史衍龍，李明洪，田 靖，彭 峰

隨著人們生活水平的提高，家庭生活對于大升速的燃?xì)鉄崴鞯男枨笤絹碓礁?，目前市場上的大升速燃?xì)鉄崴髦饕且詮?qiáng)排式下鼓供風(fēng)式燃?xì)鉄崴鳛橹?。而隨著產(chǎn)水能力的提升，燃?xì)鉄崴鞯臒嶝?fù)荷的增大，燃?xì)鉄崴魅紵璧目諝饬恳餐瑫r(shí)跟著增加。改善大升數(shù)強(qiáng)鼓型燃?xì)鉄崴鞯娜紵r，均衡多排數(shù)燃燒器的每排燃燒器所需的二次空氣量。

1 供風(fēng)動能過大對燃?xì)鉄崴魅紵r的影響

全負(fù)荷狀態(tài)下，燃燒器所需要的供風(fēng)量最大，為了滿足全負(fù)荷狀態(tài)下的燃燒工況對于空氣量的需求，在風(fēng)機(jī)出口面積A一定的條件下，只能提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速N，以提高風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的流速V，這樣單位時(shí)間內(nèi)空氣流量Q2也增加，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處空氣的流動動能受風(fēng)機(jī)出風(fēng)口結(jié)構(gòu)的限制，因此影響風(fēng)機(jī)出風(fēng)空氣流動動能的主要影響因素就是風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的空氣流速。根據(jù)燃燒火焰狀態(tài)以及排煙條件判斷風(fēng)機(jī)風(fēng)速是否達(dá)到最佳狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大時(shí)，如圖1所示的高速流動的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)口進(jìn)入燃燒室腔體后，因流速較高，對于正對風(fēng)機(jī)排風(fēng)口位置的燃燒器單片增加了其一次空氣和二次空氣的補(bǔ)給量，因此，正對風(fēng)機(jī)供風(fēng)口位置的燃燒器單片的火焰高度很低，且單片高度不均一，火焰穩(wěn)定性極差。遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)排風(fēng)口兩側(cè)的燃燒器單片，會因?yàn)轱L(fēng)機(jī)出風(fēng)口處氣體的高速流動導(dǎo)致出風(fēng)口處的壓強(qiáng)降低，壓強(qiáng)差的原因引起排風(fēng)口兩側(cè)空間的空氣會向風(fēng)機(jī)供風(fēng)口處移動（圖1所示）。燃燒器兩側(cè)空氣量減少，當(dāng)高速燃?xì)饨?jīng)噴嘴進(jìn)入喉管處后，引射的空氣量也會減少，一次空氣系數(shù)α1與二次空氣系數(shù)α2都會降低，導(dǎo)致兩側(cè)燃燒所需空氣量不足，燃燒不完全，火焰高度偏高，整體煙氣偏高。

圖1 風(fēng)機(jī)出風(fēng)口示意圖

下面以一個(gè)50 kW額定熱負(fù)荷的甲烷為氣源的整機(jī)為例說明，調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，直至燃燒器兩側(cè)的火排火焰燃燒穩(wěn)定為止。

單位時(shí)間內(nèi)燃?xì)饬髁縌=0.001 5 m3/s；

風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速V=14.2 m/s；

風(fēng)機(jī)出風(fēng)口截面積S=0.002 6 m2；

單位時(shí)間空氣流量Q2=V·S=0.042 m3。

當(dāng)完全燃燒時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所消耗的氧含量VO2可根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的燃?xì)饬髁看_定，即：

由公式（1）可知，單位時(shí)間內(nèi)，整機(jī)消耗的燃?xì)饬克铻閂O2，而空氣中氧氣的容積成分是21%，所以燃燒所需要的理論空氣量為：

此時(shí)通過風(fēng)機(jī)口進(jìn)入燃燒器內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)的空氣量為V=S×V。

2 降低供風(fēng)動能過大均衡空氣供給

通過上述可知，當(dāng)滿足兩側(cè)燃燒器燃燒工況良好的情況時(shí)，正對風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的燃燒器燃燒工況偏差，所以要解決的問題就是在滿足兩側(cè)燃燒器燃燒所需空氣量的前提下，同時(shí)不會增加風(fēng)機(jī)出風(fēng)口平面法向的空氣流動動能，所以針對燃燒器結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處增加一個(gè)空氣擾流板(圖2所示)，當(dāng)在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口安裝了本裝置后，高速空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)供風(fēng)口進(jìn)入燃燒室腔體內(nèi)，高速的空氣經(jīng)過本裝置在出風(fēng)口位置上減緩了空氣的流速，同時(shí)，本裝置又起到了改變空氣流向的導(dǎo)流的作用，引導(dǎo)部分空氣向風(fēng)口兩側(cè)流動。如圖3所示，均衡了燃燒器單片火排所需要的空氣量，改善了大負(fù)荷燃?xì)鉄崴饕蚩諝夤┙o不均衡二產(chǎn)生的煙氣超標(biāo)的問題。

圖2 空氣擾流板

圖3 擾流后空氣流動示意圖

單位時(shí)間內(nèi)燃?xì)饬髁縌=0.001 5 m3/s；

風(fēng)機(jī)出口正面風(fēng)速V=6.8 m/s；

擾流板兩側(cè)風(fēng)速V1=7.7 m/s；

風(fēng)機(jī)出風(fēng)口流速取正面風(fēng)速與兩側(cè)風(fēng)速的平均值V2=7.25 m/s；

風(fēng)機(jī)出風(fēng)口截面積S=0.002 6 m2；

單位時(shí)間空氣流量Q2=V·S=0.018 9 m3。

試驗(yàn)觀察，此時(shí)燃燒器各排的火焰燃耗穩(wěn)定，燃燒工況良好，并沒有出現(xiàn)離焰以及熄火現(xiàn)象，同時(shí)煙氣測試，排煙口煙氣測試合格。在燃燒過程中，正確的選擇和控制α是十分重要的，過小和過大都將導(dǎo)致不良結(jié)果，前者使燃料的化學(xué)熱能不能充分發(fā)揮，后者使煙氣體積增大，燃燒室內(nèi)溫度降低，增加了排煙熱損失，其結(jié)果都將使加熱設(shè)備的熱效率下降[3]。因此，為了保證完全燃燒的情況下，均衡燃燒器單片空氣的供給量，降低風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的法向空氣流動動能，同時(shí)將空氣向兩側(cè)導(dǎo)流。對風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的高速空氣進(jìn)行降速，同時(shí)向兩側(cè)導(dǎo)流，不僅對整機(jī)的燃燒工況進(jìn)行了改善，同時(shí)也降低了整機(jī)發(fā)生共振的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

多分段燃燒，部分分段情況下，風(fēng)機(jī)位置的不同導(dǎo)致部分分段燃燒工況供風(fēng)量過大，過量空氣系數(shù)α＞1過多，導(dǎo)致燃?xì)馊紵煌耆蟊豢諝鈳ё?，引起煙氣過大。另一部分燃燒工況下，因二次空氣供給不足，過量空氣系數(shù)α＜1過多，導(dǎo)致燃燒不完全，煙氣超標(biāo)[4]。為了改善因供風(fēng)不平衡導(dǎo)致的煙氣問題，必須均衡每一排燃燒器單片的供風(fēng)量。對比增加擾流裝置前后的燃燒工況，可了解到，增加擾流裝置前后的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是不變的，改變的是風(fēng)口正面以及兩側(cè)的空氣流動速度。E=mV，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的出風(fēng)量基本恒定，當(dāng)降低空氣流速后，空氣流動到火焰焰面的阻力也降低，同時(shí)燃燒器兩側(cè)的供風(fēng)量也得到了一定的增加，整機(jī)的燃燒工況得到了改善。

參考文獻(xiàn)：

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［3］同濟(jì)大學(xué).燃?xì)馊紵c應(yīng)用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［4］錢申賢.燃?xì)馊紵恚跰］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989.