重庆厨房灶芯节能改造技术手册

1）现状诊断

可燃气体的燃烧必须在同氧化剂（空气）混合之后才能发生。按照天然气与空气的混合程度，天然气的燃烧方式分为3种，即部分预混燃烧、完全预混合燃烧和扩散式燃烧。燃烧技术是灶具产品的核心技术，但不等于燃烧方式。燃烧技术是在该3种基本燃烧方式的基础上，对燃气与空气预混的情况，燃气混合墙体的结构及位置的灵活性，火盖及火孔的外观，安全燃烧，提高燃烧工况，提高热效率，降低烟气中的CO、NOx含量指标等诸多条件加以改变发展起来并逐步走向成熟的技术。

传统灶具的工作原理：燃烧前空气和燃气分开，燃气一边燃烧一边与空气进行混合。由于空气中的氧气来不及与燃气进行充分的接触，燃气得不到充分燃烧，火焰温度无法达到最高的状态，故热效率较低、噪声大。随着我国国民经济高速发展，人民生活水平不断提高，餐饮行业也呈现快速发展的趋势。国家发改委2004年发布的《节能中长期专项规划》中提出，到2010年，家用燃气灶热效率需达到60%～65%。近年来，我国燃气灶产业发展迅速，已经拥有美的、华帝、火王、帅康、方太、万家乐、万和、海尔等多个中国名牌燃气灶。发展至今，燃气灶技术并没有达到顶峰。国家燃气用具质量监督检验中心的检测结果显示，目前我国台式燃气灶的热效率普遍为55%～58%，嵌入式燃气灶的热效率普遍为52%～55%，热效率超过60%的燃气灶其比例不到1%，这一现状与日本、美国等发达国家近80%的节能型燃气具的普及率相比差距甚远。因此，对餐饮行业进行节能改造，尤其是对灶具的节能改造有很大的节能潜力和空间。

2）改造方案的选择

燃气灶具在燃气燃烧时所产生的有效热利用率称为热效率，热效率也是灶具研发过程中首要关心的问题。《家用燃气灶具》GB 16410对热效率做出明文规定：台式燃气灶具的热效率不低于55%，嵌入式燃气灶具的热效率不低于50%。而影响热效率高低的因素主要包括燃烧方式、氧气量的供应情况、空气燃气混合比以及均匀程度、热量向被加热体的传递效率等，诸多因素反映到燃气灶具的核心部件燃烧器上。因此判断产品是否节能，可以参考燃烧器的性能。为了提高燃气灶的热效率，科研人员做了大量工作，得到了较多的科研成果，比如，华帝旋转火、氮氧进化器、红外线聚能灶、方太双管道进气、均焰弧技术、万和聚能内燃火等，这些技术均能将效率提高到55%以上。提升产品节能性能的途径主要有以下几种。

①对燃烧器的燃烧方式改进。虽然是采用传统的燃烧系统，但采用红外线燃烧方式，依靠热辐射来提升热流量，由于燃烧器燃烧时发出的辐射红外线具有较强的穿透力，并能激发水分子发生共振，将热量均匀地渗透到被加热物的核心深处，使炉具加热效果均匀，提高节能效果，同时也降低了烟气污染。远红外燃气灶在国内市场中出现已经有十几年时间。最初采用陶瓷材料制作成燃烧辐射板，但由于陶瓷材料固有的脆性，使陶瓷燃烧辐射板在使用过程中经过反复冷热交变后，容易出现裂纹，影响辐射板使用寿命。与陶瓷材料相比，金属的刚性更强、脆性小，可靠性更强，同时也可以较大程度提高燃气灶具的热强度和热流量。因此金属材料的辐射板也应用于远红外燃气灶及普通燃气灶中。

②通过对燃烧器的改进，使灶具与炊具底面形成良好配合，在功率扩展和气体混合方面进一步提高，使灶具达到高效节能的效果。这种燃烧器包括外套管和插入其中可伸缩移动的内套管。外套管与分火盖、分火盖支撑体连为外套管组合件；内套管上套有复位弹簧，由外套管组合件、内套管复位弹簧组成的多个伸缩式柱状组合体均匀分布固定连接在下限位板上。外套管组合件穿出上限位板，下限位板与连通体固定连接，在内套管下方的连通体上装有与内套管数量相同的燃气喷嘴，燃气喷嘴的位置与内套管上下对应。

③采用升降式燃烧器后，其柱头组合燃烧器可自动升降，时刻保持不同炊具底面与火焰之间的最佳受热距离，使热效率得到提高，最高可达到70%左右。同时进行风门混气调节，而且根据需要燃气的压力、质量、热值进行手动调节，以便得到较好的燃烧效果。有的品牌还同时增长了提高热效率的辅助性措施，如增加防热辐射墙设计和蓄热防风燃烧室锅架的独特设计。这样尽可能减小了火焰与室内空气的接触，减少了热损失。

3）主要技术

（1）预混技术

燃烧前向燃气中通入一定比例的空气，使燃气和空气在燃烧前充分混合再进行燃烧，可将火焰温度提高到1 500℃，提高了火力。传统燃气灶具与利用预混技术灶具的对比情况，如图7.29所示。

图7.29　传统燃气灶具和采用预混技术的燃气灶具工作对比图

（2）聚能燃烧技术

虽然预混技术可以让燃气完全燃烧，但是受到锅的受热面积和受热速度的限制，燃烧的热量无法被锅完全吸收，大量的余热从锅的侧翼和烟道跑出。因此，通过改变灶体、灶腔结构，运用聚能板将余火截留下来再利用，即让火焰在灶腔中燃烧时间延长。在燃烧之前，燃气与空气实现全部预混，燃烧需要的空气全部通过低压燃气的能量引射吸入到燃烧器腔体内，并经过充分混合，燃气—空气的混合物在金属蜂窝体中间进行燃烧。约50～60秒后，当板面温度800～900℃时达到平衡进行辐射传热，将燃烧得到的热能转化为红外线，并以红外辐射传递为主的形式对锅体进行传热。聚能锅支架设计使锅支架与金属板燃烧器的凹面结构形成一个整体聚能凹面，扩大了聚焦效果，将热量集中在锅的底表面进行加热，将散失的热量又聚合起来反射给锅底吸收，大大减少热量的物理损失，使热效率得以提高。传统灶具与利用聚能板反射技术灶具的对比情况如图7.30所示。(www.xing528.com)

图7.30　传统燃气灶具和采用聚能燃烧技术的灶具工作对比图

（3）内燃火技术

将整个燃烧系统置于灶具内部，形成环岛型集热式聚能燃烧室，热量被强制集中在燃烧室内，防止火焰受到外界气流影响，从而提高热能利用率。同时，采用上进风设计，可使燃烧室下部空间形成涡流式负压，新鲜空气在负压作用下不断补充进来，不仅保证燃烧充分性，更可预热燃烧所需的二次空气，进一步提高热效率。普通燃气灶和内燃火燃气灶系统对比如图7.31、图7.32所示。普通燃气灶采用一般灶头，开放式燃烧，烟气热量易于流失，热效率不高；内燃火灶头采用下嵌式灶头，内嵌式燃烧，双层缓冲隔热墙，热量不易流失，热效率更高。

图7.31　普通燃气灶系统图

图7.32　内燃火燃气灶系统图

（4）变频鼓风燃烧技术

通过两个外环引射管将外环燃气引入，加上鼓风机强制输送空气，使外环燃气最大限度补充空气，再经辐射板密集的出火孔达到外环红外辐射的目的；内环采用低压引射，使内环不强制鼓风也能实现大气式火焰完全燃烧，并且通过将鼓风机与灶具开关中的无极调速器电连接，在控制燃气流量的同时控制鼓风机的鼓风量，实现同步变频鼓风。这种燃烧器与普通低压引射燃烧器相比，火力可提高30%以上，燃烧效率达到70%以上，废弃CO和NOx几乎为零，达到节能目的。

（5）采用A⁃tecH高效炉头

采用A型出火方式和内圈高度比外圈低的造型，以形成盆地形聚能火圈，炉架凸点工艺，有效减少锅底与炉架的接触面积，避免了热能由锅底向炉架及外方流失等设计。

（6）其他技术

包括点火、传火的顺畅性，燃气泄漏意外熄火时的保护措施，灶具的清洁卫生等。在点火方面各大厂家广泛采用的是脉冲点火技术，更安全，成功率更高；在熄火保护方面，离子熄火保护技术以及闪速热电偶熄火保护技术均有较好效果，尤其是前者，意外熄火时，0.1秒感应，迅速关闭气源，有效防止燃气外泄。灶具清洁一直是清洁人员较为头痛的问题，介于此，灶具产品更多采用更易清洗的面板材料，以及采用特殊火盖设计，防止汤水堵塞火孔，并且在各部件连接处采用凸边设计，防止溢液流入灶体内部。国家标准《商用燃气灶具能效限定值及能效等级》GB 30351规定了炒菜灶、大锅灶蒸箱的能效等级，节能改造应选用能效等级2级及以上的产品。