燃气成分对家用燃气具燃烧性能的影响分析

燃气成分对家用燃气具燃烧性能的影响分析

徐浩

华帝股份有限公司

528415

摘要：天然气作为一种主要的能源已成为当今社会人们日常生活中不可缺少的一部分。天然气作为一种新型的可再生能源，具有运输便捷，燃烧稳定，无污染等优点。煤气的类型很多，而且不同煤气的组成各不相同，这就会在其燃烧性上表现出来。本论文从回顾了家用煤气的主要类型和组成入手，接着就对影响燃气具燃烧性能的因素展开了详细的剖析，期望能够在这篇论文的写作中，对有关产品的研发有一定的帮助。

关键词：燃气；燃气具；热能；华白数；燃烧势

引言

从总体上讲，无论是哪一种燃气具，都是根据所用气体的成分构成来进行设计的，若所用气体构成有所变化，则将会对其相对密度、华白数、产生热值、燃烧势等指标产生直接的影响。而这种参数的改变，将直接影响到燃气灶的输出热量、产生火焰的性质、产生热效率和一氧化碳的排放。接下来我们先来简单介绍一下家庭燃气器中常见的气体类型。

1、家用燃气的种类

我们都知道，根据可再生性，大自然中的资源可以被划分为两种，一种是可再生的，另一种是不可再生的（产生的时间以百万年来计算），而非再生的资源是用多少就会消耗多少。我们日常使用的天然气，无论其类型和组成，大部分都是由石油、天然气、煤炭等非再生资源进行改造而来。想要永续经营，就必须要善用。根据气体的类型，一般家用气体可划分为下列类型。

1.1天然气

天然气的形成是由于远古生物遗存在地表经过长期的沉淀作用，使其原始组分发生了变质和断裂，形成了一种以甲烷为主，密度小于大气的气体烃类；并且其燃烧产物中的CO2含量很低， NOx的排量只有煤炭的一半，其热值大约为8700 kcal/m3，大约是汽油的2倍，在使用的时候不会引起管道的阻塞和腐蚀，是一种十分有效和优良的能源。由于天然气的主要成份是甲烷，没有一氧化碳，因此它的泄露并不会引起人类的中毒。此外，我们还应当认识到，由于天然气是一种可燃、易爆的气体，在其应用中要特别关注其应用的安全性，并且在应用的时候要注重其内部的空气流通，避免由于不彻底的燃烧导致的中毒。

1.2人工煤气

人工煤气可以被认为是一种组成较为复杂的混合物。其燃用热量约为3500 kcal/m3，部分区域视煤炭质量而定，可达3800 kcal/m3。人造汽油的可燃成分是 CO和H2，这两种物质都是无色无味的，而 CO是一种毒性很强的有毒物质，可引起人体中毒，严重时可致死。而且，煤气中含有H2，当它和空气的含量超过一定的时候，它就会变成一种可以爆炸的气体，遇到明火就会引起爆炸，所以在使用的时候要特别小心。

1.3液化石油气

液化石油气是一种从原油中分离出来的副产物。该产品是经过一系列的加氢和加压处理后的产物。液化石油气是我们生活中常用的一种气体，也可以用于工业和内燃机，它是一种易燃的物质，如果含量超过了一定的程度，遇到了火焰就会引起爆炸。

1.4沼气

沼气中的主要成分是甲烷，一般能达到50%-80%，同时还包含20%-40%的CO2，偶尔还会包含少量的氮气、硫化氢（带有恶臭）。由于生物质以甲烷为主，属于可再生能源，其燃烧热值在20800 kJ/m3至23600 kJ/m3之间，并且相对于其他类型气体而言，生物质的抗爆炸性能相对较好，是一种较为理想的洁净能源。

2、燃气成分对燃气具热流量的直接影响

热流量是用来反映燃气器自身供热性能的一个主要参数。在煤气组成变化时，如果出现煤气热值增加或相对密度降低的现象，在炉子的前压和喷孔直径不变的条件下，会导致热流量增加。当气体在通过燃具的时候，有可能会出现不能彻底燃烧的情况，也有可能会导致燃烧的温度过高，从而使烟气中产生一氧化碳和其他氮氧化合物的比重增大，从而造成了资源的浪费，不完全燃烧还会形成高浓度的 CO排放。严重的话还会导致人出现中毒的症状。反之，如果气体组成发生变化，造成热值降低或相对密度变大，则会出现燃气具小于自身额定热流量，也会出现不完全燃烧的现象；导致燃气具利用率低下，不但会导致煤气的浪费，还会导致加热时间延长，无法达到食物所需的加热温度，以及燃气具出现回火等问题。

3、燃气成分对燃气具热流量的间接影响

在 GB/T 13611-2006中，对气体的分级特性作了详细的说明，其中对气体的分级特性有以下几个方面的说明：华白数 W：热量产生的系数，燃烧势能 CP：燃烧速率指数，华白数 W：

式中：W—华白数，MJ/m3；Qg—燃气高热值，MJ/m3；D—燃气相对密度（空气密度为1）；燃烧势CP的计算方法：

式中：K=1+0.054φ（O2）2CP—燃烧势；φ（H2）—燃气中H2占百分比%；φ（CmHn）—燃气中CmHn百分比%；φ（CO）—燃气中CO百分比%；φ（CH4）—燃气中CH4百分比%；φ（O2）—燃气中O2百分比%；D—燃气相对密度（空气密度为1）。

气体组成的变化，会引起华白数、燃烧势和一次风系数的变化。当气体的热值较高或相对密度较低时，则华白数较高，也会导致一次空气系数降低，从而导致不完全燃烧；而那些被点燃的火苗，则是变成了黄色，还冒着黑色的烟雾。反之，当气体的热值较小或其相对密度较大时，则会导致华白数降低，一次空气系数相应增加；会引起由于离焰、回火而引起的不彻底燃烧，如果采用的是人工煤气，则会产生回火、噪音增大等问题，如果采用的是天然气；否则就会导致发动机出现故障。不同组份的气体也会影响到燃烧的稳定性。家用煤气的使用地点是在家里的厨房，它需要非常高的稳定度，以确保人身的安全性，而这也是燃具最基础的要求。影响燃具稳定性的原因有很多，从气体的火焰传播速度来看，H2的导热率相对较高，所以传播的速度也相对较快。与之相反，沼气的热传导率很低，且传热率很低。因此，气体中的氢气越多，燃烧的时间就越短，而甲烷是气体中最重的一种，它的燃烧时间就长，。

4、劣质燃气具的弊端

在平时的工作中，除了要控制好气体的组成之外，还要控制好设备本身的品质。在燃气器具普及应用日益广泛的情况下，它在为人民群众的生活提供了很大的方便的同时，由于市面上的燃气器具种类繁多，品质不一，也会对人民群众的生命健康造成威胁。一些低劣的燃气器具，没有清晰的商标，也没有明确的型号和规格，还会仿造其它高档商品，用粗制滥造的材料来仿造好的；由于燃气器具自身的质量问题，造成的意外事件屡见不鲜，严重影响了燃气器具行业的健康发展。

结语

在这篇文章的写作过程中，作者发现，制造商和有关部门应当从两个方面展开全面控制，即：一方面，要对燃气的组成和品质进行控制，从而确保燃气具的利用效果，另一方面，也要将燃气具的品质当成是确保燃气安全使用的一个关键因素。唯有如此，方能使人民群众的人身安全得到保障，并使有关的市场得以正常运作，从而确保了资源的有效使用。

参考文献

[1]张维华.GB17905—2004《家用燃气具安全管理规则》和GB/T20000.4—2003《标准工作指南第4部分标准中涉及安全的内容》要求对燃气具标准和产品进行安全评估[A].中国城市燃气学会应用专业委员会2005年会论文集[C].2005.

[2]罗东晓，赖元楷.高适配性燃气具对推动天然气产业发展的重要意义[A].中国城市燃气学会应用专业委员会2005年会论文集[C].2005