一種新型燃氣爐灶煙氣余熱回收系統(tǒng)設(shè)計與分析

程文強

摘 要：在總結(jié)比較以往設(shè)計和使用的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，通過一種新型燃氣爐灶煙氣余熱回收系統(tǒng)設(shè)計與分析，探索燃氣爐灶煙氣余熱回收更加合適的方法和路徑，改進內(nèi)置換熱器，提高余熱轉(zhuǎn)換熱水的輸出品質(zhì)；改進加熱系統(tǒng)水循環(huán)形式，減少電磁閥和溫度傳感器的配置數(shù)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；改進系統(tǒng)運行控制方式，應(yīng)用總體控制與分時段控制相結(jié)合系統(tǒng)的理論，提高系統(tǒng)實用性，有效利用資源和避免浪費。

關(guān)鍵詞：燃氣爐灶 煙氣余熱 回收系統(tǒng) 可靠性和實用性

中圖分類號：TK115 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0076-02

商用燃氣灶具主要是指適用于商業(yè)餐飲場所及各大機關(guān)單位、學(xué)校、工地食堂的大型廚房燃氣烹飪設(shè)備，目前大量使用的有中餐燃氣炒菜灶、炊用燃氣大鍋灶、燃氣蒸箱等。商用燃氣灶具設(shè)備大多采用傳統(tǒng)型式結(jié)構(gòu)，熱能利用熱效率較低，大量剩余熱量通過散熱和排煙系統(tǒng)直接排出，造成后堂溫度上升，廚房工作環(huán)境惡化。為此，在采納新型節(jié)能燃燒器和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，綜合考慮商用灶具以及廚房后堂等的能源需求關(guān)系，設(shè)計和研制一種新型燃氣爐灶煙氣余熱回收系統(tǒng)，有利于煙氣余熱回收，制備下級熱水使用，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性；同時提高能源綜合利用率，降低能源消耗，改善廚房環(huán)境。

1 系統(tǒng)介紹

燃氣鍋灶在燃燒過程中有大量的高溫?zé)煔忉尫?，將煙氣廢熱回收裝置安裝于燃氣鍋灶后靠排煙煙道上，采用上下口相互插入方式，冷水從夾套下部進入，頂部出水，在夾套內(nèi)側(cè)沿?zé)煔獯怪绷鲃臃较颍贾脭?shù)根翅片管，煙氣從管外翅片間穿過并傳熱到翅片，冷水自管內(nèi)流動并與管壁進行熱交換，充分獲得煙氣熱量，煙氣溫度可從進口處600 ℃下降到排出160 ℃左右，甚至更低，將煙氣中熱量轉(zhuǎn)移到水中，并通過管道輸送到儲水箱待下級使用（圖示略）。

如何提高煙氣余熱利用的技術(shù)措施，包括合肥順昌公司等生產(chǎn)企業(yè)與研究機構(gòu)做了大量的工作，如在采用高效燃燒器、改進爐膛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改進配置鍋具的吸收熱量性能、采用防空燒技術(shù)、提高煙氣余熱利用率、減小熱損失等方面做了卓有成效的研究和實踐。文章在總結(jié)比較以往設(shè)計和使用的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出改進并開發(fā)一種新型燃氣爐灶煙氣余熱回收系統(tǒng)。

1.1 內(nèi)置換熱器的改進

為保障水質(zhì)符合飲用水質(zhì)要求，換熱器材質(zhì)更換為SUS304不銹鋼，不再使用水夾套并取消拉筋加固以防止內(nèi)側(cè)板承壓變形的設(shè)計方式，改為由SUS304軋制的進出水聯(lián)箱，在聯(lián)箱之間安裝數(shù)根翅片管，翅片管的管子材質(zhì)也為SUS304不銹鋼，考慮到不同材質(zhì)對煙氣傳熱的影響，翅片材質(zhì)采用碳素冷板，厚度0.3～0.4 mm。上下排列的翅片管換熱管束采用叉排，翅片管傾斜安裝，以保證熱水自然流動的暢通，換熱排管外側(cè)采用不銹鋼SUS201或SUS304與進出水聯(lián)箱組成換熱煙室。煙室外板采用保溫隔熱處理，減少熱量損失。

1.2 加熱系統(tǒng)水循環(huán)形式的改進

由于以往系統(tǒng)較多采用了電磁閥和溫度傳感器控制，故障點較多；用戶如不能及時用完水箱存水，會導(dǎo)致爐灶再次使用中熱水無法儲存的問題，引起水箱溢流，出現(xiàn)熱能和水資源的雙重浪費；或者較長時間不用時，會使得水箱內(nèi)原有存水溫度下降，無法再加熱使用；當(dāng)采取按流量計費方式時，不利于節(jié)能減排量的核實，實際運行中容易產(chǎn)生爭議等問題。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，便于系統(tǒng)的實際操作和應(yīng)用，對煙氣余熱加熱系統(tǒng)水循環(huán)形式進行了創(chuàng)新性改進。

1.2.1 自然循環(huán)加熱系統(tǒng)

利用熱水自然提升的原理，改進水路方式，采用自然循環(huán)加熱系統(tǒng)（圖示略），這樣可以大大減少電磁閥和溫度傳感器的配置數(shù)量。該系統(tǒng)適合于爐灶數(shù)量較少情況下，換熱裝置共用1根循環(huán)冷熱水管，要求水箱安裝置于爐灶高度以上，水箱底部超過換熱器出水口位置0.3～0.5 m以上，換熱器下部進水口全部并聯(lián)并與水箱下部出水口連接，換熱器上部出水口也匯合到總管上回到水箱，回水總管要求有不小于3°的向上傾斜到水箱的角度。單組并聯(lián)爐灶數(shù)量不超過4臺，如爐灶數(shù)量較多，可采取多并聯(lián)回路方式進行。

1.2.2 強制循環(huán)加熱系統(tǒng)

當(dāng)爐灶數(shù)量較多、或水箱無法安裝置于爐灶高度以上、或水箱與爐灶距離較遠、或者現(xiàn)場安裝困難時，在自然循環(huán)煙氣廢熱回收系統(tǒng)上增加水泵強制循環(huán)加熱系統(tǒng)（見圖1）。即在每個爐灶換熱器進水口安裝電磁閥，當(dāng)爐灶使用時，電磁閥將自動打開，換熱循環(huán)泵工作由壓力開關(guān)控制，當(dāng)水泵出口壓力低于設(shè)定值，水泵將啟動循環(huán)加熱。

為保證系統(tǒng)的熱效率，在每臺爐灶換熱器進口管道上安裝電磁閥一個，與燃氣灶風(fēng)機聯(lián)動，當(dāng)風(fēng)機電源接通時，電磁閥打開，反之則關(guān)閉。

在采取強制循環(huán)情況下，水箱的位置高低及與爐灶的距離將無關(guān)緊要，管道的安裝坡度將不做嚴(yán)格要求、管路將可以做的直徑較小。

1.3 系統(tǒng)運行控制的改進

原系統(tǒng)由于為一次性熱水制備，必須及時用完或用掉部分，否則爐灶再次使用中制備的熱水將無法儲存導(dǎo)致水箱溢流，從而引起水和熱量的雙重浪費；另外，水箱原有存水較長時間變冷，不能回流加熱，必須先排空放盡才能重新儲備熱水?；谝陨蠁栴}，新型系統(tǒng)采用變液位控制保證水箱水溫的穩(wěn)定和符合使用要求的方式。在水箱滿水時采用上水電磁閥及浮球閥雙重控制切斷上水，保證不會出現(xiàn)溢流情況，水箱水溫在原設(shè)定基礎(chǔ)上可繼續(xù)循環(huán)升溫；另外，水箱剩余水即使溫度較低，但在下次的爐灶使用中還能得到再循環(huán)加熱而不會浪費。

采取自動化運行控制，應(yīng)用系統(tǒng)的理論，總體控制與分時段控制相結(jié)合，提高系統(tǒng)的實際運行效果，客戶滿意度大大提高。

2 結(jié)語

新型爐灶廢熱回收系統(tǒng)不僅優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，易于加工制造，與水直接接觸的材料采用不銹鋼材質(zhì)，保證了水質(zhì)符合使用要求；取消了原先每臺爐灶進出口的電磁閥和溫控探頭，即使在強制循環(huán)加熱情況下安裝有電磁閥，但其作用也與原來不同，電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)不會對系統(tǒng)運行造成影響。

參考文獻

[1] CJ/T 392-2012炊用燃氣大鍋灶[S].

[2] CJ/T 28-2013中餐燃氣炒菜灶[S].