取代。压缩系统18具有输入侧46，其引入压缩机48，增压燃烧予混气，以提供给喷咀系统20高于大气压力的燃烧气体。根据本专利技术，最好这一压力为1—15PSIG之间。如下将讨论的，压缩机48可以是一多级鼓风机组件或是一压缩单元。本文所述压缩机48将达到需要的输出压力和流量，以符合本专利技术的操作条件。压缩机的尺寸和型号为本领域技术人员熟知，并由具体的高效煤气炉的要求或容量决定。压缩机48的输出或压力侧经一连接管线50与喷咀系统20相通。管线50中带有压力感测装置52，与中心控制单元28和控制/安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁燃气炉，它包括：一罩壳，它限定了一个燃烧腔；喷咀机构，它位于所述壳中，用于燃烧带压的燃料气体及空气的予混气以提供热能，所述带压予混气以大于一个ＰＳＩＧ的规定压力送入所述喷咀机构；一个压缩机，它用于压缩该燃料气和空气的予混 以提供带压的予混气，并将其以规定速度送入所述喷咀机构；一个混合单元，它具有一燃烧空气入口和一燃料气体入口，所述混合单元可用于产生该燃料气与空气的予混气，该混合单元与该压缩机连通；用于将燃烧空气供入所述混合单元空气入口的机构；用于 将燃料气体供入所述混合单元燃料气体入口的机构；一个热交换器，它通过至少一个传输管连到所述燃烧腔，所述热交换器包括多个基本垂直于该燃烧腔布置的管子；用于强制空气流过所述热交换器，并围绕所述燃烧腔及传输管的机构，以使热量传到该强制空气； 用于排出高速燃烧产物的机构，它装到热交换器上；以及用于控制燃烧率的机构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉姆E克雷默，马诺切赫戴恩莎瓦，
申请(专利权)人：燃烧技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]