1、燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性研究摘要 现大气试中餐炒菜灶存在热效率低、燃烧不完全、燃烧噪声大等不足。按照中灶的自身特点及辐射传热理，若采用红外线无焰燃烧可以大幅度提高其热效率，减少有害物质的排 放。实验证明了燃气中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧燃烧是可行的。0 引言近年来，随着旅游业的发展和人民生活方式的改变，在外就餐的人数与日俱增，新宾馆、饭店不断涌现。与之相适应，用于制作作炒菜的中餐炒菜灶的数量也在不断增加。然而，目前绝大多数中餐灶的热效率仅为 20%左右，国家标准中餐燃气炒菜灶中对热效率也仅要求不小于20，能源利用效率低。而且存在燃烧不完全、烟气中有害物质含量较高、燃烧噪声大等问题
2、。随着中餐炒菜灶数量的增多，研究如何提高中餐炒菜灶的热效率、降低有害物质排放、改善厨师的工作环境，将具有十分重要的意义。本文针对中餐炒菜灶的特点，通过理论分析和对样机测试结果的分析，论述了燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧可行性。1 中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性分析与家用灶具相比，中餐炒菜灶有以下特点：主要适用尖低锅；炒菜时一般仅使用锅深 1/3-2/3 以下的部位，因此要求火力集中，锅底局部热强度高；为保证菜的鲜、嫩程度，加入菜后不明显降低锅的温度，要求加热速度快，具有较大热负荷1。目前，中餐炒菜灶绝大多数都是采用大气式燃烧方式。由于这种燃烧方式只预混了燃烧所需的部分空气，因此燃烧温度
3、、燃烧强度受到限制。大气式燃烧主要以对流形式传热，而且过剩空气系数较大(般 a1.3-1.8)，火焰较长。由于中餐炒菜灶要求热负荷较大、锅底的使用面积较小，采用大气式燃烧不能进行有效换热，大部分热量随烟气损失掉，因而造成设备热效率低。此外，当火焰与锅底接触时，将造成不完全燃烧，导致烟气中有害物质 Co 含量的增加，在锅底积碳等。红外线无焰燃烧是一种完全预混式无焰燃烧技术，具有过剩空气系数较小(一般 a=1.05-1.10)、燃烧速度快、燃烧完全、燃烧温度高、燃烧噪声低等特点。这种燃烧是以辐射和对流两种形式传热，般辐射热量占总热量的 4560%2。通过调整辐射面的形状，可以达到定向加热的目的，能
4、够满足中餐炒菜灶火力集中、锅底局部热强度高的要求，有利于提高设备的热效率。此外，由于红外线具有一定的穿透能力3，可以穿透锅底进行加热，因而可以缩短加热时间，这也是中餐炒菜灶所要求的。从理论上讲中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧是可行的。 2 实验台的建立2.1 燃烧器设计参数2.1.1 气源采用液化石油气，高热值为：122284KJNm3：低热值为：113780KJ/Nm3：相对密度为：19542；华白数为：87475：额定压力为3000Pa。2.1.2 热负荷鉴于目前多数中餐炒菜灶的最大热负荷在 28kw 左右，其热效率为20%，采用红外线无焰燃烧后，热效率会大幅度增加，按 40%计算，额定热负荷为
5、 14kw 完全能够满足要求。 213 燃烧器结构形式辐射面采用多孔陶瓷板形式。按照传热理论，辐射面的形状影响着辐射换热量。在设计燃烧时，考虑到中餐炒菜灶主要适用尖底锅的特点，将多孔陶瓷板分 8 块以等腰梯形与水平面呈 45o 倾斜布置。为克服红外线无馅燃烧热负荷调节范围小的缺点，燃烧器设置成双引射器、两环结构。内环热负荷为 4.652kw，外环热负荷为 6.978。燃烧器的结构示意图见图 1。 214 辅助燃烧器目前研究结果证实，采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧相结合的组合式灶具，即可提高灶具的热效率，又能扩大其热负荷的调节范围。为使设计的中餐炒菜灶具有较大的热负荷调节范围，并考虑灶多用的功能
6、要求，在主燃烧器内设置了热负荷较小的大气式燃烧器。其热负荷为3.489kw。22 实验测试系统将燃烧器安装在现有的灶台内，按照国家标准中餐燃气炒菜灶的检验要求，确定实验测试系统见图 2。3 测试结果分析31 实验测试结果311 红外线无焰燃烧器单独工作时测试 结果实验从两个方面进行。方面，为了更合理地确定灶具的结构，通过改变锅支架高度了解燃烧情况，其测试结果见表 1。另一方面，为了了解灶具的适应性和热负荷的可调范围，通过改变灶前供气压力进行，测试结果见表 2。表 1 改变锅支架高度情况下测试结果锅支架高度(mm)热负荷(kw)热效率(%)面板温度()O2(%)CO(ppm)CO2(%)NOx(
7、ppm)COa=1(%)54 6370798611.87 11.8811.8711.8711.8842.16 42.4441.3139.3038.20882 8838768738722.8 4.211.014.015.7240 1301424119.8 9.45.53.93.736.2 30.820.314.214.10.0277 0.01630.00290.02100.0830注：1 锅支架高度指燃烧器上边缘与锅同支架接触的垂直距离2 NOx 含量已折算为过剩空气系数 a=1 时的浓度表 2 改变灶前供气压力情况下测试结果灶前压力(pa)热负荷(kw)热效率(%)面板温度()O2(%)CO(
8、ppm)CO2(%)NOx(ppm)COa=1(%)700 10001500200025003000350040005.33 6.698.219.4910.6111.8712.7613.2438.5040.3940.4541.3041.8142.07612 69276781383687687889317.7 16.415.213.512.811.09.08.9800 1748964601460611.8 2.53.24.14.85.56.77.23.9 7.211.514.218.020.323.425.40.5225 0.08080.03260.01810.01550.00290.01050.0116注： 锅支架高度为 70mm为了更直观地了解实验结果，更有效地对结果进行分析，故将测试数据绘制成图表见图 33.1.2 红外线无焰燃烧器与辅助燃烧器同时工作时测试结果
