如何改裝家用燃氣設(shè)備使其適應(yīng)新的氣源

黎澄宇

摘 要：在燃氣置換過程中，家用燃氣設(shè)備為了適應(yīng)新氣源，使其能正常工作，就必須要對原來的設(shè)備進行改裝，本文將對改裝時需要考慮的因素以及需要調(diào)整和更換的部位進行介紹。

關(guān)鍵詞：家用燃氣設(shè)備；燃氣置換；改裝

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2015）05-0103-02

一、引言

任何燃具都是按特定燃氣成分設(shè)計的。當(dāng)燃氣成分發(fā)生變化而導(dǎo)致其熱值、密度和燃燒特性發(fā)生變化時，燃具燃燒器的熱負荷、燃燒穩(wěn)定性、火焰結(jié)構(gòu)、煙氣中有害成分的含量等燃燒工況就會改變。

設(shè)某一燃具以a燃氣為基準進行設(shè)計，由于某種原因要以s燃氣置換a燃氣，如果燃燒器此時不加任何調(diào)整而能保證燃具正常工作，則表示s燃氣可以置換a燃氣，或稱s燃氣對于a燃氣而言具有“互換性”。a燃氣稱為“基準氣”，s燃氣稱為“置換氣”。但是，互換性并不一定是可逆的，即s燃氣能置換a燃氣，并不代表a燃氣一定能置換s燃氣。

根據(jù)燃氣互換性的要求，當(dāng)氣源供給用戶的燃氣性質(zhì)發(fā)生改變時，置換氣必須對基準氣具有互換性，否則就不能保證用戶安全、經(jīng)濟地用氣。燃氣互換性是對燃氣生產(chǎn)單位提出的要求，它限制了燃氣性質(zhì)的任意改變。為了達到互換性的要求，制氣方法不能隨意選用，這從保證整個燃氣供應(yīng)系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟性來講，是完全合理和必要的。兩種燃氣是否能夠互換，并非只決定于燃氣性質(zhì)本身，它還與燃燒器及其他部件的性能有密切關(guān)系。一般來說，燃燒器即使在不做任何調(diào)整的情況下，也能適應(yīng)燃氣成分的某些改變。所謂燃具適應(yīng)性，是指燃具對于燃氣性質(zhì)變化的適應(yīng)能力。決定燃具適應(yīng)性大小的主要因素是燃燒器的性能，但是燃具的其他性能也影響其適應(yīng)性。因此，通常所講的適應(yīng)性應(yīng)理解為燃具的適應(yīng)性，而不單單是燃燒器的適應(yīng)性。當(dāng)兩種氣源的性質(zhì)相差很大時，燃氣具不能適應(yīng)新的氣源，為了讓燃氣具能正常使用就必須對原來的燃具進行改裝。

二、家用燃氣設(shè)備改裝必須考慮的因素

1.燃氣設(shè)備的熱負荷

燃氣器設(shè)備的功能就是通過燃氣的穩(wěn)定燃燒，將燃氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，來滿足生活中加熱或采暖等需要。燃氣設(shè)備熱負荷是燃料在燃燒器中燃燒時單位時間內(nèi)所釋放的熱量。其計算公式為：熱負荷=燃料消耗量*燃料低熱值。燃氣設(shè)備的熱負荷分為額定熱負荷、實測熱負荷、實測折算熱負荷。通常，燃氣設(shè)備上所標注的參數(shù)是指額定熱負荷，是在額定燃氣供氣壓力下，使用標準狀態(tài)下基準氣時燃氣設(shè)備熱負荷的設(shè)計值。因此，燃氣器設(shè)備的熱負荷是最基本的參數(shù)，原有氣源的燃氣設(shè)備，其設(shè)計熱負荷是基于滿足某種熱量和溫度的需求而確定的，當(dāng)將其改裝成適應(yīng)新氣源的燃氣設(shè)備時，其熱負荷不允許有太大的變化，當(dāng)熱負荷變小時，加熱效果會達不到原來的要求，當(dāng)熱負荷變大時，燃氣設(shè)備的某些零部件會因為達不到要求而損壞，所以燃氣設(shè)備改裝后也應(yīng)保持原有的熱負荷。

2.燃氣設(shè)備的燃燒工況

一般的燃氣設(shè)備都是按照一定成分和供氣壓力的燃氣作為設(shè)計氣來設(shè)計制造的，特別是家用燃氣設(shè)備通常采用的部分預(yù)混大氣式燃燒器。正常的部分預(yù)混火焰應(yīng)該具有穩(wěn)定的、燃燒完全的火焰結(jié)構(gòu)。當(dāng)按氣源改變時，燃氣的成分和壓力發(fā)生很大變化，燃氣的燃燒特性發(fā)生變化，原來的燃氣設(shè)備不能適應(yīng)新的燃氣特性而導(dǎo)致離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等情況發(fā)生。

燃氣的燃燒特性通?？梢允褂萌紵匦郧€來表示。由離焰極限曲線、回火極限曲線、黃焰極限曲線、CO極限曲線圍成的區(qū)域為穩(wěn)定燃燒區(qū)域。當(dāng)燃燒器具的設(shè)計運行點處于燃燒穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)時，才能保證燃燒狀態(tài)穩(wěn)定，說明燃具設(shè)計合理；當(dāng)使用的燃氣發(fā)生變化，燃氣特性改變，其燃燒特性曲線也發(fā)生移動。當(dāng)燃氣特性發(fā)生很大變化，比如人工煤氣變成天然氣，燃氣設(shè)備的運行點處于穩(wěn)定燃燒區(qū)域以外，燃氣就不能正常燃燒。要使燃氣設(shè)備能繼續(xù)使用，就必須經(jīng)過調(diào)整與改裝，使燃氣設(shè)備適應(yīng)新的燃氣類型，將運行點重新移到穩(wěn)定燃燒區(qū)域。即改裝完成的器具必須能夠具有穩(wěn)定的燃燒工況，不發(fā)生離焰、回火、黃焰及CO超標的情況。

三、家用燃氣設(shè)備改裝必須調(diào)整和更換的部位

1.噴嘴

在燃氣種類確定以后，家用燃氣設(shè)備的熱負荷主要由燃氣噴嘴直徑?jīng)Q定。對于低壓引射式燃燒器，燃氣設(shè)備用氣量的計算公式為： Lg 3600QH= 。Lg——該設(shè)備每小時的用氣量；Q——該設(shè)備的熱負荷；H——該設(shè)備使用氣源的熱值。

燃氣從噴嘴流出的流量的計算公式為：Lg = 0.0035μd2PS。Lg——設(shè)備每小時的用氣量；μ——流量系數(shù)，一般取0.8；S——燃氣的相對密度；P——燃氣的壓力；D——噴嘴直徑。

由上面兩公式聯(lián)合可得：d =3600Q0.0035μH4SP

從上面公式可知，當(dāng)確定燃氣設(shè)備某噴嘴所負責(zé)的熱負荷、燃氣的供氣壓力、燃氣的熱值、燃氣的相對密度就能計算出噴嘴的直徑。

當(dāng)用上面公式計算出噴嘴直徑后，就可根據(jù)計算結(jié)果選擇合適的鉆頭進行鉆孔加工，鉆頭一般采用對計算值采取四舍五入的方法選取，但對于玻璃面板的燃氣灶具往往會出現(xiàn)由于噴嘴偏大，導(dǎo)致玻璃面板開裂的現(xiàn)象。所以對于玻璃面板的燃氣灶具，鉆頭采用寧小勿大的方法選取。

在民用設(shè)備中，主要是燃氣灶和熱水器兩種設(shè)備，這兩種設(shè)備熱負荷的分配有各自的特點，對于灶具的熱負荷由內(nèi)圈火和外圈火共同承擔(dān)，而且兩圈火負責(zé)的比例不同，這樣就出現(xiàn)內(nèi)、外圈噴嘴直徑不一樣，要分開計算。內(nèi)、外圈火的負荷比例主要取決有內(nèi)、外圈火所負責(zé)的火孔數(shù)目，Q內(nèi)：Q外= 內(nèi)圈的火孔數(shù)目 ： 外圈的火孔數(shù)目。對于熱水器的熱負荷由多個火排共同承擔(dān)，每個噴嘴負責(zé)的熱負荷是相同的，也就是說每個噴嘴負責(zé)的熱負荷是熱水器總熱負荷按噴嘴數(shù)目平均分配。

2.閥芯

閥芯是燃氣設(shè)備調(diào)節(jié)火力大小的重要部件，閥芯上開了一些孔，孔徑的大小主要取決于燃氣設(shè)備的最大火力和最小火力的用氣量，當(dāng)氣源發(fā)生改變時，最大火力和最小火力一般不能改變，所以會出現(xiàn)最大火力和最小火力對應(yīng)的用氣量不同，從而必須要改變閥芯上的孔徑大小以適應(yīng)新的氣源。當(dāng)新氣源燃氣熱值減少時，如果不更換閥芯調(diào)大燃氣設(shè)備火力時，往往就會出現(xiàn)過氣量不夠，負荷達不到要求；當(dāng)新氣源燃氣熱值增加時，如果不更換閥芯調(diào)小燃氣設(shè)備火力，往往就會出現(xiàn)火力過大，調(diào)不小。燃氣灶具和普通的燃氣熱水器都有閥芯，在進行改裝時都要按要求進行更換；對于數(shù)碼恒溫?zé)崴?，它用氣量的調(diào)節(jié)不是由閥芯來操作，所以對于這類型的熱水器改裝時無需更換閥芯，但需要重新調(diào)整二次壓。

3.火蓋

火蓋的更換主要是對燃氣灶具而言的，不同種類燃氣的組分截然不同，除華白數(shù)差異以外，兩者的燃燒速度及表征燃燒速度的指數(shù)——燃燒勢相差很大。例如，人工煤氣中含有40%～50%的H2，燃燒速度快，容易產(chǎn)生回火；天然氣主要成分是CH4，燃燒速度慢，容易產(chǎn)生離焰。因此人工煤氣灶具設(shè)計的火孔熱強度大，火孔出口流速大，同時采用小火孔直徑以保證不回火；而天然氣灶的火孔熱強度小、火孔直徑大以減小產(chǎn)生離焰的可能。人工煤氣灶火孔熱強度為11.6～19.8 W/mm2，甚至20 W/mm2，而天然氣灶火孔熱強度一般只有6～9 W/mm2。因此在灶具改裝時必須按照天然氣的特性重新設(shè)計更換火蓋。此外，天然氣燃燒所需要的理論空氣量大，所以二次空氣需要量大，而且火孔熱強度小，火孔總面積大，這樣造成二次空氣的流通變差，理想的改裝方案應(yīng)將爐頭和火蓋同時更換，以更好地組織二次空氣。由于考慮轉(zhuǎn)換成本的原因，爐頭一般不更換，因此在火蓋的設(shè)計上更應(yīng)該注意火孔間距等問題，組織好二次空氣，或采取輔助火孔的方式進行穩(wěn)焰，避免由于二次空氣不足而產(chǎn)生離焰。如果由于原有灶具爐頭結(jié)構(gòu)問題，以及引射系統(tǒng)無法帶入足夠的一次空氣，無法解決二次空氣問題，在改裝時必須將爐頭一并更換。

4.風(fēng)門的調(diào)節(jié)

大氣式燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定燃燒的最重要部分就是一次空氣引射系統(tǒng)，在一定燃氣特性的條件下，它決定了一次空氣系數(shù)，而一次空氣系數(shù)同時影響著火焰燃燒速度、火孔出口速度、總空氣系數(shù)等，直接決定了灶具在燃燒特性圖上的運行點，決定了是否會產(chǎn)生離焰、回火、黃焰和煙氣中的CO含量。

對于燃氣灶具在改裝過程中，由于燃氣的種類發(fā)生了變化，而且不同種類的燃氣一次空氣系數(shù)不一樣，例如，人工煤氣的一次空氣系數(shù)一般為0.55～0.6，天然氣應(yīng)達到0.6～0.65。由于一般家用燃氣灶的引射系統(tǒng)都有設(shè)計余量，并設(shè)置有調(diào)節(jié)一次空氣阻力的風(fēng)門，所以在改裝后可根據(jù)灶具燃燒的實際情況，對風(fēng)門進行調(diào)節(jié)，邊調(diào)邊觀察火焰，一直調(diào)到火焰正常為止。對于燃氣熱水器，由于燃氣熱水器中沒有設(shè)置可調(diào)的風(fēng)門，所以改裝需要加大風(fēng)門時就必須要更換風(fēng)門，改裝需要減小風(fēng)門時可在風(fēng)門處設(shè)置擋板，以減小風(fēng)門。

四、小結(jié)

民用的燃氣設(shè)備主要有燃氣灶具和燃氣熱水器兩種，這兩種設(shè)備牌子和類型多種多樣，在改裝時需要調(diào)整和更換的部位也不同。歸納如表1所示：

責(zé)任編輯 何麗華