全预混冷凝式燃气壁挂炉的燃气自适应控制-论文.pdf

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1、第34卷第4期煤气与热力Vo1．34No．42014年4月GAS＆HEATApr．2014·燃气燃烧·燃具·壁挂炉·全预混冷凝式燃气壁挂炉的燃气自适应控制孙云帆，梁友高(广东万和新电气股份有限公司，广东佛山528305)摘要：针对气源变化影响全预混冷凝式燃气壁挂炉的燃烧工况，探讨了2种燃气自适应控制方案——离子电流检测法、氧或二氧化碳含量检测法。关键词：全预混燃烧；冷凝式燃气壁挂炉；燃气自适应；空燃比；离子电流检测法；氧含量检测法；二氧化碳含量检测法中图分类号：TU996文献标志码：B文章编号：1000—4416

2、(2014)04—0A27—03图1风机前预混作者简介：孙云帆(1978一)，男，广东佛山人，大学，主要负责燃气壁挂炉以及商用锅炉的研究开发和管理工信号补偿作。1概述比例阀全预混燃烧是指燃气和空气在着火前预先按照一定比例混合均匀，到达燃烧区后混合物不再与外部空气发生燃烧，瞬间燃烧完毕，具有容积热强度高和污染物排放低等优点¨j。目前市场上的全预混冷凝式燃气壁挂炉(以下图2风机后预混简称全预混壁挂炉)主要有风机前预混、风机后预在全预混壁挂炉设计开发时，设计者通过对变混两种，分别见图1、2。变频风机、燃气比例阀-3J频

3、风机的转速、燃气比例阀的零位进行调节，使产品提供燃烧所需的空气与燃气，空气与燃气按设定好在额定功率及最小功率燃烧时，烟气中的0或CO：的空燃比进行混合燃烧。含量为预定值，从而确定好空燃比，以使燃烧工况处收稿日期：2013—11～20；修回日期：2014一o1—20·A27·第34卷第4期煤气与热力于最佳状态。全预混壁挂炉在出厂前，空燃比已由或者过小都会对燃烧造成不利影响。空燃比过大生产厂家预先设置好，不能自动调节，即全预混壁挂时，多余空气会带走热量，火焰温度降低，热效率降炉只适用于当前气种。如果燃气组成发生变化，

4、导低；空燃比过小时，燃烧不充分，火焰温度及热效率致燃气热值、密度、燃烧特性等超出设计范围，则此亦降低。同理，当空燃比过大时，多余的空气会稀释气种对应的最合理空燃比也发生变化，造成全预混离子；过小时，由于未能充分反应，燃烧过程未能产壁挂炉当前设置的空燃比与最合理空燃比不同，导生足够多的离子。火焰温度与过剩空气系数的关系致壁挂炉不能达到最佳燃烧工况，甚至出现异常见图3。由图3可知，当空燃比最佳时，火焰温度达(如热效率降低、点火噪声大、燃烧噪声大、120排放到峰值，火焰离子电流也达到峰值。这是离子电流量升高等)。随着各

5、种新的制气方法及制气设备不检测法用于判断全预混燃烧空燃比的理论依据。断出现，气源种类越来越多，全预混壁挂炉的这一缺点将对其未来的普及产生阻碍作用。因此，有必要对燃气自适应控制在全预混壁挂炉的应用进行探讨。2燃气自适应控制方案2．1离子电流检测法①离子电流检测法检测原理研究表明，碳氢化合物在燃烧时，会产生热电离子，使燃烧火焰具有电导性J。由于气体的导电能图3火焰温度与过剩空气系数的关系力有限，需要在燃气火焰与火孔之间附加一个直流离子电流检测法燃气自适应控制方案应用于全电场，用于驱动火焰中的带电粒子，使带电粒子沿电预

6、混壁挂炉见图4，控制模块见图5。燃气自适应全场方向移动，这样就形成了离子电流。通过离子电预混壁挂炉具有能实时检测火焰离子电流信号的功流探测器检测燃气燃烧时产生的离子电流，来反馈能。设计者将几种互换气种在每种燃烧热负荷下的火焰燃烧信号，判定燃烧是否异常。实验证明，燃气最佳离子电流信号预先录入到控制模块的控制程序燃烧时产生的离子电流大小，与离子的浓度有关，离中，控制模块通过检测离子电流信号来实时控制电子浓度越大，产生的离子电流就越大；离子浓度越子燃气流量调节器及变频风机。小，产生的离子电流就越小。离子浓度又与火焰温烟

7、气度有关，火焰温度越高，产生的活化能就越大，气体原子被击活的数量就越多，产生的离子就越多，离子浓度就越大。如果燃气火焰意外熄灭，则离子电流探测器检测不到离子电流信号，就会关闭燃气电磁气阀，切断气源，避免燃气泄漏引发中毒或爆炸事故。用离子电流检测法来监控火焰是否正常的方法已广泛应用于现有燃具产品中。因此，离子电流检测法应用于燃气壁挂炉，进行燃烧工况的实时监测是成熟的技术。传统全预混壁挂炉应用的离子电流检测法，只是检测一个固定火焰离子电流信号，用以燃气比例阀电子燃气流量调节器判断火焰是否存在。而燃气自适应全预混壁挂炉

8、应用的离子电流检测法，是通过检测火焰离子电流信图4离子电流检测法燃气自适应控制方案应用于全预混壁挂炉号来判断和调节空燃比。电子燃气流量调节器的工作原理是：控制模块②离子电流检测法燃气自适应控制方案根据用户的热量需求信号，输入电流信号来控制电要实现稳定的全预混燃烧，关键在于保持合理、子燃气流量调节器的阀门开度，从而控制燃烧热负稳定的空燃比。实验证明，全预混燃烧空燃比过大·A