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1、-燃气燃烧技术与设备-Chap10-第 22 页第十一章 民用燃气用具第一节 家用燃气具一、燃气灶具 燃气灶具的分类 表11-1 类别定义采用的燃烧器基本性能指标备注家用灶单个燃烧器标准额度热流量小于5.23kW的灶大气式燃烧器两眼和两眼以上的家用灶必须有一个灶眼的热负荷不小于3.5kW；台式灶效率大于55%、嵌入式灶效率大于50%每个燃烧器头部应装设熄火保护装置中餐炒菜灶单个燃烧器标准额度热流量小于60kW的炒菜灶大气式燃烧器，强制鼓风式扩散燃烧器大锅灶单个燃烧器标准额度热流量小于80kW的灶、锅的公称直径不小于600mm大气式燃烧器，强制鼓风式扩散燃烧器家用烘烤器标准额度热流量小于5.82
2、kW的烘烤器大气式燃烧器表面无大面积焦痕；内部无夹生。家用烤箱标准额度热流量小于5.82kW的烤箱大气式燃烧器表面无大面积焦痕；烤箱内温差小于20；烤箱中心升温到200时间小于20min家用烤箱灶家用灶与家用烤箱的组合大气式燃烧器同家用灶和烤箱。保持通风良好家用饭锅焖饭的最大稻米量小于4L、标准额度热流量小于4.19kW的饭锅大气式燃烧器不夹生、不烧焦；米饭中心温度在80以上；热效率大于50%。图11-1 家用双眼灶1进气管；2引射器；3盛液盘；4分气盘；5大火盖；6中心火盖；7锅支架；8喷嘴；9旋钮；10控制器；图11-2 直火式燃气烤箱1进气管；2恒温器；3燃气管；4燃烧器；5喷嘴；6阀门
3、；7点火电极；8点火辅助装置；9压电陶瓷；10旋钮；11空气加热器；12内箱；13托盘；14托网；15恒温器的感热元件；16绝热材料层；17排烟口；18温度指示器；19拉手；20烤箱玻璃；21门；22烤箱腿；二、燃气热水器与采暖炉热水器能效等级 表11-2 热水器类型负荷率(相对于额定热负荷)最低热效率(%)能效等级123供热水型100%96%88%84%50%不低于额定热负荷时效率2个百分点不低于额定热负荷时效率4个百分点采暖型100%94%88%84%50%不低于额定热负荷时效率2个百分点不低于额定热负荷时效率4个百分点两用型采暖100%94%88%84%50%不低于额定热负荷时效率2个百
4、分点不低于额定热负荷时效率4个百分点热水100%96%88%84%50%不低于额定热负荷时效率2个百分点不低于额定热负荷时效率4个百分点图11-3 快速式燃气热水器工作原理1外壳；2换热器；3燃烧室；4点火针； 5燃烧器；6水量调节阀；7水-气联动装置；8气量调节阀；9电磁阀；10点火控制器；(一)燃气热水器图11-7 封闭式容积热水器1燃气进气管；2燃气阀门装置；3燃烧室；4回流管；5热交换器；6储水箱(大)；7恒温器；8出水口；9出水阀；10火焰检测装置；11电气点火装置；12支脚；13主燃烧器；14排水阀；15储水箱(小)；16给水阀；17减压逆止阀；18安全排气罩；19排气筒； 图11
5、-8 配有快速生活热水系统的采暖热水两用炉1采暖回水接口；2生活冷水进口；3板式换热器；4生活热水出口；5采暖出水接口；6补水阀；7水泵；8膨胀水箱；9内循环进水管；10燃气进口；11内循环出水管；12点火针和熄火保护；13燃烧器；14换热水箱；图11-10 带生活热水储水罐的壁挂炉1风机；2主换热器；3燃烧器；4循环泵；5膨胀罐；6燃气电磁阀；7三通阀；8生活热水罐；9生活热水出口；10加热盘管；11冷水进口；12热水龙头；13采暖供水；14采暖回水；15燃气进口；16采暖循环图11-9 烟管式燃气两用炉1平衡式烟道；2风机；3风压开关；4管壳式换热器；5温度传感器；6燃烧器；7点火电极；8
6、温度传感器；9燃气电磁阀；10燃气喷嘴；11生活热水加热盘管；12安全阀；13自动排气阀；14闭式膨胀罐；15火焰检测电极；16循环泵；17控制器；18采暖供水；19生活热水；20燃气手动关闭阀；21冷水；22采暖回水；第二节 商业燃气具商业燃气具系指在宾馆、食堂、餐馆等厨房中广泛使用的炊事用具，产品设计多根据用户使用要求决定，品种繁多。图11-11 强制鼓风式中餐灶1燃气进气管；2燃气-空气联动阀；3燃烧器；4耐火炉墙；5进水管；6排污管；7水槽盖板；8烟道；9空气管道；一、中餐炒菜灶 强制鼓风中餐灶的性能参数 表11-3 名称型号额定热负荷(kW)配置风机主火总和电压(V)功率(kW)鼓风
7、单炒单尾ZCR(T,Y)1-28/28AX28282200.25鼓风双炒双尾ZCR(T,Y)2-28/56AX28562200.5鼓风三炒三尾ZCR(T,Y)3-28/84AX28842200.75图11-12 大锅灶1燃气进气管；2燃烧器；3进水管；4烟道；5水槽盖板；6观火孔；7排污管；8耐火炉墙二、大锅灶大锅灶的性能指标 表11-4 型号外形尺寸(长宽高)功率(kW)进气接口(英寸)进水接口(英寸)排水接口(英寸)配备燃烧器DZT660(26英寸)1100mm-1150mm-800mm10.61.53/428”DZT710(28英寸)1200mm-1150mm-800mm141.53/4
8、210”DZT760(30英寸)1200mm-1150mm-800mm281.53/4213”DZT1020(40英寸)1500mm-1400mm-800mm2823/4213”双引射管三、蒸箱图11-13 单门蒸箱1进水管；2进气管；3除垢器；4蒸汽发生室进气管；5平衡水箱；6浮球；7上箱体；8烟道；9蒸汽发生室；10火管；11被加热水管；12排管式燃烧器；13排水管；图11-14 蒸汽发生室的结构1进水口；2燃烧器；3水管；4蒸汽发生室；5蒸汽出口；6烟管；7燃烧室；第三节 民用燃气用具的工艺设计一、 关于工艺设计的几个问题在使用额定压力的基准气情况下，燃具在单位时间内放出的热量称为燃具的
9、热负荷，单位用kW表示。 (11-1)式中 燃具热负荷(kW)； 被加热物质的质量(kg)； 被加热物质的比热(kJ/kg.)； 、被加热物质的初温和终温()； 升温所需要的时间(h)；燃具的热效率(%)；安全系数，。 (11-2)式中 固体的熔融量(kg)； 固体的熔解热(kJ/kg)； (11-3)式中 液体的蒸发量(kg)； 液体的气化潜热(kJ/kg)；燃具的热效率是指有效利用热占燃气总放热量的百分比，即 (11-4)式中 燃具的热效率(%)； 有效利用热(kJ)；燃气的总放热量(%)；燃具的热效率是燃烧过程和传热过程的综合效率，它是燃具能量利用的经济性指标。 各种燃具燃烧室热强度 表
10、11-5 燃具种类燃烧室容积热强度(kW/m3)103燃烧方式燃烧室深度或高度(从燃烧器到水管群的距离)(mm)燃烧室壁状况浴盆热水器立式1.1632.326部分预混100150水冷铜壁(水/自然循环)卧式1.1631.744部分预混150350水冷铜壁(水/自然循环)热水器小型快速0.2330.349扩散式火焰长度的57倍或150350水冷铜壁(水/强制循环)小型快速2.333.49部分预混火焰长度的47倍水冷铜壁(水/强制循环)大型容积1.1631.744部分预混70100水冷铜壁(水/自然循环)采暖炉大型热交换式0.581.16部分预混150200侧壁为铁或耐火材料，顶部为空冷式铁壁辐射
11、板式3.497.0部分预混耐火材料烘干机0.350.58部分预混300400空冷式铁壁工业燃烧炉3.494.65鼓风式耐火材料大型烤箱灶部分预混2835(顶部燃烧器到灶面板)顶部为水冷式铜壁或铝壁小型燃气锅炉1.1631.744部分预混水冷式铁壁图11-15 液体的加热方法(a)直火锅加热；(b)立式火锅加热；(c)浸管加热；(d)水管加热；(e)浸没燃烧加热二、民用燃具的检验与使用燃气用具的额定燃气压力 表11-6 燃气种类燃具种类人工煤气天然气液化石油气5R、6R、7R4T、6T10T、12T19Y、20Y、22Y低压(kPa)1.01.02.02.8中压(kPa)10或3010或3020
12、或5030或100(2) 测试用燃气 在国家标准GB/T 13611-2006城镇燃气分类与基本特性中，给出了各种燃气的测试用气组成。其中0为基准气，1为黄焰和不完全燃烧界限气，2为回火界限气，3为脱火界限气，详见表11-7。 GB/T 13611-2006中的测试用气 表11-7 类别试验气体积组成%比重热值(MJ/Nm3)华白数(MJ/Nm3)燃烧势HiHsWiWsCp3T0CH4: 32.5；空气：67.50.85511.0612.2811.9513.2822.01CH4: 34.9；空气：64.10.84511.8713.1912.9214.3522.92CH4: 16.0；H2：34
13、.2；N2：49.80.5948.9410.1811.5913.2150.63CH4: 30.1；空气：69.90.86610.2411.3711.012.2221.04T0CH4: 41；空气：590.81813.9515.4915.4317.1324.91CH4: 44；空气：560.80414.9716.6216.6918.5425.72CH4: 22；H2: 36；N2:420.55311.1612.6715.0117.0357.33CH4: 38；空气：620.83112.9314.3614.1915.7524.06T0CH4: 53.4；N2: 46.60.74718.1620.1
14、821.0123.3518.51CH4: 56.7；N2: 43.30.73319.2921.4222.5325.0119.92CH4: 41.3；H2: 20.9；N2:37.80.60916.1818.1320.7323.2342.73CH4: 53.4；N2: 46.60.76017.0818.9719.5921.7617.310T0/2CH4: 86；N2: 140.61329.2532.4937.3841.5233.01CH4: 80；C3H8: 7；N2:130.67833.3736.9240.5344.8434.33CH4: 82；N2: 180.62927.8930.9835.
15、1739.0631.012T0CH4: 1000.55534.0237.7845.6750.7340.31CH4: 87；C3H8: 13；0.68441.0345.3049.6154.7841.02CH4: 77；H2: 230.44328.5431.8742.8847.8869.33CH4: 92.5；N2: 7.50.58631.4634.9541.1145.6736.319Y0,1,3C3H8: 1001.55088.0095.6670.6976.8448.22,3C3H6: 1001.47682.7888.5268.1472.8649.420Y0C3H8: 75; C4H10: 25
16、1.68295.12103.2973.3479.6446.31C4H10: 1002.079116.48126.2180.7987.5341.62C3H6: 100;1.47682.7888.5268.1471.8649.43C3H8: 100;1.55088.0095.6570.6976.8448.222Y0,1C4H10: 1002.079116.48126.2180.7987.5341.62C3H6: 100;1.47682.7888.5268.1471.8649.43C3H8: 1001.55088.0095.6570.6976.8448.2 (11-5)式中 折算为标准状态下的基准气
17、(设计用燃气)的流量(Nm3/h)； 试验状态下的干试验气流量(m3/h)； 试验时燃气流量计内的燃气压力(Pa)； 试验时大气压力(Pa)； 试验时燃气流量计内的燃气温度()； 干试验气的相对密度； 基准气的相对密度； (11-6)式中 15、101325Pa、干燥状态下的折算热负荷(kW)； 基准气的低热值(kJ/Nm3)； (11-7) (11-8)式中 折算为过剩空气系数为1时，烟气中的CO含量(%)；烟气样中的CO含量(%)；烟气样中的O2含量(%)；检验室内空气中的CO含量(%)； (11-9)式中 理论干烟气样中的CO2含量(%)；烟气样中的CO2含量(%)；烟气样中的CO含量(
18、%)；燃具表面温度规定值 表11-8 燃 具 部 位燃具种类操作时手必须接触的部位操作时手可能接触的部位操作时手不易接触的部位阀门壳体干电池表面压电元件与导线软管接头热水器四周墙壁或台面温度()家用灶室温+30室温+70室温+110室温+40室温+20室温+50室温+20热水器(快速)室温+30室温+65室温+105室温+50室温+20室温+50室温+2065烤箱室温+30室温+70室温+110室温+50室温+20中餐炒菜灶室温+30室温+65室温+105室温+50室温+20室温+50沸水器室温+105室温+50室温+20室温+5065图11-16 压电陶瓷点火装置四、民用燃具的自动与安全控制
19、装置图11-17 连续电脉冲点火装置a) 可控硅式 b) 电压开关式图11-18 直接关闭式热电偶熄火保护装置1气阀钮；2气阀体；3密封垫；4弹簧；5衔铁；6铁芯；7感应线圈；8高压放电针；9长明火；10热电偶在燃烧过程中，火焰内部会产生大量的正、负离子。当有外加电场施加于火焰时，这些正、负离子便会在电场的作用下定向移动，因此产生电流，称之为“火焰离子电流”图11-21 压差式水-气连锁装置工作原理1节流孔；2水腔(低压侧)；3水腔(高压侧)；4薄膜；5阀杆；6燃气阀；7弹簧；图11-20 火焰离子检验原理与火焰等效电路 图11-22 轴向叶轮式水流传感器图11-23 燃气比例阀所谓比例阀是指
20、燃气流量与输入执行机构的电流或电压大小成正比。图11-24 过热保护(a) (b)图11-25 风压开关工作原理(a) 风机停转(或流量过小) (b) 风机正常运转第四节 民用燃具的通风排气一、用气房间的卫生要求二、用气房间的通风 (11-10)式中 房间换气量(m3/h)； 室内CO2发生量(m3/h)；包括燃具发生量和人体产生的量，见表11-9； CO2允许浓度(%)，取0.1%； 室外空气中CO2浓度，一般取0.03%0.04%。人体产生的CO2量 表11-9 作业程度产生量(m3/h.人)作业程度产生量(m3/h.人)就寝时0.011中作业时0.0330.054轻作业时0.0230.0
21、33重作业时0.0540.084 (11-11)式中 房间换气次数(次/h)； 房间换气量(m3/h)； 房间容积(m3)；三、烟囱(排气筒)的设计燃烧所产生的烟气必须排出室外，排烟方式有自然排烟和机械排烟两种。烟囱的形式根据燃具的结构不同又大致分为半密闭型燃具烟囱和密闭型燃具烟囱。半密闭型燃具指空气进口设在室内，排烟口引向室外。图11-26 单独排烟筒装置示意图1燃具；2安全排烟罩；3二次排烟筒；4一次排烟筒；图11-28 常用风帽形式a)多叶型 b) H型 c) 文丘里型图11-27 安全排烟罩图11-29 烟囱工作示意图 (11-12)式中 烟囱的抽力(Pa)； 、分别为外部空气温度和计
22、算管段中的烟气平均温度()； 大气压力(Pa)； 产生抽力的烟囱高度(m)； (11-13) (11-14)式中 烟道(囱)中烟气的温度降()； 烟道(囱)的平均传热系数(W/m2.K)； 烟道(囱)内表面积(m2)； 进入烟道(囱)处的烟气温度()； 烟道(囱)周围空气温度()；温降为时烟气放出的热量(W)；烟气的平均容积比热(kJ/Nm3.K)；标准状态下通过烟道(囱)的烟气量(Nm3/h)； (11-15)式中 摩擦阻力系数，对砖烟道为0.04，金属烟道为0.02，旧的金属烟道为0.04； 计算管段的长度(m)； 计算管道的直径(m)； 标准状态下的烟气流速(Nm/s)； 标准状态下的烟
23、气密度(kg/Nm3)； 计算管段中烟气的平均温度()； (11-16)式中 包括保证一定出口速度压力损失在内的局部阻力系数之和； (11-17)式中 燃具烟气出口处的真空度(Pa)； 烟囱抽力(Pa)； 烟道、烟囱的抽力(Pa)； (11-18)式中 排气筒的高度(m)； 排气筒上的弯头数目(个)； 从防倒风罩开口下端到排气筒风帽高度1/2处的排气筒总长度(m)； 已知排气筒的水平部分长度(m)； 排气筒的有效截面积(cm2)； 燃具的热负荷(W)；图11-30 U形给排气筒1给气口；2给气筒；3排气筒；4排气口；5燃具；6清扫口；7排水管； (11-19)式中 排烟筒的设计流量(m3/h)
24、； 燃具的热负荷(kW)；图11-31 SE形给排气筒1燃具；2水平风道；3垂直风道；4排气口图11-32 排烟筒安装高度示意第五节 燃气空调一、概述燃气空调系指以燃气为驱动能源的空调冷(热)源设备及其组成的空调系统。各种制冷机运行一小时的污染物排放量 表11-10 制冷机形式SOx(g/kW.h)NOx(g/kW.h)TSP(g/kW.h)灰渣(g/kW.h)CO2(g/kW.h)燃油直燃机1.1690.3380.1384.0312.1燃气直燃机0.290.3170.054.0248.5电动离心式冷水机1.0460.7530.12914.3289.3电动活塞式冷水机1.591.1450.19
25、721.7439.9电动螺杆式冷水机1.160.8350.14315.8320.8电动螺杆式风冷热泵1.691.2160.20923.1468.1电动涡旋式风冷热泵1.571.1330.19421.5435.1图11-33 溴化锂吸收式制冷机的工作流程1冷凝器；2发生器；3蒸发器；4吸收器；5热交换器；6U形管；7防结晶管；8抽气装置；9蒸发器泵；10吸收器泵；11发生器泵；12溶液三通阀；13冷却水进口；14工作蒸汽；15冷却水；16冷却水进口二、直燃型吸收式空调图11-35 自动抽气装置1溶液泵；2抽气管；3引射器；4储气室；5放气阀；6回流阀；图11-34 抽气装置1冷剂分离器；2阻油器
26、；3真空泵；4手动截止阀；5电磁阀；6吸收器泵；图11-36 屏蔽泵1吸入口；2叶轮；3出口；4转子；5屏蔽套；6定子；7轴承；8连接管；图11-37 双效溴化锂吸收式制冷机流程图1高压发生器；2低压发生器；3冷凝器；4蒸发器；5吸收器；6高温热交换器；7低温热交换器；8调节阀；9吸收器泵；10发生器泵；11蒸发器泵；12抽气装置；图11-38 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组流程1高压发生器；2低压发生器；3冷凝器； 4吸收器；5蒸发器；6高温热交换器；7低温热交换器；8溶液泵；9蒸发器泵；10J形管；11疏水器 (a)火管式 (b)水管式图11-39 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的发生器图11
27、-42 直燃型吸收式机组的天然气用量随部分负荷率的变化图11-40 制冷量随冷冻水出口温度的变化 图11-41 制冷量随冷却水进口温度的变化某建筑的设计日逐时空调负荷 表11-11 时刻负荷(kW)时刻负荷(kW)8:00 AM101215:00 PM9849:00 AM108216:00 PM90410:00 AM112217:00 PM76311:00 AM114518:00 PM62612:00 AM98819:00 PM56513:00 PM102220:00 PM61114:00 PM1027两种机组的制冷性能对比 表11-12 部分负荷率(%)A直燃型吸收式机组的COPB电动离心式
28、冷水机组的COP20%1.043.98330%1.364.60540%1.555.21550%1.625.80460%1.636.06870%1.616.21480%1.566.22590%1.486.086100%1.365.804额定制冷量1163kW;天然气耗量84.5m3/h额定制冷量1150kW；用电量198.2kW； 两种机组的逐时用能情况 表11-13 时刻制冷负荷(kW)A直燃型吸收式机组B电动离心式冷水机组部分负荷率(%)天然气耗量(m3/h)部分负荷率(%)用电量(kW)8:00 AM101287%66.4988%165.59:00 AM108293%74.0494.1%1
29、81.210:00 AM112296.5%79.0897.6%191.111:00 AM114598.5%82.1199.6%196.912:00 AM98885%64.2385.9%160.813:00 PM102287.9%67.4788.9%167.514:00 PM102788.3%67.9489.3%168.515:00 PM98484.6%64.6285.6%160.116:00 PM90477.7%56.8478.6%145.317:00 PM76365.6%46.5766.3%123.918:00 PM62653.8%38.0954.4%105.719:00 PM56548.6
30、%34.6749.1%98.220:00 PM61152.5%37.2153.1%103.8三、燃气发动机驱动热泵(GHP)图11-43 GHP工作原理示意图1发动机；2缸套冷却板式换热器；3冷却循环泵；4散热盘管；5余热散热器； 6膨胀阀四通阀；7三通电磁阀；8压缩机；9室内机；10烟气热回收换热器；11四通阀；12烟管； 一些GHP产品的性能 表11-14 制造商单位RinnaiSanyo型号P280P560P710SGP-H280M1G2DGP-H355M2G2DGP-H450M2G2DGP-H560M2G2制冷热能力冷量kW28.056.071.028.035.545.056.0热量k
31、W33.567.084.031.540.050.063.0外形尺寸高mm210021002248长mm1424212014741800深mm8908901000重量kg585890895565805805820电力消耗制冷kW0.821.231.340.71.01.361.36制热kW0.861.291.440.581.121.121.12燃气消耗制冷kW19.739.657.319.722.128.435.2制热kW21.339.853.121.625.332.538.7发动机排量L0.9521.998功率kW7.515.019.06.27.910.012.4压缩机种类涡旋式2台涡旋式4台传
32、动V型皮带冷媒种类R410aR410a充量kg11.519.019.08.5131316运行噪声dB56586256575758允许配管长度m165170制造商单位YanmarMitsubushi Heavy Industry型号YNZP280G1YNZP355G1YNZP450G1YNZP560G1YNZP840G1GCHP450HMTE4GCHP560HMTE4制冷热能力冷量kW28.035.545.056.084.045.056.0热量kW31.540.050.063.095.053.067.0外形尺寸高mm21762135长mm147014701990199029851750深mm80
33、0950重量kg7407409409501270910920电力消耗制冷kW0.570.681.101.171.681.62制热kW0.640.771.161.221.621.18燃气消耗制冷kW20.826.127.438.156.044.354.6制热kW22.026.229.638.657.941.551.9发动机排量L1.0061.6422.1892237功率kW7.59.512.115.022.512.115.0压缩机种类涡旋式压缩机CR5445HVRCR5453HVR传动多楔带多楔带与电磁离合器直结式柔性耦合器冷媒种类R410aR407C充量kg13.814.919.320.635.917.518.0运行噪声dB52545556606061允许配管长度m160125注：1. 制冷能力指室内干球27，湿球19，室外35； 2. 制热能力指室内干球20，室外干球7，湿球6；燃气热泵GHP与电动热泵的性能参数 表11-15 电动热泵(EHP)燃气热泵(GHP)供暖能力(kW)5656供冷能力(kW)6367耗电量(kW)供冷21.81.07供暖18.81.15天然气耗量(kW)供冷43.5供暖46图11-44 目标建筑的空调与采暖负荷GHP与EHP的全年能耗结果 表11-16 上海重庆北京西安GHP耗电量(kWh)7192657765366018耗气量(Nm3)2691