燃氣成分對家用燃氣具燃燒性能的影響分析

程洪

摘 要：燃氣是現代家庭最為重要的生活資源之一。與傳統能源相比，燃氣具有運輸方便、燃燒穩定且對環境污染極小等特點。燃氣的種類較多，不同種類的燃氣成分也有所不同，這點在燃燒性能上會得到明顯的體現。本文首先對家用燃氣的主要種類及其成分進行了綜述，然后具體的對影響燃氣具燃燒性能的因素進行了分析，希望通過文章的撰寫對相關產品的研發起到一定的指導作用。

關鍵詞：燃氣；燃氣具；熱能；華白數；燃燒勢

中圖分類號：TU996 文獻標志碼：A

從整體通性上來看，不管是什么樣的燃氣具都是按照所使用的燃氣成分組成來進行設計的，如果所使用的燃氣成分發生了改變，那么將會直接影響到其相對密度、華白數、產生熱值以及燃燒勢等具體數值。這些數值變化的結果又會對燃氣具的熱輸出、生成火焰的特性、生熱效率以及一氧化碳的排放量等數值造成影響。下面我們首先對家用燃氣具常用的燃氣種類進行介紹。

1 家用燃氣的種類

我們都知道，自然界資源按照再生性可以分為再生資源和不可再生資源（生成的時間億年計算），而不可再生資源更是用多少就會減少多少。我們日常生活中所用到的燃氣，不管種類和成分如何，大多都是通過石油、天然氣以及煤炭類不可再生資源改良而成的。所以說為了可持續的使用，就要做到合理利用。從燃氣種類來看，家庭常用燃氣大致可以分為以下幾種。

1.1天然氣

天然氣的成因主要是古代生物的殘骸在地下長時間的沉積而成，將原來的成分變質裂解成為氣態的碳氫化合物，主要成分由CH4構成，比空氣密度要小，而且燃燒產物中二氧化碳量占比少，NOX排量也僅是煤的一半，其熱值約為8700kcal/m3，約為人工煤氣的兩倍，使用的過程中也不會造成管道堵塞或者腐蝕等現象，是一種非常高效且優質的能源。

因為天然氣中主要成分為CH4，不含CO，所以其泄漏不會造成人體中毒。同時我們也應該看到天然氣屬于易燃易爆類氣體，使用過程中的安全問題應該尤為重視，而且使用的過程中也要注意通風，防止不完全燃燒引起的中毒現象。

1.2 人工煤氣

人工煤氣可以看作是成分比較復雜的混合氣體。燃燒的熱值大致在3500kcal/m3以上，某些地區根據煤質的不同可以達到3800kcal/m3以上。人工煤氣的燃性主要CO和H2，兩者都是無色、無味的氣體，但是其中CO是有劇毒的氣體，會導致人類中毒甚至死亡。同時人工煤氣中含H2，與空氣的占比達到一定比例時會成為具有爆炸性的氣體，遇明火易發生爆炸事故，在使用過程中應該尤為注意。

1.3 液化石油氣

液化石油氣是石油的附屬產品之一。通過對石油高溫裂化加氫、加壓等一系列操作而成。其主要成分是甲烷、丁烷、丙烯、丁烯等成分，同時還含有微量的其他類硫化物。液化石油氣是我們日常用的家用燃氣，同時也可以用在工業以及內燃機上，是一種易燃化合物，當達到一定濃度時遇明火容易發生爆炸，使用時需要注意。

1.4 沼氣

沼氣主要由甲烷構成，通常可以占到其比例的50%～80%，另外還含有20%～40%的CO2，有時候會含有少量氮氣、硫化氫（帶臭味）等其他物質。因為沼氣的主要成分是甲烷，是一種可再生資源，燃燒的熱值大約為20800kJ/m3～23600kJ/m3，而且與其他類燃氣相比，具有比較優良的抗爆性，是一種理想的清潔燃料。

2 燃氣成分對燃氣具熱流量的直接影響

熱流量是指單位時間內燃氣燃燒所產生的熱量，是用來反映燃氣具本身加熱能力的重要指標。當燃氣成分發生改變時，若形成燃氣熱值增加或者相對密度減小的現象，在爐的前壓以及噴孔直徑保持不變的情況下，就會造成熱流量增大。導致氣體通過燃具時可能處于不能完全燃燒狀態或者可能導致燃燒的溫度過高，增加煙氣中產生一氧化碳以及其他氮氧化合物的比重，造成資源浪費的現象，不完全燃燒還會形成高濃度的CO排放，甚至引發人體發生中毒的現象。相反的，若燃氣成分改變導致熱值減少或者相對密度變大的話，就會產生燃氣具低于自身額定熱流量，同樣會產生不完全燃燒的現象，造成燃氣具的使用效率偏低，不僅造成燃氣的浪費，而且還可能造成加熱時間增加、達到對食物的應有加熱溫度、燃氣具回火等現象。

3 燃氣成分對燃氣具熱流量的間接影響

燃氣的成分發生改變，必然會造成華白數、燃燒勢及一次空氣系數等數值的改變。如果出現燃氣的熱值變大或者相對密度變小的情況，那么華白數也會隨之增大，同時也會造成一次空氣系數減少的情況，這樣就會造成不完全燃燒的現象發生，燃燒的火焰呈現黃焰甚至冒黑煙等現象。相反，如果燃氣的熱值變小或者相對密度變大的情況，就會造成華白數減小，而一次空氣系數隨之增大，會造成因為離焰或回火而導致的不完全燃燒的現象發生，這種情況下若使用的燃氣是人工煤氣，那么就會出現回火或者噪聲變大等現象，若使用的是天然氣，則會造成脫火或者熄火的現象。

同時，燃氣成分的變化還會導致燃燒的穩定性發生變化。家用燃氣的場所是家庭廚房，對燃燒的穩定性具有極高的要求，這樣才能保證人們的安全，這也是燃具的基本要求之一。影響燃具穩定性的因素有很多，主要可以從燃氣的火焰傳播速度來考量，H2的導熱系數比較大，同時傳播的速度也就比較快；而甲烷的導熱系數相對較小，速度較慢。所以說燃氣成分中氫含量較多的類別，火焰傳播速度就會相對較快，而甲烷作為主要成分的種類，傳播速度較慢，穩定性也相對較差。

4 劣質燃氣具的弊端

在日常的使用過程中，除了對燃氣成分進行把控外，燃氣具自身的質量也極為重要。隨著燃氣具的推廣和使用范圍越來越廣，為人們的生活帶來了極大的便利，同時又因為市場上燃氣具品類和質量參差不齊，也會給人們的安全生活帶來了隱患。劣質燃氣具連品牌標識都寫不清楚，而且型號和規格也非常混亂，甚至假冒其他優質品類，用粗糙的材質來冒充好的產品，又以低廉的價格來吸引消費者，殊不知是為自己埋下了安全隱患，因為燃氣具本身質量問題而導致的事故時有發生，極大地阻礙了燃氣具市場的順利發展。

結語

通過本文的撰寫，筆者認為生產廠家和相關部門應該從燃氣成分以及燃氣具質量兩方面進行綜合把控，一方面通過對燃氣成分和質量的把控來保證燃氣具的使用效率，另一方面將燃氣具質量作為保證燃氣安全使用的重要保障，只有通過這樣的方式，才能在做到保證資源合理利用的同時，兼顧人們的安全和相關市場的合理運行。

參考文獻

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