海拔对燃具燃烧性能的影响分析

针对海拔对家用燃气灶和家用燃气快速热水器燃烧性能的影响,分别在昆明市和天津市进行了燃气灶和燃气热水器燃烧性能试验,提出实测热负荷理论偏差、实测热负荷近似理论偏差计算公式。高海拔地区燃具实测热负荷下降,与低海拔地区相比,实测热负荷实际偏差与实测热负荷理论偏差非常接近,二者相对误差的绝对值小于4%。实测热负荷理论偏差主要与试验地点的环境压力、环境温度有关。与低海拔地区相比,高海拔地区试验中,天然气燃具实测热负荷偏差为-10.90%,液化石油气燃具实测热负荷偏差为-10.43%;高海拔地区燃气灶CO体积分数由于试验用锅不同而存在偏高或偏低的现象,燃气热水器CO体积分数均偏高;高海拔地区燃气灶NO_x体积分数下降比例均超过50%,燃气热水器NO_x体积分数下降比例在50%左右。海拔对燃具实测热负荷、污染物排放量均有较大影响,因此在高海拔地区使用燃具,应充分考虑海拔对燃具燃烧性能的影响。     

以天然气掺混沼气作为气源的燃气灶燃烧试验

将重庆地区管道天然气作为基准气,掺混典型组成的沼气(认为甲烷体积分数为60%,二氧化碳体积分数为40%)作为置换气。试验分析沼气掺混比(置换气中沼气体积分数)的变化对家用燃气灶性能、排放特性的影响。沼气的掺混比宜控制在16%以下,燃气灶燃烧稳定,实测折算热负荷、热效率虽然有所下降,但符合GB 16410—2007《家用燃气灶具》的规定,一次空气系数、烟气中一氧化碳、氮氧化物的体积分数也满足标准要求。     

LNG与管输天然气互换性的实验研究

利用管输天然气掺混乙烷形成配制气模拟LNG的方法,测试了3种不同结构型式的家用燃气灶在不同的管输气与配制气掺混比例下燃烧性能的变化情况。随着配制气掺混比例的提高,燃气灶的热负荷增大,热效率降低,CO排放量的变化规律随灶具结构型式而异。天然气互换性问题的解决需要同时从气源和燃具两方面进行。     

家用燃气灶燃用掺氢天然气的实验研究

采用实验方法,研究掺氢比对家用燃气灶(采用大气式燃烧器)的燃烧工况、热负荷、热效率与污染物排放量等的影响。随着掺氢比增大,火焰内锥逐渐变短,火焰逐渐变硬,未出现脱火、离焰、黄焰等不正常燃烧现象。当掺氢比为0%、10%时,未检出熄火爆鸣。当掺氢比达到20%后,家用燃气灶出现轻微的熄火爆鸣。随着掺氢比继续增大,熄火爆鸣出现的次数与最大声压级也逐渐增大,但仍满足GB 16410—2020《家用燃气灶具》表2的熄火噪声等效声级小于等于85 dB的规定。随着掺氢比增加,实测热负荷逐渐降低。与掺氢前相比,掺氢比为20%、30%时,热负荷分别下降10.4%、11.4%。家用燃气灶实测热效率随掺氢比增大而降低。当掺氢比小于等于20%时,家用燃气灶实测热效率虽然随掺氢比的增大保持下降趋势,但幅度很小。当掺氢比大于20%后,家用燃气灶实测热效率的下降速率显著增大。烟气中一氧化碳的体积分数随掺氢比增大而减小,氮氧化物的体积分数变化不明显。家用燃气灶燃用掺氢天然气时,掺氢比宜低于30%。     

民用燃气热水器对掺氢天然气的适应性研究

天然气管网掺氢已成为各国公认的迈向低碳能源体系的重要技术路径,世界多国都已开始天然气管网掺氢示范工程的建设.而氢气掺入天然气管网的首要条件是必须确保民用燃具正常工作而不出现安全、效率和污染物等方面的问题.本文首先确定以掺氢天然气为基准气时的界限气组分,并对以此基准气为设计气源的热水器进行实验测试.实验结果发现,掺混氢气后热水器热负荷和排烟温度均略有下降,热效率有所提高,CO排放量大幅降低,NOx排放量略有减少;当热水器以天然气为气源工作时,各项指标均满足要求,且未出现不稳定燃烧现象,验证了以掺氢天然气为基准气设计的热水器对天然气有着足够的兼容性;当热水器以界限试验气为气源工作时,均未出现黄焰、回火、离焰等不稳定燃烧现象,验证了以掺氢天然气为基准气设计的热水器具有良好的稳定性和适应性.     

氢气与城镇天然气掺混的互换性分析

以某工业园区天然气管网掺混氢气工程为例,基于燃气互换性理论,分别采用华白数法、A. G. A指数法、Weaver指数法分析氢气-天然气掺混气置换12T天然气时适宜的氢气掺混比,对工程项目建设提出建议。结果表明:以12T天然气为基准气,以氢气-天然气掺混气为置换气,最大氢气掺混比以华白数法的计算结果 29.60%为主,参考A. G. A指数法计算结果 31.00%,再根据Weaver指数法校核黄焰指数的可互换范围,确定最大氢气掺混比为29.60%。在适当留有安全裕量的前提下,理论上适宜的氢气掺混比为20%。在工程项目实施前,须对各类型燃烧器进行掺混气燃烧试验,测试氢气掺混比达到20%时燃烧器的各项燃烧特性指标,确保其符合国家相关规定。在天然气管网中掺混氢气时,应分期实施,逐步提高氢气掺混比至20%。     

基于昆明基准大气压力高海拔燃具热负荷计算

基于K-means聚类算法,确定昆明基准大气压力为81.1 kPa。提出昆明实测热负荷和昆明实测折算热负荷的计算公式。昆明实测热负荷与实测热负荷计算结果相同,昆明实测折算热负荷比实测折算热负荷低10%左右。昆明实测折算热负荷与昆明实测热负荷比较接近,两者偏差为4%～7%,实测折算热负荷与实测热负荷偏差为16%～19%。在燃具铭牌上标注标称额定负荷、昆明额定热负荷,表明燃具在不同使用环境的额定热负荷,以利于用户准确选择燃具。     

铝合金燃烧器液化石油气燃气灶性能实测

针对液化石油气家用燃气灶,提出将铸铁材质的引射器、燃烧器头部改用铝合金材质。对采用两种材质燃气灶的关键位置温升、热效率、折算热负荷进行了实测计算。采用铝合金材质时,引射器、燃烧器头部温升较高,但其他部位的温升未受影响,未对燃气灶的热效率、折算热负荷产生不良影响,折算热负荷仅有小幅下降。     

红外线与大气式组合燃气灶的性能试验

对红外线与大气式组合燃气灶、大气式燃气灶的性能进行试验研究并对比分析,探讨2种燃气灶在达到基本相同加热能力的前提下,热负荷、热效率、一氧化碳排放量、氮氧化物排放量实测结果。红外线与大气式组合燃气灶具有高热效率、低污染排放的特性。     

家用燃气快速热水器低NO_x燃烧技术

介绍可有效降低家用燃气快速热水器氮氧化物排放量的浓淡燃烧技术、全预混燃烧技术、水冷型低氮氧化物燃烧技术的原理以及相应的低氮氧化物燃烧器。     

燃气采暖热水炉星级产品分布分析

依据CGAC—G1—2022《家用燃气器具星级产品认证规则》,统计燃气采暖热水炉(简称燃气热水炉)的星级产品分布和质量特征指标限值分级占比，并进行分析。结果显示：对于星级产品分布，非冷凝式燃气热水炉(简称普通炉)以四星级产品居多，冷凝式燃气热水炉(简称冷凝炉)以五星级产品略居多。对于普通炉，燃气系统密封性、供暖额定热负荷偏差、极限热负荷时CO体积分数、噪声等效声级的A级限值分级占比接近或超过90%,这些指标的改进空间有限；氮氧化物含量、热效率的A级限值分级占比均低于40%,这些指标的改进空间很大。对于冷凝炉，燃气系统密封性、燃烧系统密封性、极限热负荷时CO体积分数、黄焰和不完全燃烧界限气工况下CO体积分数、噪声等效声级的A级限值分级占比均超过95%,这些指标的改进空间有限；氮氧化物含量的A级限值分级占比低于55%,此指标的改进空间很大。     

空气槽孔燃烧器的研究开发

以理论和实验相结合的方法,对空气槽孔燃烧器进行了开发研究,较好地解决了家用燃气快速热水器烟气中CO含量不稳定,小负荷时黄焰、回火,熄火噪音大,表面过热等问题,并以实验样机对燃烧器和热水器整机进行了验证。     

拉萨地区不同灶前压力下燃气灶性能测试研究

为了验证提高灶前供气压力对拉萨地区燃气灶性能的影响,在不同灶前供气压力条件下,对同一台额定供气压力为2 000 Pa的家用燃气灶,分别在重庆和拉萨两地对热负荷、热效率及烟气中污染物体积分数进行了测试比较.灶前供气压力提高到2 800 Pa,能显著改善高海拔环境对燃气灶实测热负荷的影响.在拉萨不同灶前压力下,燃气灶的热效率和烟气中氮氧化物含量达标,烟气中一氧化碳含量超标.     

带余热回收的完全预混中餐炒菜灶试验研究

对带有余热回收系统的完全预混中餐炒菜灶进行设计,将其作为试验对象,在额定热负荷30 kW条件下,确定中餐炒菜灶的最佳过剩空气系数、最佳冷水质量流量及最佳排风机电压。试验研究热负荷对燃烧器热效率、污染物排放量的影响,确定热负荷调节范围。中餐炒菜灶的总热效率分为燃烧器热效率、余热回收热效率。在额定热负荷(30 k W)、冷水质量流量为6 kg/min、排风机电压为3 V条件下,燃烧器热效率随着过剩空气系数减小而增大,烟气中一氧化碳、氮氧化物的体积分数均随过剩空气系数减小而增大。综合考虑相关标准对中餐炒菜灶烟气中一氧化碳体积分数的限值(0. 1%)以及燃烧器热效率,过剩空气系数取1. 038。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、排风机电压为3 V条件下,余热回收热效率随冷水质量流量的增大而增大。由实测结果可知,换热器进出水温差随冷水质量流量的增大而降低。由于试验要求换热器进出水温差应控制在20℃左右,因此将冷水质量流量设定在5 kg/min。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min条件下,中餐炒菜灶燃烧器热效率随排风机电压增大而减小。为保证燃烧器热效率,排风机电压取1 V。在过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min、排风机电压为1 V条件下,燃烧器热效率随热负荷增大而减小,烟气中一氧化碳体积分数、烟气中氮氧化物体积分数随热负荷增大而增大。热负荷在10. 32～33. 04 k W范围内,燃烧器工作正常,无回火、无脱火、无明显黄焰,燃烧器热效率及污染物排放量均满足标准要求,中餐炒菜灶有较宽的热负荷调节范围。     

天然气掺氢输送与应用安全性研究综述

综述国内外掺氢天然气管道输送和终端应用的研究现状,总结天然气管网掺入氢气的主要已知危害和风险,讨论掺氢对终端应用安全性的影响。氢气对输送管道的影响主要来自管材的氢脆现象。对压力较高的管道,氢气的掺入会使钢的断裂韧性减小,加速裂纹扩展,降低疲劳寿命。由于氢气密度小,易扩散,掺氢使气体的渗漏和燃烧爆炸风险增加,且随着掺氢浓度的增加危险程度也逐步增加,泄漏后果的影响需要根据具体的泄漏环境进行分析。掺氢天然气用于家用燃具所造成的主要安全性问题是回火,对于预混式燃烧器,掺氢极限主要取决于回火极限,根据实验结果,在不对燃具做改变的情况下,安全掺氢体积分数不宜超过25%。在工业应用中,由于工业燃烧器具有高度多样性的特点,不同类型燃烧器的最大掺氢量各不相同,因此难以对天然气掺氢带来的影响得出普遍结论,也无法对掺氢浓度制定统一标准。掺氢天然气汽车燃料中的氢气体积分数不应高于18%,混合气体中甲烷体积分数过低,将导致功率大幅度下降,若氢气体积分数超过30%,可能出现发动机爆震的情况。     

家用燃具的安装要求及使用环境的影响

一、户内煤气设施对燃具热负荷的影响 燃具的额定热负荷是由燃具前煤气的额定压力来保证的。在区域调压器出口压力一定的情况下,低压庭院管道的布置、用户用气的不均匀性、户内煤气设施(表、旋塞、管道)的配置都影响燃具前的煤气压力。为进一步查清户内设施(表、旋塞和管道)中哪一部分影响燃具前煤气压力波动,我们在户内管道上各点安装了“U”型压力计,对各部分压力的变化以及燃具热负荷的波动进行了测试(如图1)。 炼焦煤气Q,为17.6MJ/m~3,γ为0.469kg/m~3、灶具额定热负荷为20.9MJ/h、热水器的额定热负荷为37.6MJ/h、灶具和热     

气源组成变化时不同火孔型式灶具的性能测试

不同天然气气源供入同一城市燃气管网,造成天然气组成出现变化,使得居民用户燃气灶性能受到影响。以12T天然气家用燃气灶为实验对象,燃烧方式为大气式燃烧,分别选取12台圆形火孔灶具样本和13台条缝形火孔灶具样本,所有灶具样本均为嵌入式灶具,实验室配制10个不同组成的12T天然气样本。实验测试和分析两种火孔型式灶具的热效率、CO和NO_x排放性能,考察其是否满足国家标准。当天然气组成变化时,圆形火孔灶具更易保证热效率和CO排放水平满足国家标准;条缝形火孔灶具虽能保证较低的NO_x排放水平,但会降低灶具热效率并提高CO排放量。     

一种节能、环保的新型热水器-冷凝式燃气热水器

家用燃气快速热水器（以下简称热水器）在我国已基本普及,据不完全统计,现在居民家中使用的热水器已达7000万台左右,国内热水器年产量约1000万台,热水器年总耗气量达170亿m^3年（按热值折算为天然气用量）。由于我国经济高速发展,能源供应日趋紧张,为此,国家行政部门提出要在2010年使主要耗能产品的能耗水平下降20％（相应,烟气CO2排放量也下降约20％）,我国在2007年制定了燃气热水器能效标准。     

天然气组分变化时燃气热水器的性能响应研究

使用管道天然气掺混乙烷、氮气的方法模拟LNG,并配制不同比例管道天然气与LNG的掺混气,对上海市场上几种热水器的热工性能进行响应测试.测试结果表明:随LNG比例的增加,热水器负荷增加,热效率下降,CO排放基本处于国标允许的范围内,NOx排放无显著变化.热效率的变化会引起能效指标管理方面的混乱,需引起重视.     

家用燃气壁挂炉居民用户用气规律研究

以北京市某天然气调压站所供安装家用燃气壁挂炉的居民小区为例,通过数理统计方法得到家用燃气壁挂炉居民用户的用气指标以及月、日、时高峰系数,探讨了日平均用气负荷与日平均气温的关系,对二者进行了回归分析。