1中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性分析

1、引言近年來，随彳f旅游业的发展和人民生活方式的改变，在外就餐的人数与日俱增，新宾馆、饭店不断涌现。 与之相适应，用于制作作炒菜的中餐炒菜灶的数量也在不断増加。然而，目前绝人多数中餐灶的热效率仅 为20%左右，国家标准中餐燃气炒菜灶中对热效率也仅要求不小于20%,能源利用效率低。而h存在 燃烧不完全、烟气屮冇害物质含量较高、燃烧噪声大等问题。随着中餐炒菜灶数量的增多，研究如何捉高 中餐炒菜灶的热效率、降低有害物质排放、改善厨师的工作环境，将具有十分重要的意义。本文针対中餐炒菜灶的特点，通过理论分析和对样机测试结果的分析，论述了燃气中餐炒菜灶采用红外 线无焰燃烧可行性。1中餐炒菜灶采用红外线无焰燃

2、烧的可行性分析与家用灶具相比，中餐炒菜灶有以下特点：主要适用尖低锅；炒菜时一般仅使用锅深1/3-2/3以下的部位, 因此要求火力集中，锅底局部热强度高；为保证菜的鲜、嫩程度，加入菜后不明显降低锅的温度，要求加 热速度快，具有较人热负荷。目前，中餐炒菜灶绝大多数都是采用大气式燃烧方式。由于这种燃烧方式只预混了燃烧所需的部分空气, 因此燃烧温度、燃烧强度受到限制。大气式燃烧主要以对流形式传热，而且过剩空气系数较大（一般a=i. 3-1.8）,火焰较长。由于中餐炒菜灶要求热负荷较大、锅底的使用面积较小，采用大气式燃烧不能进行有效 换热，大部分热量随烟气损失掉，因而造成设备热效率低。此外，当火焰与锅底

3、接触时，将造成不完全燃 烧，导致烟气中有害物质co含量的增加，在锅底积碳等。红外线无焰燃烧是一种完全预混式无焰燃烧技术，具冇过剩空气系数较小（一般a=1.05-l0）、燃烧速度 快、燃烧完全、燃烧温度高、燃烧噪声低等特点。这种燃烧是以辐射和对流两种形式传热，一般辐射热呈 占总热量的45_60%叫 通过调整辐射面的形状，可以达到定向加热的目的，能够满足中餐炒菜灶火力集 中、锅底局部热强度高的耍求，有利于提高设备的热效率。此外，由于红外线具有一定的穿透能力，可 以穿透锅底进行加热，因而可以缩短加热时间，这也是中餐炒菜灶所要求的。从理论上讲中餐炒菜灶用红 外线无焰燃烧是可行的。2实验台的建立2.1燃

4、烧器设计参数2.1.1气源采用液化石油气,高热值为:122284kj/nm3：低热值为:113780kj/nm3：相对密度为：1. 9542；华白数为:87475：额定压力为3000pa。2.1.2热负荷鉴于h前多数中餐炒菜灶的故大热负荷在28kw左右，其热效率为20%,采用红外线无焰燃烧后，热效率会大幅度增加，按40%计算，额定热负荷为i4kw完全能够满足要求。6xi咬&站构禾tee1外环引射昌1第嘴1内坏引好w 4豹uh2. 1. 3燃烧器结构形式敘湍曲6眄沖辐射面采用多孔陶瓷板形式。按照传热理论，辐射面的形状影响着辐射换热量。在设计燃烧时，考虑到 中餐炒菜灶主要适用尖底锅的特点，

5、将多孔陶瓷板分8块以等腰梯形与水平而呈45。倾斜布置。为克服红 外线无馅燃烧热负荷调节范围小的缺点，燃烧器设胃成双引射器、两环结构。内环热负荷为4.652kw,外 环热负荷为6.978。燃烧器的结构示惫图见图1。2. 1. 4辅助燃烧器11前研究结果证实，采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧札i结合的组合式灶具，即可提高灶具的热效率， 乂能扩人其热负荷的调节范围。为使设计的中餐炒菜灶具有较人的热负荷调节范围，并考虑一灶多用的功 能要求，在主燃烧器内设胃了热负荷较小的大气式燃烧器。其热负荷为3.489kw°2. 2实验测试系统将燃烧器安装在现右的灶台内，按照国家标准屮餐燃气炒菜灶的检验要求，

6、确定实验测试系统见图0b2i. 離化右小fitti 1 us満3 u如力计4迹计5电位爰计6实验用隅v谢器«辐准逊计9殴辻帶定仪10 0矗定仪i】収样环iz寧艾聚13m漫3测试结果分析式曲计3. 1实验测试结果3. 1. 1红外线无焰燃烧器单独工作时测试结果实验从两个方面进行。一方面，为了更合理地确定灶具的结构，通过改变锅支架高度了解燃烧情况，其测试结果见表1。另一方面，为了 了解灶具的适应性和热负荷的可调范围，通过改变灶前供气压力进行，测试结果见表2。表1改变锅支架高度情况下测试结果锅支架高度热负荷热效率面板温度02coco2noxcoa=1(mm)(kw)(%)(°c)

7、(%)(ppm)(%)(ppm)(%)5411.8742.168822.82409.836.20.02776311.8842.448834.21309.430.80.01637011.8741.3187611.0145.520.30.00297911.8739.3087314.0243.914.20.02108611.8838.2087215.7113.714.10.0830注：1锅支架面度指燃烧器上边缘与锅同支架接触的乖直距离2 no”含量已折算为过剩空气系数沪1时的浓度表2改变灶前供气压力情况下测试结果灶前压力热负荷热效率而板温度02coco。厶noxcoa=i(pa)(kw)(%)(&#

8、176;c)(%)(ppm)(%)(ppm)(%)7005.3361217.78001.83.90.522510006.6969216.41742.57.20.080815008.2138.5()76715.2893.211.50.032620009.4940.3981313.5644.114.20.0181250010.6140.4583612.8604.81&00.0155300011.8741.3087611.0145.520.30.0029350012.7641.818789.0606.723.40.0105400013.2442.078938.9617.225.40.0116

9、注：锅支架高度为70mm为了史肖观地了解实验结果，史冇效地对结果进行分析，故将测试数据绘制成图表见图350607090-2 sxxf8 公匕*)«02500350010002000 xod <cgcjwrw? <r>用4 2«礁£力wcr-ck- 5243£418好»m3o4orx泊hl2l(jg4ki:2k64: rxf ?* fix x!8 *50 832红外线无焰燃烧器与辅助燃烧器同吋工作吋测试结果红外线无焰燃烧器与辅助燃烧器同时工作时，同样按改变锅支架高度和改变灶前供气力两方 面进行。测试结果见表3和表4。表3改变锅支

10、架高度情况下测试结果锅支架高度热负荷热效率面板温度02coco2noxcoa=i(mm)(kw)(%)(°c)(%)(ppm)(%)(ppm)(%)6315.1543.388762.9>200010.127.5>0.23227015.2244.798743.9149.569.50.02537915.1843.478739.8246.254.3o.(x)86表4改变灶前供气压力情况下测试结果灶前圧力热负荷热效率02coco2noxcoa=i(pa)(kw)(%)(%)(ppm)(%)(ppm)(%)200013.2945.005.4268.776.60.0035300015

11、.2244.793.92069.569.50.0253400018.1641.821.880010.8101.00.08753. 2测试结果分折从表1测试数据和图3曲线可以看出当改变锅支架高度时，热负荷、多孔陶瓷板的板面温度基本保持不 变，热效率随锅支架增高呈先升后降趋势。随锅支架增高，烟气中co(折算为a=l)含量先减少后增多，在 锅支架高度为70mm附近达到最少。no*含量减少，0?含量増多。这些现彖说明，当锅支架过低时，烟气 排放受阻，从而使燃烧器背压増大，引射的空气彊减少，燃气没能在陶瓷板的火孔内完全燃烧。当锅支架 过高时，由于二次空气的渗入，烟气温度降低，从而使效率降低。锅支架增高，

12、辐射角系数减小，锅吸收 辐射量减少，也是热效率降低的因索。因此，在设计红外线无焰燃烧的灶具时，应充分考虑锅支架高度对 热效率及烟气中有害物质含量的影响。表2和图4的数据说明，随着灶前供气压力的升高，热负荷增人，板而温度升高，辐射换热量増多，热 效率升高。但升高幅度逐渐减小。在额定压力3000pa附近，烟气中c0(折算为a=l)含量较少，而且变化 不大。当灶前供气压力偏离额定压力较大时，烟气屮co含量迅速増多。当压力小于1 ()()()pa时，co含量已 超出了标准的规定值。在改变供气压力的测试过程中，圧力在700-4000 pa范围内变化时，均未发生脱火或回火现彖。但当压力降低至700pa时，火焰在陶瓷板的表而漂浮，而板 温度较低，有发生脱火的可能。在1500-4000pa,既0.51.2倍额定压力范围内，热负荷从&21kwif*至13.24kw。在此范围内，热效率 为40%左右，烟气屮co含量满足标准的规定。红外线无焰燃烧与辅助燃烧器(热负荷较小的大气式燃烧器)同时工作时的测试结果，说明在中餐炒菜灶 上采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧的组合形式，更能有效地提高灶具的热效率。这是由于相对于锅的受 热