如何改裝家用燃氣設備使其適應新的氣源

黎澄宇

摘 要：在燃氣置換過程中，家用燃氣設備為了適應新氣源，使其能正常工作，就必須要對原來的設備進行改裝，本文將對改裝時需要考慮的因素以及需要調整和更換的部位進行介紹。

關鍵詞：家用燃氣設備；燃氣置換；改裝

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2015）05-0103-02

一、引言

任何燃具都是按特定燃氣成分設計的。當燃氣成分發生變化而導致其熱值、密度和燃燒特性發生變化時，燃具燃燒器的熱負荷、燃燒穩定性、火焰結構、煙氣中有害成分的含量等燃燒工況就會改變。

設某一燃具以a燃氣為基準進行設計，由于某種原因要以s燃氣置換a燃氣，如果燃燒器此時不加任何調整而能保證燃具正常工作，則表示s燃氣可以置換a燃氣，或稱s燃氣對于a燃氣而言具有“互換性”。a燃氣稱為“基準氣”，s燃氣稱為“置換氣”。但是，互換性并不一定是可逆的，即s燃氣能置換a燃氣，并不代表a燃氣一定能置換s燃氣。

根據燃氣互換性的要求，當氣源供給用戶的燃氣性質發生改變時，置換氣必須對基準氣具有互換性，否則就不能保證用戶安全、經濟地用氣。燃氣互換性是對燃氣生產單位提出的要求，它限制了燃氣性質的任意改變。為了達到互換性的要求，制氣方法不能隨意選用，這從保證整個燃氣供應系統的安全、可靠和經濟性來講，是完全合理和必要的。兩種燃氣是否能夠互換，并非只決定于燃氣性質本身，它還與燃燒器及其他部件的性能有密切關系。一般來說，燃燒器即使在不做任何調整的情況下，也能適應燃氣成分的某些改變。所謂燃具適應性，是指燃具對于燃氣性質變化的適應能力。決定燃具適應性大小的主要因素是燃燒器的性能，但是燃具的其他性能也影響其適應性。因此，通常所講的適應性應理解為燃具的適應性，而不單單是燃燒器的適應性。當兩種氣源的性質相差很大時，燃氣具不能適應新的氣源，為了讓燃氣具能正常使用就必須對原來的燃具進行改裝。

二、家用燃氣設備改裝必須考慮的因素

1.燃氣設備的熱負荷

燃氣器設備的功能就是通過燃氣的穩定燃燒，將燃氣的化學能轉化為熱能，來滿足生活中加熱或采暖等需要。燃氣設備熱負荷是燃料在燃燒器中燃燒時單位時間內所釋放的熱量。其計算公式為：熱負荷=燃料消耗量*燃料低熱值。燃氣設備的熱負荷分為額定熱負荷、實測熱負荷、實測折算熱負荷。通常，燃氣設備上所標注的參數是指額定熱負荷，是在額定燃氣供氣壓力下，使用標準狀態下基準氣時燃氣設備熱負荷的設計值。因此，燃氣器設備的熱負荷是最基本的參數，原有氣源的燃氣設備，其設計熱負荷是基于滿足某種熱量和溫度的需求而確定的，當將其改裝成適應新氣源的燃氣設備時，其熱負荷不允許有太大的變化，當熱負荷變小時，加熱效果會達不到原來的要求，當熱負荷變大時，燃氣設備的某些零部件會因為達不到要求而損壞，所以燃氣設備改裝后也應保持原有的熱負荷。

2.燃氣設備的燃燒工況

一般的燃氣設備都是按照一定成分和供氣壓力的燃氣作為設計氣來設計制造的，特別是家用燃氣設備通常采用的部分預混大氣式燃燒器。正常的部分預混火焰應該具有穩定的、燃燒完全的火焰結構。當按氣源改變時，燃氣的成分和壓力發生很大變化，燃氣的燃燒特性發生變化，原來的燃氣設備不能適應新的燃氣特性而導致離焰、回火、黃焰和不完全燃燒等情況發生。

燃氣的燃燒特性通常可以使用燃燒特性曲線來表示。由離焰極限曲線、回火極限曲線、黃焰極限曲線、CO極限曲線圍成的區域為穩定燃燒區域。當燃燒器具的設計運行點處于燃燒穩定區域內時，才能保證燃燒狀態穩定，說明燃具設計合理；當使用的燃氣發生變化，燃氣特性改變，其燃燒特性曲線也發生移動。當燃氣特性發生很大變化，比如人工煤氣變成天然氣，燃氣設備的運行點處于穩定燃燒區域以外，燃氣就不能正常燃燒。要使燃氣設備能繼續使用，就必須經過調整與改裝，使燃氣設備適應新的燃氣類型，將運行點重新移到穩定燃燒區域。即改裝完成的器具必須能夠具有穩定的燃燒工況，不發生離焰、回火、黃焰及CO超標的情況。

三、家用燃氣設備改裝必須調整和更換的部位

1.噴嘴

在燃氣種類確定以后，家用燃氣設備的熱負荷主要由燃氣噴嘴直徑決定。對于低壓引射式燃燒器，燃氣設備用氣量的計算公式為： Lg 3600QH= 。Lg——該設備每小時的用氣量；Q——該設備的熱負荷；H——該設備使用氣源的熱值。

燃氣從噴嘴流出的流量的計算公式為：Lg = 0.0035μd2PS。Lg——設備每小時的用氣量；μ——流量系數，一般取0.8；S——燃氣的相對密度；P——燃氣的壓力；D——噴嘴直徑。

由上面兩公式聯合可得：d =3600Q0.0035μH4SP

從上面公式可知，當確定燃氣設備某噴嘴所負責的熱負荷、燃氣的供氣壓力、燃氣的熱值、燃氣的相對密度就能計算出噴嘴的直徑。

當用上面公式計算出噴嘴直徑后，就可根據計算結果選擇合適的鉆頭進行鉆孔加工，鉆頭一般采用對計算值采取四舍五入的方法選取，但對于玻璃面板的燃氣灶具往往會出現由于噴嘴偏大，導致玻璃面板開裂的現象。所以對于玻璃面板的燃氣灶具，鉆頭采用寧小勿大的方法選取。

在民用設備中，主要是燃氣灶和熱水器兩種設備，這兩種設備熱負荷的分配有各自的特點，對于灶具的熱負荷由內圈火和外圈火共同承擔，而且兩圈火負責的比例不同，這樣就出現內、外圈噴嘴直徑不一樣，要分開計算。內、外圈火的負荷比例主要取決有內、外圈火所負責的火孔數目，Q內：Q外= 內圈的火孔數目 ： 外圈的火孔數目。對于熱水器的熱負荷由多個火排共同承擔，每個噴嘴負責的熱負荷是相同的，也就是說每個噴嘴負責的熱負荷是熱水器總熱負荷按噴嘴數目平均分配。

2.閥芯

閥芯是燃氣設備調節火力大小的重要部件，閥芯上開了一些孔，孔徑的大小主要取決于燃氣設備的最大火力和最小火力的用氣量，當氣源發生改變時，最大火力和最小火力一般不能改變，所以會出現最大火力和最小火力對應的用氣量不同，從而必須要改變閥芯上的孔徑大小以適應新的氣源。當新氣源燃氣熱值減少時，如果不更換閥芯調大燃氣設備火力時，往往就會出現過氣量不夠，負荷達不到要求；當新氣源燃氣熱值增加時，如果不更換閥芯調小燃氣設備火力，往往就會出現火力過大，調不小。燃氣灶具和普通的燃氣熱水器都有閥芯，在進行改裝時都要按要求進行更換；對于數碼恒溫熱水器，它用氣量的調節不是由閥芯來操作，所以對于這類型的熱水器改裝時無需更換閥芯，但需要重新調整二次壓。

3.火蓋

火蓋的更換主要是對燃氣灶具而言的，不同種類燃氣的組分截然不同，除華白數差異以外，兩者的燃燒速度及表征燃燒速度的指數——燃燒勢相差很大。例如，人工煤氣中含有40%～50%的H2，燃燒速度快，容易產生回火；天然氣主要成分是CH4，燃燒速度慢，容易產生離焰。因此人工煤氣灶具設計的火孔熱強度大，火孔出口流速大，同時采用小火孔直徑以保證不回火；而天然氣灶的火孔熱強度小、火孔直徑大以減小產生離焰的可能。人工煤氣灶火孔熱強度為11.6～19.8 W/mm2，甚至20 W/mm2，而天然氣灶火孔熱強度一般只有6～9 W/mm2。因此在灶具改裝時必須按照天然氣的特性重新設計更換火蓋。此外，天然氣燃燒所需要的理論空氣量大，所以二次空氣需要量大，而且火孔熱強度小，火孔總面積大，這樣造成二次空氣的流通變差，理想的改裝方案應將爐頭和火蓋同時更換，以更好地組織二次空氣。由于考慮轉換成本的原因，爐頭一般不更換，因此在火蓋的設計上更應該注意火孔間距等問題，組織好二次空氣，或采取輔助火孔的方式進行穩焰，避免由于二次空氣不足而產生離焰。如果由于原有灶具爐頭結構問題，以及引射系統無法帶入足夠的一次空氣，無法解決二次空氣問題，在改裝時必須將爐頭一并更換。

4.風門的調節

大氣式燃燒系統的穩定燃燒的最重要部分就是一次空氣引射系統，在一定燃氣特性的條件下，它決定了一次空氣系數，而一次空氣系數同時影響著火焰燃燒速度、火孔出口速度、總空氣系數等，直接決定了灶具在燃燒特性圖上的運行點，決定了是否會產生離焰、回火、黃焰和煙氣中的CO含量。

對于燃氣灶具在改裝過程中，由于燃氣的種類發生了變化，而且不同種類的燃氣一次空氣系數不一樣，例如，人工煤氣的一次空氣系數一般為0.55～0.6，天然氣應達到0.6～0.65。由于一般家用燃氣灶的引射系統都有設計余量，并設置有調節一次空氣阻力的風門，所以在改裝后可根據灶具燃燒的實際情況，對風門進行調節，邊調邊觀察火焰，一直調到火焰正常為止。對于燃氣熱水器，由于燃氣熱水器中沒有設置可調的風門，所以改裝需要加大風門時就必須要更換風門，改裝需要減小風門時可在風門處設置擋板，以減小風門。

四、小結

民用的燃氣設備主要有燃氣灶具和燃氣熱水器兩種，這兩種設備牌子和類型多種多樣，在改裝時需要調整和更換的部位也不同。歸納如表1所示：

責任編輯 何麗華