低污染节能灶具燃烧器的研制

发布时间：2012-01-30
来源：煤气与热力
编辑：高春梅，寮瑞东

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1 概述

大气式中餐燃气炒菜灶热效率偏低，造成能源浪费。因此，需要采用新技术提高中餐燃气炒菜灶的热效率，降低氮氧化物和一氧化碳的排放量。目前采用的节能技术主要有红外线无焰燃烧器技术、内焰火技术等。红外线无焰燃烧器具有热效率高、污染小等特点。但由于温度均匀，火力不集中强劲，不适合中餐炒菜的猛火爆炒，且大部分红外线无焰燃烧器采用陶瓷板材料，容易损坏，寿命较短。内焰火技术主要是火孑 L 位于燃烧器环状空间的内侧，使得火力集中，但导致燃烧器体积增大，热负荷偏低。经过大量研究，笔者开发出一种节能环保型燃烧器，该燃烧器采用双螺旋式结构，即引射器与火孔均旋转，燃烧特点是火力集中、燃烧完全、污染小。

2 NO污染控制方法

NO的生成条件是高温、有氧，二者缺一不可。因此为抑制 N O 的生成，在接近理论比情况下组织燃烧时，可采取措施，使氧一旦进入高温区就很快被消耗掉，即降低高温火焰面背后的氧含量，并设法减小燃烧高温区厚度，缩短烟气在高温区的停留时。

通过提高一次空气系数，火焰的高温区靠近内锥表面，外焰相对变薄，使氧气在高温区的停留时间相对缩短， N O 生成量减少。同时通过采用条缝形火孔，增加火焰稳定性，增大火孔面积，降低火孔热强度，火焰呈蓝色短焰，温度分布均匀，避免了局部高温，抑制了 N O 的生成，同时燃烧充分，生成的CO很少。此外，限制二次空气从火焰根部自由吸入，避免由于火焰根部负压较大快速吸引大量空气，而使少量二次空气从火焰顶部供给，缩短了氧在高温区的停留时问，抑制 N O 的生成。N O 的污染控制应采取提高一次空气系数和限制二次空气相结合的方法。

3 节能措施与原理

在燃烧器设计上通过采用凹面聚能设计和斜向内置式火孔，减少对流换热损失和对外界的辐射换热损失；采用切向旋转式火孔，使得火力集中，燃烧更加充分，有利于热效率的提高。中餐燃气炒菜灶的节能不仅要从燃烧器方面考虑，还要结合整体灶具综合分析 ( 包括锅架开口宽度、锅架高度、炉膛大小等) 并采取相应措施。因为大气式燃烧器需要二次空气，所以锅架上要留有一定的开口，起到排烟和补充二次空气的作用。开口大小影响热效率，开口过大则对流换热损失增大，开口过小则会使烟气中的污染物含量提高，因此要确定合理的开口尺寸。锅架高度影响到吊火高度，吊火高度过高会造成不必要的热量损失，过低会影响燃烧效果，要在保证烟气符合设计指标的前提下，尽量降低吊火高度。

4 技术方案的确定

为突破节能关键技术，综合多项技术，以进一步提高燃具的热效率，力争在燃烧方式、控制技术、燃烧器的结构等方面取得突破，减少 CO、 NO 等有害气体及 C O 等温室气体的排放量。在保证 NO、 CO 低污染的同时，配合整体灶具采取措施，减少热量损失，提高灶具整体的热效率。

通过采用条缝形火孔，增大火孔面积，同时引射器切向供气，减小头部和引射阻力，提高一次空气系数，使燃烧更加完全，减小 C O污染。条缝形火孔的火焰较薄且长度较短，火焰温度分布均匀，减少局部高温，使得火焰温度相对降低，有利于温度型 N O的降低。斜向内置式火孔既控制了火焰外圈二次空气的供给量，使 N O 生成量减少，又使火力集中，减少了热损失，提高了灶具的热效率。旋转式火孔使得火力集中，强化燃烧，有利于热效率的提高。

  5 主要研究内容和关键技术

  5.1 燃烧器与锅架结构

  采用内外双圈燃烧器，结构见图 1 ，锅架结构见图2 。降低锅架高度，增大锅架直径，增大锅的受面积，将侧进风改为上进风，减少对流换热损失。