燃烧学论文-李立远-3008201289

预混燃烧技术的实际应用价值报告人: 李立远

学号:3008201289

在诸多燃气具设备中,燃烧技术的优劣是衡量该类产品技术成熟与否的一个重要尺度。预

混技术作为燃烧技术的一个关键组成部分，在一定程度上决定了燃烧效率和换热效率，并保证了产品各项技术指标。因此在燃气具技术中,预混燃烧技术有着举足轻重的地位,是燃烧技术领域的重要内容。

预混燃烧技术的产品应用原理

最早的燃烧方法是简单地将燃气在火孔处点燃，燃气和空气不混合．燃气燃烧所需要的氧气依靠从周围的空气中扩散得来．这是一种扩散式燃烧方法。在此

类燃烧过程中，燃气与空气发生物理接触后进行燃烧时，氧气分子只能通过扩散

运动参与燃烧燃烧的强度主要取决于氧气分子的扩散速度。扩散式燃烧方法易点

火，无回火，燃烧稳定但是对于需要氧气较多的常用高热值燃气如天然气．液化

石油气等，仅依靠介质分子扩散能力较为有限的层流扩散，则难以达到完全燃烧

的目的并且燃烧温度偏低．使得烟气指标尤其是CO的含量偏高．也容易形成积

碳和煤烟，因此不适宜应用在家用燃气具产品之中。

随着燃烧技术的不断发展进步．预混燃烧技术逐渐进入燃烧技术领域。预混燃烧方法是将空气按照一定比例预混到燃气当中．形成均匀的可燃性混合气

体．同时在结构上对混合气体流经通道做出特定的导流，混合、增压等技术措施，

使得混合气体以一种固定空燃比状态在火孔稳定燃烧达到充分燃烧提高燃烧温

度，降低烟气指标提高燃烧效率等一系列技术目的。

预混技术的出现，使得燃气燃烧技术得以长足发展。预混燃烧技术可以分为部分预混燃烧和全预混燃烧两种二者的区别在于预混程度的大小。

部分预混燃烧方法能够充分利用燃气动能，预混空气，改善层流扩散的燃烧不完

全状况一次空气供给稳定．具有燃烧完全、火焰短，加热强度较大等优点。全预

混燃烧则称为全次预混空气燃烧技术上更为合理。其引射原理与部分预混燃烧方

法相同。燃烧在瞬间完成，形成稳定高温区热效率高。其火焰极短附着于燃烧表

面，故称“无焰燃烧”

此类燃烧结构亦能反作用于燃烧效果使热量充分对流，并形成红外光辐射，热效率更高。对家用燃气具产品而言．目前应用预混燃烧技术较为普遍的是燃气

灶具和热水器

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预混燃烧技术在灶具产品上的应用

在现有的一般灶具产品中，引射型

大气式燃烧方式比较通用，这是一种

完全意义的部分预混燃烧方法，喷射

燃气利用动能较大的高速紊流作用，

在引射管内形成轴向旋流，通过扩散

作用混合一次空气．在燃烧盘、火盖

形成稳定的可燃性混合气体。

部分预混燃烧技术在灶具产品上

的应用，使得预混技术得以大范围推

广，

但是也存在着～些缺点。比如喷嘴燃气流轨迹必须重合于引射管的中心线

否则预混效果不佳且混合气体不能以一种稳定的流态和固定的空燃比参与燃烧。此外，部分预混使得燃烧不得不依赖二次空气的大量补充由此在内外焰部位易生成NO 气体，同时生成的烟气量较大热损耗大，影响换热效率。

全预混燃烧技术在灶具产品也得到应用，以红外线燃烧器灶具为出色代表。红外线燃烧器灶具采取改进引射管结构、充分提供空气供给的方式。在混合腔一次混合空气系数约为0.8，燃烧结构由数量巨大的陶瓷细孔状火孔组成，混合气体在燃烧面剧烈充分燃烧，不需要二次空气因而热量集中，烟气较少，燃烧温度高。其形成的无焰热流温度可高达1 1 00C ．表面红化，约40％的热量以波长较长，易于被分子吸收的红外线辐射加热,换热效率得到极大提高。

预混燃烧技术在热水器产品上的应用

在燃气热水器产品中，由于燃烧器结构的较大差异和热水器工作的复杂性对于燃烧的要求更高，但与灶具产品的预混燃烧技术比较而言热水器产品预混燃烧技术有共通之处，具体表现为部分预混燃烧技术。

热水器燃烧器总成可为半密闭式和全密闭式，这两种燃烧器对二次空气的要求有差别，全密闭式较之半密闭式燃烧器，二次空气的补充完全依赖风机强制鼓风，因此燃烧工况受风量供给的牵制比较明显。在燃烧过程中．必须考虑燃气与二次空气的混合比例处于合理区间协调燃气流量和二次空气流量，使其呈现一定的匹配关系。

多年以来部分预混燃烧技术在热水器产品上的应用占据着统治地位，一方面是由于热水器燃烧工作的复杂，特殊性强另一方面．则是全预混燃烧技术在热水 器产品的应用难点尚多还处于技术不成熟的起步阶段。从最新的行业资讯看，现有的全预混式热水器一定程度上颠覆了传统热水器的燃烧系统，而突出体现在”

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空～燃”混合、供给模块，其关键技术难点在于空～燃”全预混装置和全预混燃烧器以及搭配调节整个系统的水、燃气、空气工作的控制系统，藉此实现按比例均匀预混燃气和助燃空气的无级调节的理想的热水器燃烧工作状态。

预混燃烧技术的发展方向

纵观预混燃烧技术在燃气具产品上

的发展现状，部分预混燃烧技术应用较

早，技术难度较小．在燃气灶具热水器

产品中已经处于成熟阶段，几十年来一

直主导着燃气产业，并且由于其科学的

预混方法．给燃气燃烧带来了一定程度

的技术改进,较之扩散式燃烧法,燃烧效率、温度要求排放指标等均得到大幅度改善。但是，从现有的部分预混燃烧技术产品成果和开发思路看，部分预混燃烧技术赋予产品燃烧效率的提升空间已相当有限，尤其是灶具产品，热效率仅维持在55％左右，且凭借现有技术状况，难以实现新的突破。

随着“节能环保”的呼声日益高涨，全预混燃烧技术日趋走入燃气具关键技术领域。全预混燃烧技术本身燃烧效率高，能量利用率高，尽管技术实现难度较大技术成本较高，但是其给燃气具行业燃烧效率带来的革命，以市场上新近出现的部分代表性产品为例。华帝做为国内燃气具制造商巨头之一，在2009年底隆重推出净燃聚能燃气灶，引起强烈的市场反响。该新型灶具就是全预混燃烧技术的附体，净燃聚能燃气灶利用了全预混燃烧原理，燃气和空气充分配比混合,碳燃烧得到热能的较大部分转化为红外线，并以红外光波辐射传递为主的形式对锅体进行加热，热效率提高到近70％，并且CO ．NOx 等排放指标远低于国家标准要求。

国内另一家燃气具知名企业生产的全预混

燃烧热水器，则在燃气热水器产品中独占鳌头。

该类产品采用新型空-燃比例阀和预混风机组

合控制方式将燃气和空气一次混合，在全封闭

预混燃烧装置内完全燃烧，燃烧强度大换热效

果好,CO ，NOx 等烟气排放也完全达标。

预混燃烧技术的应用难点和突破点

预混燃烧技术的应用就燃烧学理论而言，存在着一些难点和突破点，主 要体现在两个方面：一是预混结构的创新．二是燃烧结构的创新。

预混结构以引射管为主，引射管决定了一次空气系数，因此引射管对预混燃烧至关重要。引射管的长度,两端开口直径，管身减速段稳流段等结构特征，对

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