鼓風式燃燒器 提高熱效率

　　于2014年6月在國家標準化管理委員會2014年第11號國家標準公告中公布的國家強制性標準《GB 30720-2014 家用燃氣灶具能效限定值及能效等級》，將于2015年4月1日實施。為有效提升家用燃氣灶的熱效率，使其可達到一級能效，燃氣具生產廠家各盡其能，各顯神通，都希望有所突破和創(chuàng)新。

　　目前市場上家用燃氣灶所用的燃燒器有多種多樣，按空氣補充方式一般分為：引射式燃燒器、鼓風式燃燒器和自然引風燃燒器。引射式燃燒器是空氣被燃氣射流吸入或者燃氣被空氣射流吸入。鼓風式燃燒器是用鼓風設備將空氣送入燃燒系統(tǒng)。自然引風燃燒器是靠爐膛的負壓將空氣吸入燃燒系統(tǒng)。

　　大氣式燃燒器通常是利用燃氣引射空氣，故屬于引射式燃燒器。其工作原理為燃氣在一定壓力下，以一定的流速流出，燃氣靠本身的能量吸入一次空氣，在引射器內燃氣與一次空氣混合，經(jīng)燃燒器頭部火孔流出，進行燃燒，形成本生火焰。

　　一般家用燃氣灶的燃燒器大都為大氣式燃燒器(屬引射式燃燒器)，其一次空氣及二次空氣補充都是采用自然補充，沒有外圍設備提供空氣，由于燃燒器結構設計等原因造成一次空氣及二次空氣補充困難，往往使灶具燃燒工況不理想，出現(xiàn)燃燒不完全、煙氣超標、黃焰等現(xiàn)象，并且熱效率普遍不高。

　　鼓風式灶用燃燒器從空氣補充方式可分為：鼓風式補充一次空氣家用燃燒器;鼓風式補充二次空氣家用燃燒器;同時鼓風式補充一次空氣和二次空氣的家用燃燒器。其中第二種運用鼓風設備補充二次空氣，是通過鼓風設備實現(xiàn)對二次空氣進行合理的強制補充，提供相對充足的補充空氣，與火焰面未完全燃燒的燃氣充分混合，使其完全燃燒，提高燃燒強度，降低CO排放，從而提高燃燒溫度并降低鍋支架高度，減少熱損失，達到提高熱效率的目的，讓熱效率可超一級能效。

　　運用鼓風設備合理的補充二次空氣，最大限度的提升了燃氣灶具的熱效率，是提高燃燒器熱效率的一種有效途徑。

　　1.家用燃氣灶鼓風式補充一次空氣燃燒器的分析。

　　圖1：鼓風式補充一次空氣燃燒器結構示意圖

　　其實現(xiàn)原理及結構為一次空氣通過鼓風設備送入燃燒器，在引射器內與燃氣混合，經(jīng)燃燒器頭部火孔流出，進行燃燒，二次空氣在火焰面周圍自然補充，形成本生火焰。這種方式，鼓風設備送入的一次空氣量與燃氣的混合比例要求精確高，且送入空氣的速度也要與燃氣流速配合合理。造成鼓風控制系統(tǒng)復雜，實現(xiàn)難度及成本高。

　　雖然也可達到提高熱效率的目的，但是相對補充二次空氣的鼓風式燃燒器有如下缺點：燃氣量與空氣量的混和比例難以控制在合理范圍，周圍環(huán)境變化的影響大。例如燃氣供氣壓力發(fā)生變化，造成補充空氣與燃氣混合比不合理，其燃燒工況難以控制。其補充空氣的結構復雜、成本高。因此鼓風式補充一次空氣燃燒器適用性不高、成本高、控制復雜等缺點。

　　2.家用燃氣灶鼓風式補充二次空氣燃燒器的分析。

　　鼓風式補充二次空氣燃燒器不僅能提高熱效率，還能解決鼓風式補充一次空氣燃燒器的缺點。鼓風式補充二次空氣家用燃燒器與鼓風式補充一次空氣家用燃燒器主要區(qū)別在于：鼓風式補充二次空氣家用燃燒器，其一次空氣靠自然引射，二次空氣為強制補充;而鼓風式補充一次空氣家用燃燒器其一次空氣為強制補充，因此解決了補充一次空氣燃燒器原理上帶來的不足。鼓風式補充二次空氣燃燒器受環(huán)境影響小，不受燃氣供氣壓力的影響，其燃燒穩(wěn)定性較高，適應性更強。

　　鼓風式補充二次空氣燃燒器是大氣式燃燒器的一種結構形式，燃燒所需的空氣，部分由燃氣靠本身的能量通過自然引射吸入一次空氣，在引射器內與燃氣混合，經(jīng)燃燒器頭部火孔流出，進行燃燒，二次空氣通過鼓風設備送入到火焰外表面或火孔周圍，從而完成燃燒。這種方式的實現(xiàn)原理及結構，不會對燃燒器一次空氣引射系統(tǒng)產生影響，結構較簡單、成本較低。

　　鼓風后二次空氣分配有兩種：一種為自由分配，另一種按火孔均勻分配。自由分配是經(jīng)鼓風裝置強制補充的二次空氣自由分配到火孔，存在空氣分配不均的問題。而火孔均勻分配方式為經(jīng)鼓風裝置強制補充的二次空氣按需要量均勻的分配至各火孔。兩種方案在相同試驗條件下，經(jīng)檢測驗證數(shù)據(jù)如下：

　　但自由分配比火孔均勻分配結構簡單，成本低。二次空氣量的大小直接影響過剩空氣系數(shù)，過剩空氣系數(shù)大，導致排煙量增高，煙氣損失的熱量高，導致熱效率底。因此二次空氣量也是影響效率的重要因素。強制補充二次空氣量的不同對熱效率的影響，通過實驗得出以下實驗數(shù)據(jù)：

　　因此對鼓風設備的控制系統(tǒng)應考慮風量的供給，還應考慮點火時風量的供給避免難點火。

　　通過以上對鼓風燃燒器幾種實現(xiàn)結構示意圖、原理及試驗數(shù)據(jù)分析可知：

　　1.鼓風式補充一次空氣家用燃氣灶使用的燃燒器與鼓風式補充二次空氣家用燃氣灶使用的燃燒器均可達到提高熱效率的目的，但鼓風式補充二次空氣燃燒器性能穩(wěn)定性遠優(yōu)于鼓風式補充一次空氣燃燒器，其適用更強。通過合理的設計，鼓風式補充二次空氣的燃燒器，當鼓風設備停止工作時，燃燒器也可正常燃燒。而鼓風式補充一次空氣的燃燒器鼓風設備停止工作，將不能正常燃燒。

　　2. 鼓風后二次空氣分配方式：火孔均分配比自由分配性能更優(yōu)，燃燒器工況更好，其熱效率更高。

　　3. 鼓風后二次空氣量的控制：二次空氣量直接影響過剩空氣系數(shù)，直接影響熱效率。過?？諝庀禂?shù)過大，會降低熱效率。

　　4.本文研究的鼓風式補充二次空氣的燃燒器，通過控制二次空氣量及其分配，其熱效率可達到65%以上，超過一級能效。

　　說明：試驗氣源為液化石油氣(20Y)標準氣

　　試驗條件：按GB 16410-2007版的要求。