燃氣烤箱灶產(chǎn)品煙氣分析取樣方式探討

摘 要

燃氣烤箱灶產(chǎn)品近幾年在中國制造能力已經(jīng)大步躍升到近千萬臺的規(guī)模,年產(chǎn)百萬臺的制造商已經(jīng)出現(xiàn),從結構造型到功能配置已逐步完善,大有與國際一流制造商一決高下的態(tài)勢,關鍵部件

燃氣烤箱灶產(chǎn)品近幾年在中國制造能力已經(jīng)大步躍升到近千萬臺的規(guī)模,年產(chǎn)百萬臺的制造商已經(jīng)出現(xiàn),從結構造型到功能配置已逐步完善,大有與國際一流制造商一決高下的態(tài)勢,關鍵部件的設計制造也是異軍突起,從普通功能的旋塞閥到具備控溫性能的溫控閥已上規(guī)模,配套日臻完善甚至有大批的配件出口世界各地。
但是因為燃氣產(chǎn)品因世界各地氣源成分復雜多變和燃氣輸配技術程度的影響,對產(chǎn)品評價的方法也是呈多樣化態(tài)勢,一時難以確認孰是孰非,就煙氣分析這個指標來講全球差異很大,一是取樣方式不同,二是評價指標不同,造成評價難度加大,更因為許多國家的燃氣產(chǎn)品標準完全借鑒別國標準而本國燃氣組分和壓力等參數(shù)不同不能完全應用他國標準。
為此,我就煙氣分析和取樣方式等方面談點本人看法,希望能對同行有所裨益。先看取樣器外形結構。
一、取樣器的外形
1.中國國家標準GB16410-2007中規(guī)定的取樣器外形
 

使用時將取樣器圓環(huán)套在試驗鍋外圍距鍋底40mm的高度位置,要求取樣器環(huán)形為水平位置,保證沿圓周與鍋外徑間隙均勻,燃燒廢氣由圓環(huán)內(nèi)側(cè)小孔吸入經(jīng)直管引入煙氣分析儀的取樣管內(nèi)進行分析,可以從儀器顯示屏上直接讀出CO、CO2、O2的數(shù)據(jù),然后根據(jù)不同國家的計算公式計算出在標準狀態(tài)下的煙氣含量。圓環(huán)用紫銅管制造。
 
2.南美地區(qū)標準規(guī)定取樣器
 

要求取樣器用不銹鋼制造,雙層,燃燒廢氣和水蒸氣分離,對焊接要求高,焊接面積大。
歐洲EN30-1-1標準中的取樣器
 

 
二、優(yōu)劣分析
1.中國國家標準GB16410-2007中規(guī)定的煙氣取樣器
國標煙氣取樣器用Φ12×1的紫銅管制造,其上有48個Φ1mm的取樣孔沿圓周均勻分布,根據(jù)實驗用鍋的直徑不同而形成系列,對于試驗鍋對應的燃燒器熱負荷也分級較細,尤其取樣器與鍋外沿的尺寸相對固定,取樣時能夠完整地將燃燒產(chǎn)物吸入取樣器,外界空氣和水蒸氣不易進入取樣器,分析結果相對準確,分析儀器的使用壽命相對會延長,以下表格是國標規(guī)定的熱負荷與試驗鍋直徑及其加水量的具體數(shù)據(jù):
 
 
實測熱負荷KW
試驗鍋的尺寸
加水量KG
鍋直徑mm
高度
1.1
140
90
0.5
1.1
180
100
0.8
1.4
180
110
1.0
1.72
200
125
1.5
2.08
220
140
2
2.48
240
150
2.5
2.91
260
160
3
3.38
280
175
4
3.96
300
190
5
4.4
320
200
6
4.95
340
210
7
5.56
360
225
8
 
中國標準中規(guī)定:煙氣中CO的含量≤0.05%(理論空氣量α=1時)
 
這種取樣器的不足之處是紫銅管長期使用會變形與鍋外圓的間隙有變化而不均勻。需要一定時期內(nèi)對取樣器外形用整形方法修復,對于非圓形燃燒器和加熱器具的取樣不適用。
對燃氣BBQ、燃氣取暖器、燃氣空調(diào)、燃氣冰箱等燃氣用具取樣方式要根據(jù)產(chǎn)品從新設計取樣裝置,
 
2.歐洲E30-1-1標準和南美標準中規(guī)定的取樣器
歐洲和南美的取樣器是個半封閉的罩形結構,煙氣通道和水蒸氣通道隔離,取樣原理采用我國燃氣熱水器的方式,也是按照熱負荷的分級系列化制造,但是分級較少,不同熱負荷的燃燒器用鍋直徑和加水量有相同的情況,這種取樣器結構和制作復雜,消耗材料多,笨重、造價高,對于系列化的結構尺寸不完整,焊接要求高且難以保證,特別對于小功率燃燒器來講高度尺寸顯然不合理,甚至會將火焰全部包容在取樣器內(nèi),造成二次空氣無法進入,隨著使用時間增長變形也越來越大,焊接應力致使修復困難。
 
A 沙特阿拉伯試驗鍋尺寸、加水量與熱負荷的關系一覽表
 
實測熱負荷KW
試驗鍋的尺寸
加水量KG
鍋直徑mm
高度
1.5
180
120
2
1.89
200
130
2.8
2.26
220
140
3.7
2.65
240
150
4.8
3
260
160
6.1
3.6
280
170
7.7
4.02
300
180
9.4
4.02
320
190
11.4
 
 
B 俄羅斯試驗鍋尺寸、加水量與熱負荷的關系一覽表
 
實測熱負荷KW
試驗鍋的尺寸
加水量KG
1.16-1.64
220
3.7
1.65-1.98
240
4.8
1.99-2.36
260
6.1
2.37-4.2
260
6.1
4.2
300
9.4
 
 
俄羅斯燃氣具煙氣中CO含量標準
測試編號
爐頭
所用氣體
旋閥手柄位置
CO濃度最大值
1
單獨一個爐頭
每一種實驗氣
完全打開
0.10
2
單獨一個爐頭
每一種實驗氣
與標稱熱負荷1/2的位置
0.15
3
單獨一個爐頭
不完全燃燒的界限氣
完全打開
0.15
4
所有灶臺爐頭和烤箱架同時操作
每一種實驗氣
完全打開
0.20
5
單獨一個爐頭
其中一種實驗氣
完全打開
0.20
 
 
對于南美地區(qū)整機煙氣測試的取樣器則結構如下圖:
 
     這個整機煙氣測試煙氣取樣器要根據(jù)產(chǎn)品的外形結構設計制造,比較費料和不好存放。
 
實際上,只要嚴格控制每個燃燒器的CO含量就可以完全控制整機的CO含量,對于按照熱負荷對測試容器分級本人認為沒有必要分的很細,因為實際使用中用戶的容器不可能按照國家標準那樣選擇,檢驗的目的是為了控制CO的排放,適當分級完全可以滿足試驗需求。
    這個整機測試取樣器因為與烤箱整機規(guī)格配合要求較高,如果不匹配將嚴重影響測試結果的準確性,如間隙偏大會造成新鮮空氣混入取樣器致使O2含量居高不下,CO2含量很低,完全不符合燃燒理論產(chǎn)物的成分,測試結果當然不準確。正常情況下CO2含量在5%以上,O2在15%以下,當使用這個取樣器時曾出現(xiàn)CO2含量在0.5%,O2在20.5%的不正常情況。顯然是不正確的。
 
縱觀當前國際所有燃氣具標準,中國國標分12個規(guī)格,要12個規(guī)格的試驗鍋和取樣器,有點太細,南美分為8個規(guī)格,而俄羅斯只有4個規(guī)格。分級太細對制造商檢驗會無形中增加了工作量,分級太粗會影響測試的準確性, 我國標準2007版以前是有獨特之處的,在2007版標準中除增加了烤箱部分內(nèi)容外,又抄襲了一些國外標準,本人認為沒有必要,因為我國的燃氣具行業(yè)經(jīng)歷過從無到有,從小到大的快速發(fā)展過程,形成了自己的一套標準體系,沒有必要隨著國外標準走,因為通過20多年的發(fā)展,我們在燃氣具的研發(fā)、制造方面已經(jīng)趕上甚至超過歐洲發(fā)達國家,比如在人工煤氣、沼氣、油制氣等燃氣應用中像德國已經(jīng)認為太復雜退出此類燃氣應用的研究,在控制元件如溫控閥的開發(fā)制造和品質(zhì)提升方面講其控溫精度和耐高溫環(huán)境的品質(zhì)上已經(jīng)遠遠高于世界名牌企業(yè),如SABAF、COMPRECI、英維思等品牌,我們在20多年的時間里走完了歐洲100多年的路程,我們有底氣樹立自己的標準。
本人認為烤箱煙氣取樣器分為6個分級就可以,即1kw、2kw、3kw、4kw、5kw、6kw 這樣既可以減少測試設備數(shù)量又可以滿足測試評價的需要。