燃气烤箱灶产品烟气分析取样方式探讨

摘 要

燃气烤箱灶产品近几年在中国制造能力已经大步跃升到近千万台的规模,年产百万台的制造商已经出现,从结构造型到功能配置已逐步完善,大有与国际一流制造商一决高下的态势,关键部件

燃气烤箱灶产品近几年在中国制造能力已经大步跃升到近千万台的规模,年产百万台的制造商已经出现,从结构造型到功能配置已逐步完善,大有与国际一流制造商一决高下的态势,关键部件的设计制造也是异军突起,从普通功能的旋塞阀到具备控温性能的温控阀已上规模,配套日臻完善甚至有大批的配件出口世界各地。
但是因为燃气产品因世界各地气源成分复杂多变和燃气输配技术程度的影响,对产品评价的方法也是呈多样化态势,一时难以确认孰是孰非,就烟气分析这个指标来讲全球差异很大,一是取样方式不同,二是评价指标不同,造成评价难度加大,更因为许多国家的燃气产品标准完全借鉴别国标准而本国燃气组分和压力等参数不同不能完全应用他国标准。
为此,我就烟气分析和取样方式等方面谈点本人看法,希望能对同行有所裨益。先看取样器外形结构。
一、取样器的外形
1.中国国家标准GB16410-2007中规定的取样器外形
 

使用时将取样器圆环套在试验锅外围距锅底40mm的高度位置,要求取样器环形为水平位置,保证沿圆周与锅外径间隙均匀,燃烧废气由圆环内侧小孔吸入经直管引入烟气分析仪的取样管内进行分析,可以从仪器显示屏上直接读出CO、CO2、O2的数据,然后根据不同国家的计算公式计算出在标准状态下的烟气含量。圆环用紫铜管制造。
 
2.南美地区标准规定取样器
 

要求取样器用不锈钢制造,双层,燃烧废气和水蒸气分离,对焊接要求高,焊接面积大。
欧洲EN30-1-1标准中的取样器
 

 
二、优劣分析
1.中国国家标准GB16410-2007中规定的烟气取样器
国标烟气取样器用Φ12×1的紫铜管制造,其上有48个Φ1mm的取样孔沿圆周均匀分布,根据实验用锅的直径不同而形成系列,对于试验锅对应的燃烧器热负荷也分级较细,尤其取样器与锅外沿的尺寸相对固定,取样时能够完整地将燃烧产物吸入取样器,外界空气和水蒸气不易进入取样器,分析结果相对准确,分析仪器的使用寿命相对会延长,以下表格是国标规定的热负荷与试验锅直径及其加水量的具体数据:
 
 
实测热负荷KW
试验锅的尺寸
加水量KG
锅直径mm
高度
1.1
140
90
0.5
1.1
180
100
0.8
1.4
180
110
1.0
1.72
200
125
1.5
2.08
220
140
2
2.48
240
150
2.5
2.91
260
160
3
3.38
280
175
4
3.96
300
190
5
4.4
320
200
6
4.95
340
210
7
5.56
360
225
8
 
中国标准中规定:烟气中CO的含量≤0.05%(理论空气量α=1时)
 
这种取样器的不足之处是紫铜管长期使用会变形与锅外圆的间隙有变化而不均匀。需要一定时期内对取样器外形用整形方法修复,对于非圆形燃烧器和加热器具的取样不适用。
对燃气BBQ、燃气取暖器、燃气空调、燃气冰箱等燃气用具取样方式要根据产品从新设计取样装置,
 
2.欧洲E30-1-1标准和南美标准中规定的取样器
欧洲和南美的取样器是个半封闭的罩形结构,烟气通道和水蒸气通道隔离,取样原理采用我国燃气热水器的方式,也是按照热负荷的分级系列化制造,但是分级较少,不同热负荷的燃烧器用锅直径和加水量有相同的情况,这种取样器结构和制作复杂,消耗材料多,笨重、造价高,对于系列化的结构尺寸不完整,焊接要求高且难以保证,特别对于小功率燃烧器来讲高度尺寸显然不合理,甚至会将火焰全部包容在取样器内,造成二次空气无法进入,随着使用时间增长变形也越来越大,焊接应力致使修复困难。
 
A 沙特阿拉伯试验锅尺寸、加水量与热负荷的关系一览表
 
实测热负荷KW
试验锅的尺寸
加水量KG
锅直径mm
高度
1.5
180
120
2
1.89
200
130
2.8
2.26
220
140
3.7
2.65
240
150
4.8
3
260
160
6.1
3.6
280
170
7.7
4.02
300
180
9.4
4.02
320
190
11.4
 
 
B 俄罗斯试验锅尺寸、加水量与热负荷的关系一览表
 
实测热负荷KW
试验锅的尺寸
加水量KG
1.16-1.64
220
3.7
1.65-1.98
240
4.8
1.99-2.36
260
6.1
2.37-4.2
260
6.1
4.2
300
9.4
 
 
俄罗斯燃气具烟气中CO含量标准
测试编号
炉头
所用气体
旋阀手柄位置
CO浓度最大值
1
单独一个炉头
每一种实验气
完全打开
0.10
2
单独一个炉头
每一种实验气
与标称热负荷1/2的位置
0.15
3
单独一个炉头
不完全燃烧的界限气
完全打开
0.15
4
所有灶台炉头和烤箱架同时操作
每一种实验气
完全打开
0.20
5
单独一个炉头
其中一种实验气
完全打开
0.20
 
 
对于南美地区整机烟气测试的取样器则结构如下图:
 
     这个整机烟气测试烟气取样器要根据产品的外形结构设计制造,比较费料和不好存放。
 
实际上,只要严格控制每个燃烧器的CO含量就可以完全控制整机的CO含量,对于按照热负荷对测试容器分级本人认为没有必要分的很细,因为实际使用中用户的容器不可能按照国家标准那样选择,检验的目的是为了控制CO的排放,适当分级完全可以满足试验需求。
    这个整机测试取样器因为与烤箱整机规格配合要求较高,如果不匹配将严重影响测试结果的准确性,如间隙偏大会造成新鲜空气混入取样器致使O2含量居高不下,CO2含量很低,完全不符合燃烧理论产物的成分,测试结果当然不准确。正常情况下CO2含量在5%以上,O2在15%以下,当使用这个取样器时曾出现CO2含量在0.5%,O2在20.5%的不正常情况。显然是不正确的。
 
纵观当前国际所有燃气具标准,中国国标分12个规格,要12个规格的试验锅和取样器,有点太细,南美分为8个规格,而俄罗斯只有4个规格。分级太细对制造商检验会无形中增加了工作量,分级太粗会影响测试的准确性, 我国标准2007版以前是有独特之处的,在2007版标准中除增加了烤箱部分内容外,又抄袭了一些国外标准,本人认为没有必要,因为我国的燃气具行业经历过从无到有,从小到大的快速发展过程,形成了自己的一套标准体系,没有必要随着国外标准走,因为通过20多年的发展,我们在燃气具的研发、制造方面已经赶上甚至超过欧洲发达国家,比如在人工煤气、沼气、油制气等燃气应用中像德国已经认为太复杂退出此类燃气应用的研究,在控制元件如温控阀的开发制造和品质提升方面讲其控温精度和耐高温环境的品质上已经远远高于世界名牌企业,如SABAF、COMPRECI、英维思等品牌,我们在20多年的时间里走完了欧洲100多年的路程,我们有底气树立自己的标准。
本人认为烤箱烟气取样器分为6个分级就可以,即1kw、2kw、3kw、4kw、5kw、6kw 这样既可以减少测试设备数量又可以满足测试评价的需要。