[发明专利]一种低氮燃烧的冷却冷凝一体化燃气热水器

说明书

一种低氮燃烧的冷却冷凝一体化燃气热水器，该燃气热水器从上至下包括风机、燃气空气混合室、燃烧器、燃烧室、热交换器和排烟导流室。热交换器含有多个换热管排和分水盒；除最下一个换热管排中换热管的水流方向相同外，其余的同一换热管排中相邻换热管组之间的水流方向相反，换热管组通过两侧的分水盒首尾顺序连通。本发明不仅有效降低燃气热水器NOx排放，还通过冷却冷凝一体化集成，进一步降低排烟温度至烟气露点温度以下，与现有技术相比，实现低氮氧化物烟气排放且具有较好的防腐性能，比现有冷凝式燃气热水器的材料消耗减少24~44%、烟气阻力降低67~96%，比传统冷却式燃气热水器节约天然气消耗约24%。

技术领域

本发明涉及一种燃气热水器，尤其涉及一种低氮燃烧的冷却冷凝一体化燃气热水器，属于天然气燃烧及供热设备技术领域。

背景技术

燃气热水器的天然气燃烧火焰温度一般在950℃左右，燃烧时生成大量氮氧化物，烟气中的水以气态形式（水蒸气）存在于烟气中，水蒸气潜热约是天然气低位发热量的11%。当前市面上主流的冷却式燃气热水器的排烟温度集中在100℃-200℃，此时烟气尾气中的水蒸气尚未发生凝结，以至于水蒸气潜热以及较高温度的排烟显热没有得到有效利用，造成大量能源浪费。为此，从能源节约和环境保护的角度考虑，必须采取有效措施，降低燃气热水器的排烟温度，提高能源利用效率，达到节约化石能源的目的，同时必须抑制氮氧化物生成，从而降低大气污染。

为了提高天然气燃烧后的热能利用效率，常常以传统的冷却式燃气热水器为基础，通过增加换热面积，提高烟气与水的换热量，从而降低排烟温度；该过程虽然提高了燃气利用效率，但同时也明显的增加了材料消耗，最终导致燃气热水器成本明显升高、体积显著增大。中国实用新型专利（CN201720212105.2）公开了一种冷凝式热水器，通过新增加一个冷凝腔室及烟气通道和水管路系统，实现在冷凝室内的烟气进一步降温及烟气中水蒸气凝结，但该类热交换器的材料消耗和体积将达到传统热交换器的1.4-3倍。中国专利文献CN20140224661.8和CN201410431156.5也分别公开了一种冷凝式燃气热水器，它们的热水器共同特点是在传统的冷却式热交换器的基础上，直接添加换热管和排水系统进而增加了换热面积，该方案虽然实现了烟气低温排放，但同时存在原料消耗增加、成本上升、热交换器体积变大等问题。此外，现有的各类燃气热水器的共性问题是换热管之间采用弯管连接方式，在弯管处易发生水垢聚集，增加管路阻力甚至导致堵管现象，同时存在因弯管最小曲率半径限制而导致相邻换热管排无法进行紧凑布置的问题。因此，先进燃气热水器应从材料消耗、防治水垢堵塞、烟气与水换热特性、水程管排布置、烟气强化换热等综合因素考虑，在较少地增加材料消耗和不显著增加体积的前提下，降低排烟温度、增加燃料利用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种低氮燃烧的冷却冷凝式一体化燃气热水器，旨在较少地增加材料消耗和不显著增加体积的前提下，实现低氮燃烧，降低排烟温度和污染物排放，进一步提高燃料的利用效率，同时避免发生水垢堵塞弯管现象。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低氮燃烧的冷却冷凝一体化燃气热水器，该燃气热水器从上至下依次设置风机、燃

气空气混合室、燃烧器、燃烧室、热交换器和排烟导流室；所述的热交换器含有多个换热管排、冷水进口、热水出口以及设置在换热管排两端的分水盒；多个换热管排在竖直方向叉排叠放，每个换热管排包括多根平行布置的换热管；最下部一个换热管排中的各换热管内的水流方向相同，其余的每个换热管排至少分成两个换热管组，相邻换热管组之间的水流方向相反，并通过两侧的分水盒首尾顺序连通；下层换热管排的出水口与上层换热管排的进水口通过分水盒直接相连。两端分水盒的内部结构需根据换热管排的个数和每个换热管排中的换热管组数被隔成不同区间。

进一步地，在燃烧室内平行于换热管的两个侧壁面上分别布置至少一根辐射换热管。