燃气热水器现代技术发展趋势

　　一、燃气热水器结构发展趋势

　　现在燃气热水器市场上直排式已禁止销售，在上海市及深圳市禁止销售烟道热水器的影响下，烟道式热水器的市场也在逐渐萎缩，强排式热水器成为主流。

　　现在市场上的普通强排热水器可分为上置风机抽风式强排和下置风机鼓风式强排两种。此两种机器通过人为的调节水量及气量的大小来达到个人洗浴的最佳温度。此两款机器特别是上置风机抽风式强排热水器由于技术门槛较低，大多数企业都已开发，而上抽式强排由于风机受高温烘烤而出现寿命降低，故单纯从强排意义上讲下置风机鼓风式为发展方向。但此两款机器由于均为手动调节温度，故在洗浴时易受外界水压及气压波动的影响，出现水温忽冷忽热的现象，造成洗浴舒服性降低。

　　为了提高人们对洗浴舒服性的要求，强排式热水器又出现了恒温式热水器，此种热水器完全改变了上述两款机器由水盘和水气连动阀组成的水气路结构的形式，采用了水流开关和比例阀的水气路结构方式。此种机器用户可以设定温度，由比例阀、水流开关、温度传感器和主控板组成的死循环系统在一定水压范围内可以满足用户温度设定的需求。工作原理为水流通过其前端的水流转子组产生旋转水流推动“十”字型的磁铁转动后产生旋转磁场，霍耳组件感受到此旋转磁场将其转换成脉冲信号送给CPU，CPU根据此脉冲信号的频率来计算水流量的大小，然后根据其变化的速率和热水出口温度传感器反馈回来的实际温度采用PID的调节方式来调节比例阀的电流，从而改变了普通热水器由于水压变化造成的水温变化；由于比例阀所具有的稳压效果，又消除了气压变化对水温的影响。

　　上述恒温热水器仅对气路进行了稳压设计，当水压在一定范围内变化时还能满足要求，当水压过大时其自身已不能满足用户的温度设定，在此状况下工程师又增加了水量伺服系统，由步进电机来进行水量调节。当上述无水量伺服系统的恒温热水器无法满足要求时就进行水量调节，从而加宽了热水器的恒温范围。

　　现在热水器市场上燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之间互相竞争和发展，但燃气热水器的方便性及快速性是电和太阳能无法相比的确实，只要安全性提高，就可以完全优于其它两种。故燃气热水器又向强制给排气方向发展，现市场上已出现了此种类的燃气热水器。它燃烧所需要的新鲜空气和产生的废气完全取自和排出室外，不污染室内空气，从而彻底解决了燃气热水器的安全隐患，成为燃气热水器的另一发展主流。强制给排气可以同恒温相结合，可以为老百姓提供更安全、更舒适的洗浴环境。

　　我国北方冬天比较寒冷，普遍采用集中供暖和个人采暖炉的方式，随着老百姓生活水平的提高和西气东输的发展，其水暖两用机已经形成了较大的市场空间。其两用机采用比例阀、膨胀水箱、循环泵结构方式及采用了强制给排气的燃烧方式。

　　二、燃烧器的发展趋势

　　现我国市场上所销售的燃气热水器在废气指标的检测上仅对CO，而对人体和大气影响更为严重的氮氧化合物（NOx）未加限制，在GB6932-2001上仅在附录中作了分级规定。后续低NOx将是燃气热水器又一发展方向。现市场上的燃烧器均不具有低NOx的能力，下面就低NOx燃烧器作一详细论述。

　　现在我国市场上的燃烧器均为燃气从喷嘴中喷出，带动部分一次空气进入燃烧器，在燃烧器充分混合后再从燃烧器火孔喷出后与二次空气混合，进行充分燃烧，此种燃烧方式成为大气式燃烧。由于此种燃烧火焰温度较高，其NOx的生成量较高。

　　NOx的生成原理：

　　由于固定燃烧装置排出的NOx 90%以上是NO,故研究NOx的生成源及抑制途径主要是针对NO而言。

　　NO生成途径有三种：温度型NO(Thermal-NO, 简称T-NO);快速型NO(Prompt-NO,简称P-NO); 燃料型NO(Fuel-NO,简称F-NO)。

　　1、 T-NO

　　T-NO是由空气中的N2和O2在高温下生成的。

　　决定NO生成量的主要原因是烟气中氧含量,燃烧温度及烟气在高温区的停留时间,三者对NO生成的影响如下图标所示。

　　影响NO产生的主要因素是生成点的局部参数(温度、压力及气体成分等）。而局部参数又与许多因素有关,如燃气与空气的混合完全程度、气体的流动特性、燃烧器结构特点、气体的压力及温度等参数。由于 NO生成速度比燃烧反应慢,因此、在火焰面内不会大量生成NO, Nox大量生成是在火焰面下游侧,特别是在火焰面下游侧局部高温、局部氧浓度大及烟气停留时间长的那些区域。这些区域对控制NO生成是至关重要的。

　　2、F-NO

　　F-NO是以化合物形式存在于燃烧中的氮原子。(如石油或煤碳中的的氮NI、氮苯和气体燃料中的HCN、NH3等,在燃烧程中氧化而生成)。

　　3、P-NO

　　P-NO也是空气中的氮在高温下与氧化合而成,它产生在火焰面内,是富碳氢类燃料燃烧时特有的现象。

　　综上所述, 气体燃烧所生成的NO绝大部份为T-NO。

　　为了解决NO的产生，国内外已经采用了多种新型低NOx燃烧器，下面就介绍一种低NOx燃烧器的方法。本文简称为浓淡燃烧。

　　浓淡燃烧也叫非化学当量比燃烧,(Off stoichiometric Combustion)又称偏离燃烧(Bia Combustion) ,它是使燃烧设备上的燃烧器,均在非化学当量比下进行预混燃烧,其中一部分在燃料过浓下燃烧,而另一部分在空气过剩下燃烧,或燃烧器的一些喷口在燃料过浓下进行预混式燃烧,而另一些喷口在空气过剩下进行预混式燃烧。由于各自均在非化学当量比下进行预混燃烧,燃烧温度低,所以, NOx生成受到抑制,如图所示, 燃料过浓与空气过剩两组燃烧分别完成后,再组合实现完全燃烧,这时剩余燃气与剩余空气是在烟气中完成完全燃烧,故燃烧温度与氧浓度均低,NOx生成受到抑制。

　　浓淡燃烧方法：浓燃烧之空气比约0.6，①淡燃烧空气比约1.5～2.0 , 从②淡燃烧之瓦斯经③瓦斯分配孔藉高速空气流混合再⑦淡燃烧室混合再藉⑥整流板将合气均匀混合后从⑤淡火口流出,由于此高速且过剩空气将产生自身火烟气循环与未能完全燃烧之过剩燃气再作二次燃烧。因氧浓度及火焰温度之降低而使Nox及CO降低。

　　樱花依托强大的产品研发力量，生产的燃气热水器产品几乎涵盖了这个产品领域的所有最新款式和技术，并特别强调产品的安全，比如：樱花率先推出第一台配备下置式鼓风电机的强排式燃气热水器；率先将全系列燃气热水器通过“型式检验"；率先将燃气热水器配备安全显示屏……更值得一提的是，早在2000年10月20日樱花就率先停止销售直排式燃气热水器，比国家规定提前了半年，2002年9月樱花燃气热水器又凭借强大的科技实力与值得信赖的安全品质保障，又获得了“中国名牌"产品称号。2003年还将推出大水量12公升、16公升、20公升，且附有遥控器之数码恒温热水器，在2004年更规划符合环保需求低Nox之热水器。