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燃气采暖热水炉大气式燃烧器的试验研究
admin      2013-12-26 13:52     来源:中国壁挂炉网     浏览量:508

    摘 要:本文主要通过对三种燃气采暖热水炉大气式燃烧器对比测试,并针对其结构对燃烧性能的影响因素进行了研究分析。研究了三种燃烧器热负荷与CO的关系, 通过优化结构设计,调整系统的工作参数及状态,可进一步提高燃气采暖热水炉大气式燃烧器的输入热负荷,优化燃烧工况,减少有害气体的排放和降低成本,使其更具有竞争力。

关键字:燃气采暖热水炉;大气式;燃烧器;热负荷;CO;

 

0 前言

碳氧化物是城市空气尤其是室内空气的主要污染物之一,碳氧化物的危害已经越来越引起人们的警觉。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。在室内,碳氧化物主要来自各种燃气具,产生于烹饪和取暖过程中的燃料的燃烧。当供给燃烧的空气量不足时,燃气燃烧的产物中就会有不完全燃烧产生的CO气体。同时,烟气中过多的CO气体,也表明燃器具供给的燃气没有完全燃烧而被排放。由于我国气源尚不丰富,所以,对于燃气的燃烧及应用,应力求经济合理地充分发挥其使用效能。综上所述,我们在设计燃气具时应该尽可能使供给器具的燃气充分燃烧,降低CO气体的排放,同时提高能源利用效率。

燃气采暖热水炉是具有采暖和热水功能的一种燃气器具,是一种高效、节能、环保的产品。随着新国标GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》的实施,国家对燃气采暖热水炉燃烧工况的要求完全等同欧盟标准,相比原标准GB 6932-2001的要求要严格得多。不同厂家生产的常规燃气采暖热水炉结构都有差异,但在热负荷需求相同的情况下,直接影响烟气成分的主要因素在于燃气燃烧是否充分,而燃烧器的结构则直接决定了燃气是否能充分燃烧。为了充分发挥常规壁挂炉燃烧器的性能,优化燃烧工况,使现有的燃气采暖热水炉性能进一步优化,我们对三种不同结构的燃烧器进行了试验研究,并对试验的结果进行了分析,为后续进一步提高常规壁挂炉大气式燃烧器的性能指明方向。

 

1 试验燃烧器的结构

常规壁挂炉燃烧器工作过程是:燃气从喷嘴高速喷出后,引射四周静止的空气一起卷入引射器,在混合段内燃气与引射进入的一次空气实现完全混合,并经减速扩压后进入燃烧器头部,燃气与空气的混合气从头部火孔流出被点燃。在燃烧过程中,燃烧器周围的空气不断补充进来,以保证燃气充分燃烧。以下是三种局部结构不同的常规壁挂炉燃烧器大气式燃烧器。

1)燃烧器a

燃烧器a外形结构如图1所示:

 

此种燃烧器的火孔呈横向条形分布,混合段及扩压段的长度较长。

2)燃烧器b

燃烧器b的火孔分布如图2所示,燃烧器整体结构和燃烧器a保持一致:

 

此种燃烧器的火孔由圆形火孔和方形火孔组成,其火孔面积与条形火孔的面积相同,但由于其边长更长,利于混合气与二次空气接触,并且阻力较小,利于增大一次空气。

3)燃烧器c

燃烧器c火孔分布图样和燃烧器a相同,图3是燃烧器c结构图:

此种燃烧器的混合段与扩压段的长度相比燃烧器a和b短,沿程阻力较小,在其他条件相同的情况下,引射器出口燃气和空气混合气体的动压相同,沿程阻力损失较小,一次空气较大。

以上三种燃烧器,其安装尺寸及外形尺寸完全一致,方便燃气采暖热水炉互换使用。

 

2 试验装置

以上三种燃烧器先后安装在同一台20kW常规燃气采暖热水炉(使用12T天然气)上测试,使用相同的喷气管及喷咀,保持喷咀到燃烧器的引射口距离不变。试验装置如图4所示,符合GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》及EN 483《燃气中央采暖炉》的要求。

 

3 试验测试

1)按GB 25034中7.6.2极限热输入时的CO含量试验,通过改变烟气排出口的大小,控制供风量的大小,对比测试三种燃烧器CO与供风量的大小的变化的情况。

A、燃烧器a

B、燃烧器b

 

C、燃烧器c

 

2)以上试验中,用不完全燃气界限气代替12T天然气进行测试,对比测试三种燃烧器CO与供风量的大小的变化的情况。

A、燃烧器a

 

B、燃烧器b

 

C、燃烧器c

 

3)通过调节烟气排出口及输入热负荷的大小,保持CO2不变,对比测试输入热负荷与CO的变化关系。

A、燃烧器a

B、燃烧器b

C、燃烧器c

 

从实验数据可看出,燃烧器结构相同只是火孔形状不同的燃烧器b与燃烧器a相比,在相同的条件下,CO明显降低,火孔相同而引射混合结构不同的燃烧器c与燃烧器a相比,其CO明显偏低,现同等条件下,燃烧器b与燃烧器c的CO基本处于同一水平。使用燃烧器B及燃烧器c的燃气采暖热水炉,还可以进一步提高额定热输入,可以在相同的结构条件下实际更大的执输入,可以达到节省材料的目的。按照试验结果分析,如果将燃烧器c改用的燃烧器b火孔结构,还将能进一步改善燃烧工况,为后续改进指明了一个方向。

 

4 结论

1)相同条件下,若燃烧器结构相同,改变火孔的形状及排列方式,可改善烟气中CO的含量。

2)相同条件下,若火孔排列相同及形状相同,改变燃烧器的引射混合结构,可改善烟气中CO的含量。

3)当CO排放量要求相同时,改变燃烧器的引射混合结构及火孔形状,可提高额定热输入,改善燃烧工况,节约能源。

 

参考文献

[1]郭全,燃气壁挂锅炉及其应用技术,中国建筑工业出版社,2008年

[2]燃气燃烧与应用,中国建筑工业出版社,2000年

[3]GB 25034-2010《燃气采暖热水炉》中国标准出版社 2010年

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