北京乐氏联创科技有限公司

浅谈商用燃气灶具烟气成分分析

商用燃气灶具遍布机关、学校、医院食堂及宾馆饭店的厨房。随着人们生活水平的提高和生活节奏加快,越来越多的人选择在外就餐,商用燃气灶具的需求量大幅上升,国内生产企业上千家并且呈现与日俱增的势态。生产企业数量不断增加,产品质量却参差不齐。如果控制不好商用燃气灶具的质量不但会造成燃料的极大浪费,而且会排放有害气体污染环境。在国家大力倡导节能减排的今天,如何能够生产出低排放、高效能的产品是生产企业和质检部门日前关注的焦点。分析烟气成分是提高产品质量的关键措施之一。

根据烟气中氧含量的多少,可以推算出燃烧所用空气的多少,进而可以调整空气量,使燃气灶具具有更高的热效率。同时通过控制完全燃烧的程度,限制排放到大气的烟气中的有害物质,从而提高产品质量。因此,如何能够准确、及时地分析和检测商用燃气灶具的烟气是十分令人关心的问题。

1、烟气分析的影响因素

燃气燃烧后产生烟气中的成分有二氧化碳、水蒸气、氮气、氧气、一氧化碳、氧化物及硫化物等。但由于燃气成分与燃烧情况的不同,烟气中各种成分会有些变化。正确分析烟气成分的主要影响因素为取样方法和空燃比α(过剩空气系数)。

1.1取样方法

烟气成分正确分析的首要条件是分析的气体有代表性。因此燃烧产物的取样就显得特别重要。商用燃气灶具取样时特别注意取样的位置和取样方式。取样要求:1)能连续自动地取样;2)取样点应尽可能避开有化学反应的位置;3)若有一级烟道的燃气灶具采用图11[1](a)所示取样管,在距烟道口100mm处的中心位置(图1[1](b)所示)取样,若无一级烟道需用特制的取样罩见图1[1](c),取样方式见图1[1](d)。4)取样须在等速的条件下进行,即进入取样探头进口的吸入速度与探头周围烟道中的烟气流速相等。为保证准确取样,取样器的截面通常为流通截面的1%~2%,最大也不应超过5%,烟气分析时须采用补偿式静止灵位探头结构。

1.2空燃比α

当鼓风量过大时(即空燃比α偏大),虽能充分燃烧,但烟气中过剩空气量偏大(O2含量高),过剩空气带走热损失Q1值增大,导致热效率η偏低,同时,过量的O2会与燃料中的S、烟气中的N2反应生成SO2、NOx等有害物质;当鼓风量偏低时(即空燃比α减小),烟气中O2含量低,CO含量高,未完全燃烧,热损失Q2增大,热效率η也将降低,且会产生黑烟。空燃比与热效率的关系如图2[2]所示。

由于商用燃气灶具燃烧时空燃比α(过剩空气系数)不能准确的控制且其对商用燃气灶具的烟气成分和热效率有直接影响,商用燃气灶具国家标准规定检测干烟气中CO含量时均换算为α=1(没有过剩空气)状态。

2、烟气成分分析方法

烟气成分综合分析方法主要有:奥氏气体分析仪分析烟气、气相色谱仪分析烟气、烟气连续自动分析等。目前,多项成分连续自动分析设备应用最为广泛。多项成分的烟气分析仪分析过程如图3[3]所示。一般安装多个传感器,分为电化学传感器和红外传感器来分析烟气中的CO、CO2、O2、NOx、SO2等气体含量。商用燃气灶具烟气检测采用多项成分烟气分析仪和计算相结合的方法。

标准中的公式(1)和公式(2)称为“氧稀释法”,公式(3)称为“二氧化碳稀释法”。老标准中CO含量计算采用公式(1),新标准中采用公式(2)和公式(3)。公式(1)和公式(2)的使用条件是氧含量占空气的20.9%,在不同地区和不同海拔,空气中氧氮比例会有差异,而且在试验室的燃烧环境中,氧的含量也会发生变化;同时公式(1)和公式(2)的使用前提是烟气中氧的含量小于14%,因此,该公式使用有一定的局限性,且烟气中的氧含量在0~14%的范围内波动时,计算结果会有一定的离散性,也会产生一定的误差,但是是可以接受的。

为使我国标准和欧洲及日本标准接轨,新标准中增加了公式(3)。通过注2可以看出公式(3)需要知道燃气成分才能计算出 的值或配置出完全满足GB/T13611要求的试验气,参照标准要求,其精度与试验气组分的准确度有关,对燃气组分要求较高。因此,在日常的检测过程中,在满足检测要求的前提下,两种方法结合使用更经济、更实用。

新标准中考虑了燃气组分、试验环境中二氧化碳含量等对计算结果的影响,为提高测量精度提供了条件,但是未考虑试验环境中一氧化碳含量对计算结果的影响。标准中要求试验室测试环境中一氧化碳含量小于0.002%,但试验研究分析发现,在检测过程中试验环境中的一氧化碳含量有可能达到0.002%以上,由于标准中规定的 允许值很小,当测试环境中一氧化碳含量升高时,就会增加干烟气中一氧化碳的测定值,对测试结果有较大影响,计算时就不能忽略试验环境中一氧化碳含量对计算结果的影响,这也是标准中规定试验环境中一氧化碳含量小于0.002%原因。

3、结语

在合理地控制商用燃气灶具的空燃比α和正确取样的前提下,采用连续自动烟气分析仪检测含量并与“氧稀释法”和“二氧化碳稀释法”相结合分析烟气成分是目前商用燃气灶具烟气成分最准确的分析方法。

新标准中未考虑环境中一氧化碳含量对其结果的影响,因此,在检测过程中,为保证检测结果的准确性,需严密检测试验环境中一氧化碳含量。

烟气成分分析是评价商用燃气灶具是否安全、环保的重要指标,也是评价灶具产品质量是否合格的重要指标之一。因此,科学、准确地分析商用燃气灶具烟气成分非常重要,其准确性直接反映出检测机构和生产企业的综合能力。随着科技的不断发展,商用燃气灶具烟气成分的分析方法将不断完善。


Tags: