鼓风式燃烧器 提高热效率

　　于2014年6月在国家标准化管理委员会2014年第11号国家标准公告中公布的国家强制性标准《GB 30720-2014 家用燃气灶具能效限定值及能效等级》，将于2015年4月1日实施。为有效提升家用燃气灶的热效率，使其可达到一级能效，燃气具生产厂家各尽其能，各显神通，都希望有所突破和创新。

　　目前市场上家用燃气灶所用的燃烧器有多种多样，按空气补充方式一般分为：引射式燃烧器、鼓风式燃烧器和自然引风燃烧器。引射式燃烧器是空气被燃气射流吸入或者燃气被空气射流吸入。鼓风式燃烧器是用鼓风设备将空气送入燃烧系统。自然引风燃烧器是靠炉膛的负压将空气吸入燃烧系统。

　　大气式燃烧器通常是利用燃气引射空气，故属于引射式燃烧器。其工作原理为燃气在一定压力下，以一定的流速流出，燃气靠本身的能量吸入一次空气，在引射器内燃气与一次空气混合，经燃烧器头部火孔流出，进行燃烧，形成本生火焰。

　　一般家用燃气灶的燃烧器大都为大气式燃烧器(属引射式燃烧器)，其一次空气及二次空气补充都是采用自然补充，没有外围设备提供空气，由于燃烧器结构设计等原因造成一次空气及二次空气补充困难，往往使灶具燃烧工况不理想，出现燃烧不完全、烟气超标、黄焰等现象，并且热效率普遍不高。

　　鼓风式灶用燃烧器从空气补充方式可分为：鼓风式补充一次空气家用燃烧器;鼓风式补充二次空气家用燃烧器;同时鼓风式补充一次空气和二次空气的家用燃烧器。其中第二种运用鼓风设备补充二次空气，是通过鼓风设备实现对二次空气进行合理的强制补充，提供相对充足的补充空气，与火焰面未完全燃烧的燃气充分混合，使其完全燃烧，提高燃烧强度，降低CO排放，从而提高燃烧温度并降低锅支架高度，减少热损失，达到提高热效率的目的，让热效率可超一级能效。

　　运用鼓风设备合理的补充二次空气，最大限度的提升了燃气灶具的热效率，是提高燃烧器热效率的一种有效途径。

　　1.家用燃气灶鼓风式补充一次空气燃烧器的分析。

　　图1：鼓风式补充一次空气燃烧器结构示意图

　　其实现原理及结构为一次空气通过鼓风设备送入燃烧器，在引射器内与燃气混合，经燃烧器头部火孔流出，进行燃烧，二次空气在火焰面周围自然补充，形成本生火焰。这种方式，鼓风设备送入的一次空气量与燃气的混合比例要求精确高，且送入空气的速度也要与燃气流速配合合理。造成鼓风控制系统复杂，实现难度及成本高。

　　虽然也可达到提高热效率的目的，但是相对补充二次空气的鼓风式燃烧器有如下缺点：燃气量与空气量的混和比例难以控制在合理范围，周围环境变化的影响大。例如燃气供气压力发生变化，造成补充空气与燃气混合比不合理，其燃烧工况难以控制。其补充空气的结构复杂、成本高。因此鼓风式补充一次空气燃烧器适用性不高、成本高、控制复杂等缺点。

　　2.家用燃气灶鼓风式补充二次空气燃烧器的分析。

　　鼓风式补充二次空气燃烧器不仅能提高热效率，还能解决鼓风式补充一次空气燃烧器的缺点。鼓风式补充二次空气家用燃烧器与鼓风式补充一次空气家用燃烧器主要区别在于：鼓风式补充二次空气家用燃烧器，其一次空气靠自然引射，二次空气为强制补充;而鼓风式补充一次空气家用燃烧器其一次空气为强制补充，因此解决了补充一次空气燃烧器原理上带来的不足。鼓风式补充二次空气燃烧器受环境影响小，不受燃气供气压力的影响，其燃烧稳定性较高，适应性更强。

　　鼓风式补充二次空气燃烧器是大气式燃烧器的一种结构形式，燃烧所需的空气，部分由燃气靠本身的能量通过自然引射吸入一次空气，在引射器内与燃气混合，经燃烧器头部火孔流出，进行燃烧，二次空气通过鼓风设备送入到火焰外表面或火孔周围，从而完成燃烧。这种方式的实现原理及结构，不会对燃烧器一次空气引射系统产生影响，结构较简单、成本较低。

　　鼓风后二次空气分配有两种：一种为自由分配，另一种按火孔均匀分配。自由分配是经鼓风装置强制补充的二次空气自由分配到火孔，存在空气分配不均的问题。而火孔均匀分配方式为经鼓风装置强制补充的二次空气按需要量均匀的分配至各火孔。两种方案在相同试验条件下，经检测验证数据如下：

　　但自由分配比火孔均匀分配结构简单，成本低。二次空气量的大小直接影响过剩空气系数，过剩空气系数大，导致排烟量增高，烟气损失的热量高，导致热效率底。因此二次空气量也是影响效率的重要因素。强制补充二次空气量的不同对热效率的影响，通过实验得出以下实验数据：

　　因此对鼓风设备的控制系统应考虑风量的供给，还应考虑点火时风量的供给避免难点火。

　　通过以上对鼓风燃烧器几种实现结构示意图、原理及试验数据分析可知：

　　1.鼓风式补充一次空气家用燃气灶使用的燃烧器与鼓风式补充二次空气家用燃气灶使用的燃烧器均可达到提高热效率的目的，但鼓风式补充二次空气燃烧器性能稳定性远优于鼓风式补充一次空气燃烧器，其适用更强。通过合理的设计，鼓风式补充二次空气的燃烧器，当鼓风设备停止工作时，燃烧器也可正常燃烧。而鼓风式补充一次空气的燃烧器鼓风设备停止工作，将不能正常燃烧。

　　2. 鼓风后二次空气分配方式：火孔均分配比自由分配性能更优，燃烧器工况更好，其热效率更高。

　　3. 鼓风后二次空气量的控制：二次空气量直接影响过剩空气系数，直接影响热效率。过剩空气系数过大，会降低热效率。

　　4.本文研究的鼓风式补充二次空气的燃烧器，通过控制二次空气量及其分配，其热效率可达到65%以上，超过一级能效。

　　说明：试验气源为液化石油气(20Y)标准气

　　试验条件：按GB 16410-2007版的要求。