节能环保灶具的研发.docx

中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2012年年会论文集节能环保灶具的研发陈六明(老板电器股份有限公司)摘要：本文主要围绕节能环保灶具的三大技术指标：热效率、废气中NOx含量和废 气中CO含量，展开节能环保灶具开发、燃烧器设计思路以及其它影响因素探讨，并提供数 据加以说明1引言随着我国人民生活水平不断的提高，城镇燃气的广泛普及，家用灶具已经成为城镇居民家庭日常 生活不可缺少的居家用品。同时我国面临着严重的环境污染和能源短缺的问题，严格提出节能减排的 重大意义。为了响应国家节能减排的方针政策，提高相关能效标准要求，开发一种高效节能环保健康 灶具，来满足市场需要已成为各个生产厂家共识。要开发节能环保灶具产品，首先要了解它的特征：节能环保灶具在外观上与普通灶具没有什么不 同，主要区别在于相关技术指标要求不同，第一、产品热效率：节能环保要求58以上，普通为50 以上：第二废气中的有害气体排放量低：环保灶CO003，(液化气)NOx001，(天然气)NOx 0006。普通灶具CO005，NOx不做要求。因此节能环保灶具产品开发主要是围绕热效率、废 气中CO、废气中NOx三大主线来展开的。2燃烧器设计开发对三大指标影响探讨在进行节能环保灶具技术开发时，首先遇到的问题是如何节能：提高热效率，降低废气中CO的 含量。传统上的燃气灶之所以热效率不高、达不到节能的要求，就是没有处理好降低废气中CO的含 量和提高热效率的“矛盾”。传统上的的燃气灶燃烧器主火多数都集中外圈，事实已说明此种技术方案是无法达到节能要求。必须采取新的设计理念：将主火适当往内移(使火焰分布位置尽可能靠近锅底 中心)。优化燃烧器喷火部件结构设计，在喷火部件外表面设有若干梯度斜面，大小出火孔交叉分布 不同的梯度斜面上，尽量扩大火焰与空气的接触面积，弥补因主火内移二次空气补给不足的问题；同 时改进燃烧器主、副喷引射部件结构设计，提高一次空气系数。主火内移延长热交换时间，有利于提 高热效率；喷火部件结构设计优化和提高一次空气系数，保证充分燃烧。新燃烧器测试数据见表l。表1新燃烧器测试数据(液化气)热效率()废气中CO含量()废气中NOx含量()605001800121要真正达到节能环保灶具的要求，同时还要解决废气中NOx的含量。要想控制NOx生成，首先 了解它的生成条件。国内研究资料表明：NOx生成：一是要有高温环境，二是要有氧，二者缺一不可，中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2012年年会论文集缺少其中一个条件。都会影响NOx的生成，所以降低燃烧温度或降低燃烧高温区氧气的浓度都可以 控制和降低废气中NOx含量。据NOx生成条件，要对上述燃烧器进行优化，三者统筹考虑：燃烧器引射能力进一步加强，一次空气系数适当提高：燃烧器喷火部分火孔面积增大，大小火孔数量增加，使其分段、分层、分级燃烧。火孔面积增加以及分段、分层、分级的燃烧降低燃烧温度，并且也降低 燃烧高温区氧气的浓度，抑制NOx生成。火孔面积增加，增大锅底接触面积有利于热效率提高，弥 补因燃烧温度低对热效率的影响。一次空气系数提高弥补二次空气不足的问题。以达到抑制CO生成 的目的。改进后燃烧器测试数据见表2。表2改进后燃烧器测试数据(液化气)热效率()废气中CO含量()废气中的NOx含量()59700210007l3其它因素对三大指标影响探讨(1)锅支架的高度变化影响 随着锅支架高度增加，NOx呈上升趋势。其原因是距离加大使火焰更充分扩展，更容易与空气接触，过剩氧气增加，与二次空气的混合更加充分，另外被加热物体对火焰有冷却的作用。当锅架高度 升高时，冷却作用减弱。即生成NOx条件有所改善，废气中NOx的浓度会升高。而废气中CO的含 量会降低，热效率也会降低。测试数据见表3。表3热效率、CO及NOx与锅支架高度变化的关系(液化气灶)锅支架高度变化值热效率()废气中CO含量()废气中NOx含星() 升高lmm592O01900075升高2mm584001300084升高3ram56700092O00102(2)热负荷大小变化的影响 在一次空气基本不变的情况下，热负荷变化幅度大时，都会影响T1、CO及NOx数值不同的变化。随着热负荷变小，火焰会逐渐变短变硬，相当于锅支架升高一样，废气中CO的含量会降低，热 效率也会降低，而废气中NOx的浓度会升高；当随着热负荷逐渐变大，火焰会逐渐明显拉长，相对 冷却面变小，外焰的拉长使氧气在高温的停留时间也变长，使NOx增加；同时热负荷变大二次空气 供给情况变差，影响完全燃烧，使得CO也增加；热效率有所提高。测试数据见表4。(3)灶具试验状态的影响 国家标准要求测试灶具，往往是将火焰燃烧调到目测判定的最佳状态，风门固定，进行相关项目测试，这样测试方法对于一般普通灶具影响可能不大，对于技术指标要求较高的节能环保灶具往往可能会出现误判或错判。具体测试数据见表5。表4热效率、CO及NOx与热负荷大小变化的关系(液化气灶)热负荷变化值热效率()废气中CO含量()废气中NOx含量()351568O00640008837259200160007l3856050034O0092155中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2012年年会论文集表5热效率、CO及NOx与风门调节的关系(天然气灶)风门调节变化热效率()废气中CO含量()废气中NOx含量() 目测火焰调到最佳状态(风门固569000600058定)(第一次调试)在第一次调试基础上，风门进风586002l00054口再适当调小综上所述，节能环保灶具的开发，燃烧器是技术难点和重点。三大技术指标改进和提升，三者必 须兼顾，统筹考虑，单单只考虑采取每一项措施是不能实现的。目前老板电器股份有限公司相关工程 技术人员按上述开发思路和设计理念，已成功开发完成两款节能环保灶具，批量上市销售。环保产品认证证书编号分别为：CQCl2702069333和CQCl2702069335；节能产品认证证书编号分别为： CQCl2