壁挂炉烟气优化方法探讨

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1、壁挂炉烟气优化方法探讨张霞，徐麦建（广东万和新电气股份有限公司）摘要：本文通过理论，试验对于常规大功率壁挂炉烟气超标造成的原因进行了深入分析，对各项影响因素进行逐一排查并找出最佳解决方案从而使性能达到新国标要求。关键词：大功率壁挂炉；燃烧器；烟气超标；新国标1前言随着节能环保，低炭生活的理念已经深入民心，开发低排放，低污染物已经成为壁挂炉重要发展方向之一。随着新国标GB25034-2010《燃气采暖热水炉》的实施，国家对燃气采暖热水炉燃烧工况的要求完全等同欧盟标准。相比原标准GB6932-2001有了较大的提高

2、。由于CO的排放既影响热效率又影响到燃烧工况，还会引起CO中毒事故，因此国标对燃具的CO含量进行严格的控制因此对机器的性能及结构提出更高要求。在现有机型由于受结构限制，按照新国标的规定进行测试，可能某些指标未避能达到要求。尤其新国标上增加了不完全燃烧工况时对烟气CO含量的要求，在大功率机型上更容易出现烟气超标。因此有必要对现有结构进行优化设计，调整系统的工作参数及状态，达到最佳性能。2基础理论分析下面以甲烷为例对燃烧化学反应进行分析。甲烷的燃烧并非直接生成水和二氧化碳，而是经过许多中间反应才完成的，下面是主要的

3、6个反应方程：(1)(2)(3)(4)(5)(6)上述反应中的O是活性氧原子。上述6个反应中第1级与第6级活化能最大，反应最慢，所需反应时间最长。CH4燃尽需要第6级反应才能完成，由于外界的影响就可能出现反应中间过程终止，导致不完全燃烧产物出现。特别是第6个反应，若不能得到完全进行，将引起烟气中CO产品超标。烟气中的CO含量必须严格限制，为了防止CO引起人身中毒事故，所以降低烟气中CO含量是壁挂炉开发设计中的重大课题.壁挂炉正常运行时，出现回火、脱火、黄焰现象都会引起CO含量增大。从图1可知影响CO含量的最大因

4、素便是燃烧器的空气系数a和燃烧器的火孔强度q。火孔热强度一次空气系数火孔热强度q(kj/mm.h))空气系数图1空气系数及火孔热强度对烟气CO的影响燃气燃烧时所需要的理论空气量是指燃气完全燃烧时所需要的最小空气量（由燃烧化学方程式确定).由于燃气与空气存在混合不均匀性，实际供给燃气的空气量大于理论空气量，即要供给一部分过剩空气，即存在一个过剩空气系数：=其中——实际供给空气量；——理论供给空气量；——次空气系数；——二次空气系数；影响一次空气系数的因素：a）结构参数对一次空气系数的影响燃烧器结构参数与一次空气系

5、数的关系表达式：：燃气相对密度：常数：火孔总面积mm2：喷嘴面积mm2从上面式中可以看出增加燃烧器火孔总面积（增加火孔数量或火孔直径），会使一次空气系数加大，加大喷嘴面积，会使减少。b）燃烧器背压对一次空气系数的影响当大气式燃烧器安装在封闭的燃烧室内时，燃烧烧室的压力变化会对产生明显影响。燃烧室为正背压时，会减少；燃烧室为负背压时会增大。c）燃烧器自调节性：大气式燃烧器的一次空气系数取决于其结构参数，与其负荷变化无关。即大气式燃烧器的火孔不变，喷嘴与引射器相对位置不变，其不随热负荷的变化而变化。但实际上由于流体

6、的粘性使得燃烧器在高负荷下的流体阻力比低负荷下的流体阻力相对要小一些，造成燃烧器在低负荷下的减少。常规壁挂炉a一般选取在1.4~2.0之间，正确的组织供风是为了用尽可能少的风量满足燃气在燃烧室内完全燃烧。使烟气中的不完全燃烧产物料CO体积分数降到很低水平，同时又能保证热效率，达到节能减耗目的。过剩空气系数a与燃烧产物料CO体积分数关系如图2所示：CO体积分数过剩空气系数图2空气系数对CO的影响综合图1与图2可知供风量过小或过大与及分配不均都对燃烧不利。燃烧区的过剩空气系数太少时，由于燃烧不完全导致热损失增大，使

7、理论燃烧温度降低同时CO体积分数增大。燃烧区的过剩空气系数太大，则增加了燃烧产物的数量使燃烧温度降低，同时容易产生离焰现象，导致CO含量的明显升高。若空气分配不均，燃烧室内部分燃烧不充分，部分空气量过剩。导致不但CO升高，燃烧温度也下降，换热效率低。由于CO的排放既影响热效率又影响到燃烧工况，还会引起CO中毒事故，因此需要对壁挂炉的CO排量进行严格的控制。2性能测试旧国标GB6932-2001要求输入功率%，采用基准气，一米烟管条件下进行测试，规定COα=1≤0.1%。而新国标要求采用基准气调节1.05倍额定热

8、负荷，再采用黄火界限气代替测试，规定COα=1≤0.2%(3m烟管)。市场上某输入功率为40KW的常规机型，其配置如表1，根据新国标GB25034-2010规定的实验条件进行测试，性能参数如表2：表1配置参数额定功率（KW）风机额定功率（W）燃烧器喷嘴直径喷嘴前压（Pa）404816排φ1.321400表2性能测试结果热输入(KW)4039.8烟气成份（%）(1m烟管)COα=10.0