催化燃烧器及燃烧换热组件和燃烧换热设备的制作方法

1.本发明涉及燃烧换热设备技术领域，具体而言，涉及一种催化燃烧器及燃烧换热组件和燃烧换热设备。


背景技术：

2.热水器行业内采用的主要燃烧方式为有焰燃烧：燃气和空气不预先进行混合，而是分别将它们送进燃烧室中，边混合边燃烧，燃烧产生的火焰较长，并有鲜明的轮廓。有焰燃烧由于活化能较高，燃烧速度慢，燃烧不完全，导致热效率下降。此外，有焰燃烧火焰的气体辐射量较小，以对流换热为主要传热方式，降低能源利用率，而且燃烧过程排放的污染物多。
3.目前一些热水器采用催化燃烧器，避免了火焰燃烧的缺点，降低了污染物的排放，且具有起燃温度低、能耗低和燃烧稳定等优势。但是催化燃烧器启动时，常温状态迅速升至1000℃左右，停止时，催化燃烧器由1000℃左右迅速降至常温状态，故催化燃烧器承受强大的冷热冲击。由于催化燃烧器的制作工艺的限制，无法保证燃烧器骨架截面的均匀性，热胀冷缩会导致较脆弱的骨架断裂，导致催化燃烧器损坏，而影响热水器的正常工作。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种催化燃烧器，以解决催化燃烧器因冷热冲击造成的开裂问题。
5.本发明又提出了一种具有上述催化燃烧器的燃烧换热组件。
6.本发明还提出了一种具有上述燃烧换热组件的燃烧换热设备。
7.根据本发明实施例的催化燃烧器包括：安装架，所述安装架内限定出模块安装空间；多个相互拼接设置的催化燃烧模块，多个所述催化燃烧模块设置在所述模块安装空间内，且至少其中相邻两个所述催化燃烧模块之间设置有弹性元件。
8.根据本发明实施例的催化燃烧器，通过在相邻两个催化燃烧模块之间设置弹性元件，可以使相邻两个催化燃烧模块之间形成空隙，从而为催化燃烧器的热膨胀或冷回缩提供弹性延展空间，同时，弹性元件还可用于补偿催化燃烧器因温度变化所产生的形变，有效解决了催化燃烧器因冷热冲击造成开裂的问题。
9.根据本发明的一些实施例，每相邻两个所述催化燃烧模块之间设置有所述弹性元件。
10.根据本发明的一些实施例，所述弹性元件的一端止抵相邻两个所述催化燃烧模块中的其中一个，所述弹性元件的另一端止抵相邻两个所述催化燃烧模块中的另一个。
11.根据本发明的一些实施例，所述安装架与相邻的所述催化燃烧模块之间设置有所述弹性元件，所述弹性元件的一端止抵所述安装架，所述弹性元件的另一端止抵所述催化燃烧模块。
12.根据本发明的一些实施例，多个所述催化燃烧模块呈单排多列排布或多排多列排
布的形式相互拼接设置。
13.根据本发明的一些实施例，多个所述催化燃烧模块呈单层或多层排布的形式相互拼接设置。
14.根据本发明的一些实施例，所述弹性元件为弯折形条形件或弯折形板状件。
15.根据本发明的一些实施例，所述弹性元件为记忆合金弹簧。
16.根据本发明第二方面实施例的燃烧换热组件，包括上述的催化燃烧器；换热器，所述换热器具有换热部，所述换热部设置在所述催化燃烧器的上方，且所述催化燃烧器利用催化燃烧产生的热量辐射所述换热部；预热燃烧器，所述预热燃烧器设置在所述催化燃烧器的下方且用于加热所述催化燃烧器。
17.根据本发明实施例的燃烧换热组件，采用若干催化燃烧模块拼装组成具有间隙的催化燃烧器，并在间隙内设置弹性元件，可以补偿该位置处催化燃烧器因温度变化所产生的形变，能解决催化燃烧器因冷热冲击造成开裂的问题。
18.根据本发明第三方面实施例的燃烧换热设备，包括上述的燃烧换热组件。
19.所述燃烧换热设备与上述的燃烧换热组件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.图1是多排多列催化燃烧模块和弹性元件的装配立体示意图；
22.图2是多排多列催化燃烧模块和弹性元件的装配主视图；
23.图3是催化燃烧器不发生热膨胀时，图2中a处局部放大图；
24.图4是催化燃烧器发生热膨胀时，图2中a处局部放大图；
25.图5是燃烧换热组件的示意图；
26.图6是单排多列催化燃烧模块的分解示意图；
27.图7是两层催化燃烧模块的分解示意图。
28.附图标记：
29.换热器1、预热燃烧器2、催化燃烧器3、催化燃烧模块31、弹性元件32、预混结构4。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.下面结合图1-图7详细描述根据本发明实施例的催化燃烧器3。
35.参照图1-图2、图6-图7所示，根据本发明实施例的催化燃烧器3可以包括：安装架以及多个相互拼接设置的催化燃烧模块31，安装架内限定出模块安装空间，多个催化燃烧模块31设置在模块安装空间内。安装架可起到对多个催化燃烧模块31定位、承载的作用。
36.每个催化燃烧模块31均包括基体和催化剂，基体可以为碳化硅泡沫陶瓷材料，基体的外观为陶瓷筋条堆叠成具有三维连通网络结构的多孔陶瓷方块结构，且陶瓷可以是泡沫碳化硅陶瓷，换言之，基体的内部呈三维迷宫式多孔结构。将催化剂与粘接剂制成浆液后涂覆在基体上，即可得到具有催化作用的催化燃烧模块31。在催化燃烧模块31的催化剂作用下，可降低燃烧换热组件10的起燃温度，有效降低了催化燃烧器3火口温度，从而抑制nox的产生。同时，催化剂可使co氧化成co2，以此达到降低有害气体排放的目的。
37.催化燃烧属于自持式反应，只要当温度达到700℃以上，且有燃气和空气供给，催化燃烧就能持续进行。
38.催化燃烧器3由多个小块的催化燃烧模块31相互拼接而成，再将催化燃烧器3整体或部分地放置于安装架内的模块安装空间内。安装架可以为催化燃烧器3定位，并起到支撑催化燃烧器3的作用。
39.催化燃烧器3启动时，温度由常温状态迅速升至1000℃左右，停止时，催化燃烧器3由1000℃左右迅速降至常温状态，故催化燃烧器3承受强大的冷热冲击。由于催化燃烧器3由多个小块的催化燃烧模块31相互拼接而成，因此，当某一个或某几个催化燃烧模块31发生热膨胀或收缩而导致出现裂纹时，其裂纹只会延长至该催化燃烧模块31的边界，不会扩展至其它催化燃烧模块31上。换言之，各个催化燃烧模块31相互独立，裂纹不会从一个催化燃烧模块31上扩展至另一个催化燃烧模块31上，由此缩小了裂纹范围，有效保持催化燃烧器3整体的完整性。
40.参照图1-图2所示，至少其中相邻两个催化燃烧模块31之间设置有弹性元件32。这样，在该相邻两个催化燃烧模块31之间便形成了弹性延展区域，当催化燃烧器3受到冷热冲击时，例如，参照图4所示，各个催化燃烧模块31发生热膨胀时，相邻两个催化燃烧模块31之间的距离减小，相邻两个催化燃烧模块31之间的弹性元件32便被压缩，可以被压缩至弹性元件32呈扁平、两个催化燃烧模块31均与弹性元件32贴合的程度；参照图3所示，当各个催化燃烧模块31发生冷回缩时，相邻两个催化燃烧模块31之间的距离增大，相邻两个催化燃烧模块31之间的弹性元件32便恢复原状。
41.根据本发明实施例的催化燃烧器3，通过在相邻两个催化燃烧模块31之间设置弹性元件32，可以使相邻两个催化燃烧模块31之间形成空隙，从而为催化燃烧器3的热膨胀或
冷回缩提供弹性延展空间，同时，弹性元件32还可用于补偿催化燃烧器3因温度变化所产生的形变，有效解决了催化燃烧器3因冷热冲击造成开裂的问题。此外，通过将催化燃烧器3分成多个小的催化燃烧模块31，也可使各个催化燃烧模块31的裂痕互不影响，避免局部裂纹延长，从而避免催化燃烧器3的裂痕大范围扩展，实现稳定可靠的催化燃烧，保证co和nox的低排放效果，并且可以减小催化燃烧器3的内部应力。
42.在一些实施例中，每相邻两个催化燃烧模块31之间设置有弹性元件32，这样保证在任意相邻两个催化燃烧模块31之间均形成弹性延展空间，以补偿该位置处催化燃烧器3因温度变化所产生的形变。
43.弹性元件32的一端止抵相邻两个催化燃烧模块31中的其中一个，弹性元件32的另一端止抵相邻两个催化燃烧模块31中的另一个。该相邻两个催化燃烧模块31可以均与弹性元件32固定连接，也可以相互独立设置。当催化燃烧器3处于常温状态时，催化燃烧模块31也可以与弹性元件32分离，从而保证该相邻两个催化燃烧模块31之间的距离较大，为变形提供更加充足的空间。
44.在一些附图未示出的实施例中，安装架与相邻的催化燃烧模块31之间也设置有弹性元件32，弹性元件32的一端止抵安装架，弹性元件32的另一端止抵催化燃烧模块31，由此，可在边缘的催化燃烧模块31与安装架之间形成弹性延展空间，以补偿该位置处催化燃烧器3因温度变化所产生的形变。
45.参照图1-图2、图6-图7所示，催化燃烧器3由多个小块的催化燃烧模块31相互拼接而成，拼装组合方式可以是多种多样的。
46.例如多个催化燃烧模块31呈单排多列排布的形式相互拼接设置。在图6所示的具体实施例中，多个催化燃烧模块31可以呈单排四列排布。
47.又如多个催化燃烧模块31呈多排多列排布的形式相互拼接设置。在图1-图2所示的具体实施例中，多个催化燃烧模块31可以呈两排四列排布。
48.如图2所示，多个催化燃烧模块31的排数为n，列数为m，m和n满足：n≥1，m≥1，且m和n不同时等于1，m和n均为正整数。
49.在本发明的一些实施例中，多个催化燃烧模块31呈单层或多层排布的形式相互拼接设置。例如在参照图1-图2、图6所示的实施例中，多个催化燃烧模块31呈单层排布的形式相互拼接设置。在参照图7所示的实施例中，多个催化燃烧模块31呈多层排布的形式相互拼接设置，可以是两层、三层等。多层排布可以得到更多的间隙，进一步减少各催化燃烧模块31出现裂纹时的相互影响，相邻两层催化燃烧模块31之间也设置有弹性元件32，以补偿相邻两层处催化燃烧模块31之间因温度变化所产生的形变。同时，下层催化燃烧模块31还可以支撑上层催化燃烧模块31，减少上层催化燃烧模块31碎块掉落到催化燃烧器3下方的可能。
50.催化燃烧模块31的形状不局限于图示的长方体，也可以是其它形状的多面体。催化燃烧模块31的拼装方式不局限于图1-图2、图6-图7所示的形式，还可以是其它组合形式的拼装。
51.在一些实施例中，弹性元件32为弯折形条形件。
52.在一些实施例中，弹性元件32为弯折形板状件。例如图2所示的第一排催化燃烧模块31与第二排催化燃烧模块31之间可以是一整块弯折形板状件。
53.可选地，弹性元件32为记忆合金弹簧，记忆合金弹簧的形状可根据温度变化产生变化，从而填充催化燃烧器3分成若干个催化燃烧模块31后的缝隙以及补偿催化燃烧器3因温度变化所产生的形变。
54.参照图5所示，根据本发明第二方面实施例的燃烧换热组件包括：换热器1、预热燃烧器2以及上述实施例的催化燃烧器3，换热器1具有换热部，换热部设置在催化燃烧器3的上方，且催化燃烧器3利用催化燃烧产生的热量辐射该换热部，以使换热部内的液体或气体升温，预热燃烧器2设置在催化燃烧器3的下方，且预热燃烧器2用于加热催化燃烧器3。
55.换热器1的壳体可以构成安装架，这样，催化燃烧器3可以至少部分地安装在换热器1的壳体内，以充分利用燃烧换热组件的布置空间。
56.参照图5所示，燃烧换热组件还包括：预混结构4，空气和燃气在预混结构4中混合后，再进入预热燃烧器2中燃烧。
57.根据本发明实施例的燃烧换热组件，采用若干催化燃烧模块31拼装组成具有间隙的催化燃烧器3，并在间隙内设置弹性元件32，可以补偿该位置处催化燃烧器3因温度变化所产生的形变，能解决催化燃烧器3因冷热冲击造成开裂的问题。
58.根据本发明第三方面实施例的燃烧换热设备，包括上述实施例的燃烧换热组件。燃烧换热设备可以是热水器、壁挂炉等设备。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。