BBQ燃烧系统 燃烧系统主讲：谌伟泉 主讲：日期：一、什么是BBQ？ 什么是 ？BBQ就是“Barbecue”的缩写,意思是“烧烤”。在西方比如美国、欧 洲各国的许多地方,人们经常几个人一伙,开着车去到一个风景优美的地方, 尽情享受“BBQ”，也就是“烧烤大会”的意思 ，它是一种有趣的烹饪方 式，有点像我们中国
新疆的烤羊肉串。BBQ一般是在户外进行。人们外出 时一般是将木炭放在烧烤台上，然后用火将木炭点燃，再将金属编成的烧 烤架放在木炭上方，然后将生鱼、肉等食品放置在烧烤架上并在食物上涂 抹一些酱油和辣椒面等调料。在西方国家，当人们在户外举行野餐或外出 露营时，烧烤是较为流行的一种烹饪方式。随着时间的推移，社会的发展， 人们对这种烧烤的炉具也有了许多的丰富，如现在逐淅用燃气作燃料进行 烧烤。在澳大利亚和新西兰的圣诞party上，BBQ也十分常见。这种方式常 常被用于家庭野外散心的方式。BBQ的由来 的由来有考据指烧烤的英文名称barbecue这个字（俗称BBQ）有可 能是来自加勒比海。从前法国海盗到加勒比海，在岛上把整只宰好 的羊从胡须到屁股（de la barbe au cul）放在烤架上烤熟后进食， 这个食物简称 barbe-cul （法文cul 字末尾的“l”不发声），演变成 barbecue这个字，由于cue的发音和英文字母Ｑ同音，便变成了 barbeque，后来更简写为BBQ。二、BBQ的构成：BBQ主要分两大部分： 一）炉体结构部分：比如轮子、箱体、底板、支架、本 体、侧台、上盖、保温网、辐射板、烤网等。 二）燃烧系统： 燃烧系统由6个部分构成： 1.燃气（Gas) 2.减压阀(Regulater) 3.瓦斯管(Hose or tube) 4.阀体（Valve) 5.燃烧器（又称炉头，英文为Burner) 6.点火系统（Ignite system)1、燃气(gas) 、燃气什么叫燃气？顾名思义就是可 以用来燃烧的气体，它是由多 种可燃和不可燃的单一气体组 成的混合气体，比如我们通常 听到的有天然气、液化石油气、 沼气、人工煤气、以及里面少 量的CO、H2、 H2S 气和CO2、 N2、O2气等不可燃气体，我 们统称作叫燃气。燃气的分类燃气有多种分类方法，主要有三种： 燃气有多种分类方法，主要有三种：1）按气源或生产方式分类，可分为 ：a、天然气 b、人工燃气 c、液化石油气 d、生物气这里液化石油气和生物气是由于气源和输配方式的特殊性，在习惯上各另列一类。2）按燃气的热值分类，可分为：a、高热值燃气：是指热值在30MJ/Nm3以上的燃气，天然气、部分油制气和液化石油 气都是高热值燃气。 b、中等热值燃气：以城市燃气为代表（主要为干馏煤气），热值在20 MJ/Nm3左右。 c、低热值燃气：热值在12―13MJ/Nm3之间，或更低一些，比如气化煤气。它的可燃 组分主要为氢和一氧化碳，同时含有一部分不可燃惰性气体组分。3）按燃烧特性分类，即按燃气的华白数分类，可分为：什么叫华白数？即热值和相对密度的一个系数。当燃气喷嘴前压力不变时，其公式 为W=H/√S ； H为热值，S为燃气的相对密度，W就是华白数。在燃气中，华白 数是衡量热负荷大小的特性指数。一类燃气：华白数（MJ/Nm3)17.8~35.8 二类燃气：华白数（MJ/Nm3)35.8~53.7 三类燃气：华白数（MJ/Nm3)71.5~87.2 典型燃气有：人工燃气，烃―空气混合气 典型燃气有：天然气 典型燃气有：液化石油气a、天然气(Natural Gas)其中天然气一般可分为四种： ① 纯天然气 ：从天然气气藏开采出来的气田气，一般含 有90%以上的甲烷，还含有少量乙烷、丙烷等烃类气体和 二氧化碳、硫化氢、氮气等非烃类气体； ② 凝析气田气：除含有大量的甲烷外，还含有乙烷、丙 烷、丁烷，以及戊烷和戊烷以上的烃类，及汽油、煤油组 分； ③ 油田气：伴随原油共生，含溶解气和气顶气，又称石 油伴生气，其特点是乙烷和乙烷以上的烃类含量比气田气 高； ④ 矿井气：从井下煤层抽出的煤矿矿井气，主要可燃组 分是甲烷，其含量随采气方式而变化。天然气的物理、化学性质天然气密度约为0.8K/m3,比空气轻。可燃性气体，低发 热值约为3kJ/Nm3,爆炸极限为5%～15%。 天然气无毒，但是窒息性气体，当空气中有大量天然气 时，人体将由于患缺氧症而感到恶心或晕眩，天然气的 主要成分为甲烷及乙烷，其甲烷的分子式为CH4，乙烷 的分式式为C2H6。其甲烷和乙烷的物理性质如下表：气体 名称 甲烷 乙烷 分子 式 CH4 C2H6 密度 高热值 分子量 低热值 （kg/Nm3） （MJ/Nm3） MJ/Nm3） M 16 30 0.717 1.335 39.842 70.351 35.906 64.397 沸点 （℃） -161.49 -88.60 爆炸极限 （容积%） 5.0―15.0 2.9―13.0b、人工燃气人工燃气是指从固体或液体燃料加工所生产的可 燃气体，如干馏煤气、气化煤气、油制气等。c、液化石油气液化石油气是指从油、气开采或石油加工过程中取得。我 国目前各地使用的城市燃气的液化石油气主要是从炼油厂 催化裂化气体中撮的。液化石油气的主要成分为丙烷、丙 烯、丁烷、丁烯等石油系轻烃类，在常温、常压下呈气态， 但加压或冷却后很容易液化。其液化气中各气体成分的物 理性质如下表：气体 名称 丙烷 丙烯 正丁烷 异丁烷密度 高热值 分子式 分子量 低热值 沸点（℃） 爆炸极限 （容积%） M （kg/Nm3） （MJ/Nm3） MJ/Nm3） C3H8 C3H6 C4H10 C4H10 44 42 58 58 2.01 1.914 2.708 2.691 101.266 93.667 133.886 133.048 93.240 87.667 123.049 122.853 -42.05 -47.72 -0.5 -11.72 2.1―9.5 2.0―11.7 1.5―8.5 1.8―8.5d、生物气有机物质在隔绝空气及适宜的温度、含水率和酸碱度条件下，受发酵 微生物作用而生成的气体，总称为“生物气”，其主要可燃组分为甲 烷。古代最早在沼泽中发现，所以也称为“沼气”。一般生物气中含 CH4为55%~65%，CO2为30~40%，还有少量的氢、硫化氢和氨等。热值约为20~25MJ/Nm3.BBQ气体BBQ主要使用的气体为以上四种里的天然气和液化石油气这两种。而我 们平时常用的测试用气体主要为：甲烷、丙烷、丙烯、丁烷、液化气 （LPG）这几种。 我们平常说的液化气也称作煤气，它是一种混合气，中国大陆主要是三 七气(B:P=30:70),美国使用一九气, 部份国家使用五五气. 丙烷： 丙烷：丙烷的主要特点是沸点较低(-42.05℃),相应的在同一温度下,其蒸 气压力较高,如在0℃时,丙烷的蒸气压力为435.7kPa，因此在冬季低温 情况下.丙烷可以较好的气化燃烧.丙烷低热值约为: 93.240MJ/NM3 丁烷： 丁烷：丁烷沸点较高(-0.5℃),在冬季于户外使用时有一定限制:如点不着火 /燃烧不稳定等等.但同时, 在同样温度下,其蒸气压力低,相对较为安全, 因此, 便携式瓦斯钢瓶内充装的都是丁烷. 丁烷较丙烷多一个碳链,热值较高,为: 123.049 MJ/NM3欧洲一些国家规定:丙烷不可入户 使用红色钢瓶 丁烷可以入户,使用蓝色钢瓶 欧洲一些国家规定 丙烷不可入户,使用红色钢瓶 丁烷可以入户 使用蓝色钢瓶 丙烷不可入户 使用红色钢瓶.丁烷可以入户 使用蓝色钢瓶.液化石油气：主要成份为C3(丙烷/丙烯)及C4(丁烷/丁烯),在常温常压下为 液化石油气： 无色无味气体,但当加压至0.79~0.97Mpa(7~8个大气压)时,转变为液体, 此时其体积仅为原气体时的3.4~5%.对储存/运输/使用来讲,非常方便. 液化石油气的热值为: 98~115MJ/NM3天然气：大城市多有入户的管道天燃气供应.但天燃气烤炉在市场上 天然气 所占的比例较少(约3~5%), 天燃气主要成份为甲/乙烷,相较于丙/丁 烷,天燃气热值较低,约:33.5~41.86MJ/NM3 天燃气烤炉的缺点是必须有固定或半固定式管道连接,没有钢瓶供气的 丙/丁烷烤炉方便,优点是无更换钢瓶的烦恼.天然气（NG）与液化石油气（LPG） 比较天然气（NG、LNG） 组分 来源 储存 输送 甲烷（一般80%以上） 气田、油田或煤田开采 压力容器储存、低温溶剂储存、天然气液化储存、天然气 水合物储存、地下储气库储存 天然气管道或LNG槽船、槽车。 液态体积为气态时的1/600， 运输灵活 价格便宜（比LPG低30%）且稳 定，市场竞争力强 天然气密度大约是空气的0.7 倍，比空气轻，若泄漏，容易 上升向大气逸散，危险性小 天然气使用中，组分保持稳定，燃具风气比调定就 可长期不变。由于碳含量不同，在发出同等热量下 产生的CO2也不同。天然气燃烧产生的CO2比LPG少 14%，烟气中活性烃含量也比LPG低液化石油气（LPG） 丁烷（30%） 、丙烷（70%） 气田、油田开采或石油炼制 压力容器储存、低温储存 管道（气态）或LPG槽船、槽车。 液态体积为气态时的1/250 价格贵且随市场波动大，市场竞 争力弱、竞争激烈 LPG密度大约是空气的1.8倍，泄漏 时会集聚在居室下部，不易扩散。 因此，LPG泄漏造成爆炸、失火的危 险比天然气大 罐装LPG使用过程中，气体组分会逐 渐变重，后期由于重质组分增多， 或出现黄焰，燃烧不完全，必须调 节风门，增加空气吸入量经济性 安全性使用性燃气热值什么是燃气热值？ 1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为燃气的热值，单位为kJ/Nm3。 热值可分为高热值和低热值。 什么是高热值？是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状 态排出时所放出的热量。 什么是低热值？是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气 状态时所放出的热量。 高、低热值数值之差为水蒸气的气化潜热。 我们通常所说的热值，指的是燃气的低热值。热值的测量与计算一、热值的测量：这里主要讲一下我们BBQ烤炉的热值测量和计算 1、流量计测量流量： 它是利用空气在正常的大气压、室温条件下，气体在一定测试压力条件下通过单位横截面的速度 相对稳定，从而通过流量再计算其热值的方法，比如我们通常用的转子流量计、湿式流量计测 试流量后再通过计算得到热值， 2、称重法： 它主要适合于高、中压燃气产品的测量，因湿式流量计不能用于中压以上的气体测量，目前应用 也较广泛，测试方法是：在钢瓶的出口接减压阀，然后接三通，一端接压力表，另一端接炉具， 然后将钢瓶放到电子称上，通过测试其一段时间内气体损耗的重量，再计算热值。二、热值的计算：1、流量计测量计算法： Qn=v/t ×Hs ×CF1 × CF2 Qn:即计算的热值： v:流量计转动所得到的体积； t:测量的时间; Hs:气体的单位热值； CF1：校正系数。通过大气压、输入器具的测试压力、环境温度、气体通过流量 计内时的温度计算得到的校正系数。 CF2：流量计在校正时的修正系数。 2、称重法测量计算法：Qn=（W1-W2）/t ×Hs×CF1 Qn:即计算的热值： W1:称重时计时开始时的钢瓶重量； W2:测量计时结束时的钢瓶重量； t:测量所用时间； Hs:气体的单位热值, 如丙烷50.37MJ/kg即47.75BTU/g二、减压阀额定流量(Q): 额定流量 减压阀额定流量是指在最小供给压力下的流量,受限于钢瓶自然气化能力,B.B.Q用减压阀 的流量多控制在2kg以下的级别,欧洲部份国家有用丁烷钢瓶的,因丁烷热值较高,1.5kg以 下即可. 在可能的情况下,减压阀的流量应尽可能的选用大一些的,对炉具来讲,减压阀流量越大,燃 烧工况越稳定. 额定出口压力(P): 额定出口压力 各国对减压阀额定出口压力规定不一,美国规定出口压力为11”水柱,澳洲为2750Pa,欧洲 较为混乱,有28/29/30/37/50mbar等各种规格. B.B.Q用减压阀一般均为三级减压阀 三级减压阀,稳压精度在额定出口压力的±18%内. 三级减压阀 ± 入口联接(Inlet): 入口联接 钢瓶阀/减压阀均属民生工业产品,各国接口标准很少有相同的,以此做为技术壁垒保护本 国的民生工业,具体设计工作中,应查询相关标准做为参考: 美国: UL144,入口联接为TYPE I接口,有过流保护及超温保护功能. 澳洲: AG205,POL接口,近年有用美国TYPE I接口的趋势. 欧洲: EN12864及BS3016,欧洲接口标准最为混乱,因其市场多为各大油公司控制,各油 公司为保护自己的市场份额,在不同国家/不同地区使用不同接口的钢瓶/减压阀,主要有如 下几种规格:Compact: ∮20/∮21/∮22MM Jumbo: ∮35MM Snap Tight: ∮27MM mini Jumbo: ∮16MM. 欧洲款POL…等. 出口联接(Outlet): 出口联接 减压阀出口联接瓦斯管的插管结构,需注意的主要问题是接管结构各国标准也有详细规定,主要是为 了保证瓦斯管的联接强度,接管口径多为8和10mm,美标为5/16”规格.三、瓦斯管（Hose)一）瓦斯管分类： 1）瓦斯管按使用压力 按使用压力分为高压管和低压管两种，如美国UL21规定的350PSI，UL569里面规定的 按使用压力 1PSI管。 2）按材料分：橡胶管和PVC管，以前用橡胶管较多，但目前PVC管已逐渐取代了橡胶管。也就是 说目前大部分用PVC，什么是PVC？就是聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride）管。 3）瓦斯管按口径来分 按口径来分,有8mm(澳洲/欧洲), 5/16”(美国), 10mm(欧洲), 3/8”(美国天燃气用管), 13mm( 按口径来分 很少部份的欧洲国家), 1/4”(美标高压管). 各国瓦斯管标准有如下: 美国: UL21/UL569 5/8″―18UNF接头 接头 欧洲: BS3212 EN1763-1Microsoft Excel 工作表澳洲: AS″―18UNF接头 接头 瓦斯管的温度： 二）瓦斯管的温度： 这里着重强调一下瓦斯管的温度控制要求，北美标准要求瓦斯管的温度≤60℃, 且不可与超过 ℃的 这里着重强调一下瓦斯管的温度控制要求，北美标准要求瓦斯管的温度 ℃ 且不可与超过60℃ 部件接触。澳洲和欧洲标准中要求其温度不得超过其认证温度。且欧洲CE标准要求其瓦斯管不可与 部件接触。澳洲和欧洲标准中要求其温度不得超过其认证温度。且欧洲 标准要求其瓦斯管不可与 温度超过室温+70 ℃的部件接触。 的部件接触。 温度超过室温三）瓦斯管的长度：在北美标准中，其接到自备供气系统（钢瓶）的瓦斯管长度要求：将瓦斯管接在烤炉管路中后，要求 瓦斯管的长度 减压阀不接触到地面为宜，接固定管道系统中（天然气），其长度应该是: 10ft （ 3.1m)≤瓦斯管的长度 15ft(4.6m) 瓦斯管的长度≤ 瓦斯管的长度 瓦斯管的测试: 四）瓦斯管的测试 1. 底、面层附着力测试 ：分别夹紧内、外层胶体，横截面长度为25.4mm.固定内层，对外层和纤维层施加3.6KG的吊力， 保持30秒，内外层脱离长度小于5mm； 2.气密性检测 ：生产过程100％全检：加入压缩空气、低压0.5MPa保压5分钟、高压0。8MPa 保压5分钟，检查有否漏气 气密性检测 现象 ； 3. 拉断力测试 ：管长300mm两端金属铆接放在拉力机测试拉断力、低压200LBS.高压400 LBS或以上 ； 4. 爆破力测试：管长 爆破力测试：管长1500mm,一端堆塞，另一端连接液压爆破测试机，低压 一端堆塞， 高压1750PSI或以上。 或以上。 一端堆塞 另一端连接液压爆破测试机，低压700PSI高压 高压 或以上 5. 渗漏测试：收集长度1m的瓦斯管，一端堵塞，另一端连接纯度为95％丙烷气体压力为0.6Mpa连续3天测试，检测管体是 渗漏测试： 否有异常现象。 6. 耐疲劳测试：管长为1000mm装夹子放在耐疲劳测试机，往复旋转运动20000次，要求不爆裂不漏气。 耐疲劳测试： 7. 低温测试：用一米管长半圆弯曲放在（-30℃）冰箱内，存放6小时后取出检验气密性测试检测。 低温测试： 8. 高温测试：用一米管长放在 (55℃)高温箱内，存放6小时后取出检验气密性测试检测 。 高温测试：四、阀管组合（ Combination of Valve and Tube ) 阀管组合（（一）、阀的标准 ）、阀的标准北美烤炉标准：低压阀标准（入口煤气压力不超过3.5kpa）： ANSI Z21.15或CAN1-9.1《用于器具的 北美烤炉标准 手动操作煤气阀门，器具接头阀门和软管端阀门标准》or ANSI Z21.78-CGA-6.20《手动操作煤气（ 器具）截止阀或者燃气器具的燃烧气体控制器》等标准中有关结构的条款要求 。 CE烤炉阀标准：出口到欧洲所采用的标准为EN《Manually operated taps for gas burning 烤炉阀标准： 烤炉阀标准 appliances》。 澳洲烤炉阀的标准： 澳洲烤炉阀的标准：AG 201 《Approval requirements for manual shut-off valves 》（二）、手动燃气阀出口北美和欧洲的认证检验标准比较 ）、手动燃气阀出口北美和欧洲的认证检验标准比较标准 序号 异同 ANSI Z21.15a-2001 适用范围是最大压力不超过3.5kpa) （适用范围是最大压力不超过气密性 A：21.15的气密性试验则是在厂家规定的最大使用温度 下(同时不低于51.5℃)进行的 ； B：试验压力方面，采用的试验压力为498Pa和20.7kPa C：泄漏量最大≤200cm3/H，即3.34ml/min。 流量（没有规定进口测试压力，一般均采用额定进口压 流量 力进行测试 ） 规定的测试压差为74.7Pa 耐久（寿命总次数6000个循环） 如果厂家规定最高使用温度低于51.5℃，那么整个耐久 试验是在常温下进行，如果厂家规定最高使用温度高于 51.5℃，那么耐久试验要在常温和厂家规定的最高使用 温度下（或149 ℃）循环进行(1000次常温、1000次高 温循环试验，直到6000个循环做完，测试中从打开和关 闭两个动作为一个循环，每个循环的次数时间不得少于5 秒。在试验过程中需要通一定流量的丁烷，试验完成后 则需要在高温和低温下分别进行气密性试验，同时还要 在常温下进行操作扭矩、操作力的试验 。EN (适用范围是最大压力不超过 适用范围是最大压力不超过20kpa) 适用范围是最大压力不超过气密性 A：1106的气密性试验是在常温下测试的 ； B：试验压力采用的是600Pa和1.5倍额定压力(且不低 于15kPa) ； C：泄漏量最大≤0.07L/H，即1.17ml/min 流量（没有规定进口测试压力，一般均采用额定进口 流量 压力进行测试 ） 规定的测试压差则为厂家提供值 耐久 耐久试验分为静态耐久和动态耐久两部分，静态耐久 是分别在厂家规定的最低使用温度(不高于0℃)和厂家 规定的最高使用温度(不低于60℃)下放置48个小时， 完成后进行操作扭矩试验，动态耐久则是在常温和厂 家规定的最高使用温度下各做总次数的50%，完成后 进行气密性试验。1234 5 6冲击扭矩（试验方法：与EN1106标准基本相似,不同：扭矩 试验为15分钟 ） 弯矩（试验方法：与EN1106标准基本相似 不同：试验 标准基本相似,不同 与 标准基本相似 不同： 角度分4个角度，每个角度 分钟， 小时为15分钟 角度分 个角度，每个角度15分钟，共1小时为 分钟 ） 个角度 分钟 小时为 低温操作（要求在厂家规定的最低使用温度(同时不能高 低温操作 于0℃)下进行气密性和操作扭矩、操作力的试验 ） 扭矩（试验方法：与21.15标准基本相似 ，不同：扭矩 试验为10秒） 弯矩（试验方法：与21.15标准基本相似 ，不同：扭矩 不同： 不同 试验为10秒弯矩试验分为 秒和15分钟两次 其中2类 秒弯矩试验分为10秒和 分钟两次， 试验为 秒弯矩试验分为 秒和 分钟两次，其中 类 阀只需要做10秒弯矩即可 秒弯矩即可， 类阀则需要两个都做 阀只需要做 秒弯矩即可，1类阀则需要两个都做 ） 操作力和操作扭矩（操作扭矩、操作力的试验则是在 操作力和操作扭矩 在 常温下进行。 常温下进行。7以上为两个标准的基本测试项目，相同项目的试验方法基本相同，不同的是项目测试的细节，主要 体现在试验条件的要求上。这里再插一个阀体的温度要求： 在ANSI21.58中规定阀的最大温度不得超过300H（149℃），如认证温度小于300H（149℃），则 不得超过认证温度要求。 在EN498标准中规定阀的最大温度不得超过认证时的温度范围，无具体的温度数字要求。（三）、连结管的要求 ）、连结管的要求1、在正常使用情况下其强度、操作、组装等功能性不会有损害，不能出现卡死现象 2、应当用铰刀除去管路两端的障碍物和毛刺 。 3、供气管的弯曲部位应做的平滑,使管子横截面没有明显的减小。在弯管过程中，没有发生任何 明显的缺陷。如果需要消除内应力，管子应当经过退火处理。管子应当彻底清洁内表面，去除 管内松散的异物。 4、 供气管路应当充分的支撑并可移动。 5、 连接到炉头或供气管路分枝的供气管路制做时应当支撑，防止连接燃料供应管或日常处理户 外燃气灶具中发生转动或位移。 6、接头密封胶和燃气管路垫圈应当耐受液化石油气的影响。除非只使用液化石油气的户外燃气 灶具属于例外情况外，凡是铜质半钢性管子或者内有铜表面的管子都应进行内壁镀锡或类似处 理以防硫化物腐蚀。五、炉头（Burner) 炉头（什么是炉头？炉头，我们也称燃烧器，是用来组织燃烧过程和把燃气的化学能转变为热能的结构。 （一）炉头分类燃气炉头类型种类很多，其分类有： 1、按一次空气分类： 、按一次空气分类： 1）. 扩散式燃烧器；一次空气系数为0，燃气燃烧完全靠二次空气。 2）. 部分预混式燃烧器； 一次空气系数(a)一般在0.2 ~0.8范围内，剩余的燃气或燃烧中间产物仍靠二次空气。 3）. 完全预混式燃烧器。一次空气系数等于过剩空气系数，约为1.05~1.15，燃烧过程不需要二次空气。 2、按空气供给方法分类： 、按空气供给方法分类： 1）. 引射式燃烧器；空气被燃气射流吸入或燃气被空气射流吸入。 2）. 鼓风式燃烧器；用鼓风设备将空气送入燃烧系统。 3）. 自然引风式燃烧器。靠炉膛中的负压将空气吸入燃烧系统。 3、按燃气压力分类： 、按燃气压力分类： 1）. 低压燃烧器：燃气压力≤5kpa ； 2）. 高（中）压燃烧器：(5~300kpa)； 4、按燃气热值分类： 、按燃气热值分类： 1）. 低热值燃烧器 5、按燃气和空气混合物形成地点分类： 、按燃气和空气混合物形成地点分类： 1）外部混合式燃烧器：混合过程在燃烧室内进行； 2）内部混合式燃烧器，混合过程在燃烧器内进行。 2）. 高热值燃烧器6、按火焰形状分类： 、按火焰形状分类： 1）直焰燃烧器：燃气或燃气―空气混合物离开火孔或喷头后，形成直射流，火焰呈直射圆锥形； 2）平焰燃烧器，燃气和空气或燃气―空气混合物离开火孔或喷头后，形成平展气流，火焰呈圆盘形； 3）可调焰燃烧器。 7、按燃烧所处的介质分类： 、按燃烧所处的介质分类： 1）气中燃烧器：燃烧器出口置于气相介质（烟气或空气）中，一般出口处的反压力较小，未燃气体或未完全燃烧产物离开出 口后可继续燃烧； 2）浸没燃烧器（液中燃烧器），燃烧器出口置于液面下，出口处的反压力较大，未燃气体或未完全燃烧产物离开出口后，燃 烧将中断。 8、按火道烟气出口速度分类： 、按火道烟气出口速度分类： 1）低速燃烧器，火道出口烟气速度小于或等于50m/s; 2）高速燃烧器，火道出口烟气速度大于50m/s,一般为200~300m/s。 9、按是否应用固体催化剂分类： 、按是否应用固体催化剂分类： 1）非催化燃烧器，燃烧器组成中无催化燃烧部件； 2）催化燃烧器，燃烧器的主要组成部件之一是催化燃烧板。燃气在催化燃烧板上进行燃烧。（二）烤炉常用炉头B.B.Q所用燃烧器 绝大多数为大气式燃烧器 属于预混空气燃烧方式 即炉头必须先与一部份新鲜空气 一次空气 在引射器内 所用燃烧器,绝大多数为大气式燃烧器 属于预混空气燃烧方式,即炉头必须先与一部份新鲜空气 一次空气)在引射器内 所用燃烧器 绝大多数为大气式燃烧器,属于预混空气燃烧方式 即炉头必须先与一部份新鲜空气(一次空气 预先混合,然后在二次空气的帮助下 完成燃烧过程。一般来讲 一次空气所需空气约占炉头全部燃烧所需空气量的60~70%。其 。 预先混合 然后在二次空气的帮助下,完成燃烧过程。一般来讲,一次空气所需空气约占炉头全部燃烧所需空气量的 然后在二次空气的帮助下 完成燃烧过程 一次空气所需空气约占炉头全部燃烧所需空气量的 炉头种类主要为： 炉头种类主要为： 1. 按形状分： 按形状分： 1）、管状炉头：其炉头呈管状，有直管、弯管、U形管等。比如我们常见的烤炉主炉头。 2）、环形炉头：焰孔呈环状，如我们的边炉头，家里用的燃气灶、烤箱灶面燃烧器。双环、三环燃烧器，每环都单独设喷嘴、 引射器、旋塞阀。 3)、圆形或矩形：其燃烧的部分呈一个圆形表面或矩形表面。比如边炉、后炉中用的红外线炉头。 2、按加工方式分： 、按加工方式分： 1）镀铝板冲压炉头 镀铝板冲压炉头: 镀铝板冲压炉头 多用于便携式及经济款烤炉,是烤炉产品中使用最多的炉头品种,主要优点是成本较低,但1~2年会出现锈蚀穿孔问题,因而市面上 多有此类炉头做配件出售。 2）不锈钢板冲压炉头 ）不锈钢板冲压炉头: 多用于经济款烤炉,给消费者提供一个相对较好的选择,模具同镀铝板冲压炉头完全一致，是目前使用最为普遍的炉头，比如我 们常见的烤炉主炉和边炉头均是由各种不锈钢冲压成形的。它的优点是：用料较省,材料成本低，缺点是：焰孔成形多为有芯 冲制,但炉头长度过长,是一个冲压工艺难点,在有折弯动作的场合,控制冲制焰孔变形也是一个问题。主要成本在工艺成本 上 ，目前随着大陆技术的进步，现在已基本解决了其以前的技术难点。3）铸铁炉头: ）铸铁炉头 在所有档次的炉具上均大量使用，铸铁炉头制造工艺在大陆较成熟,相对来讲,成本较为低廉,最主要的优点是燃烧质量较 好,相较于传统的冲压炉头,有其自身的优势。 缺点是：耐腐蚀性差,虽然从烤耐高温漆到珐琅处理,一路改善,但效果有限. 4）铸铜炉头及不锈钢铸造炉头 ）铸铜炉头及不锈钢铸造炉头: 铸铜炉头的情况类似于不锈钢冲压炉头,通过材料的变更,给消费者另一个选择,但成本大约会增加3倍左右，随着目前铜原 材料的涨价，其成本也在增加，目前市场极少有。部份铸铜炉头有长期高温工作而变形的客诉. 不锈钢铸造炉头材料及工艺成本不是一般炉具可以承受的,只有在最高端的专业烤炉市场上有售卖,仅做了解. 5）烧结网炉头： ）烧结网炉头： 它是目前市场上新出现的一种趋势，其燃烧表面用一种铁铬铝材料做成的网状，其优点是燃烧时能产生红外效果，热效 率较管炉头高，在中高档炉具中会有一些运用，增加看点及选择，缺点是它较管炉头等成本要高，用在炉具中其烟气或 吹风是一个解决难点，且在寿命测试中，时间烧长后，其网会因高温燃烧变形、掉丝变稀后回火。 再有编织网、陶瓷板等炉头。（三）炉头设计 1、炉头设计一般要求: 、炉头设计一般要求B.B.Q基本所有设计均围绕炉头展开 炉头是整台炉具的心脏零件,评价炉头设计是否理想 从不同角度有不同的标准,一般 基本所有设计均围绕炉头展开,炉头是整台炉具的心脏零件 评价炉头设计是否理想,从不同角度有不同的标准 一般 基本所有设计均围绕炉头展开 炉头是整台炉具的心脏零件 评价炉头设计是否理想 从不同角度有不同的标准 有以下几个方面评价炉头设计是否合理： 有以下几个方面评价炉头设计是否合理： 1） 热负荷足够 满足烤炉烧烤所需的热量 满足烤炉烧烤所需的热量. ） 热负荷足够,满足烤炉烧烤所需的热量 2） 燃烧过程中 火焰稳定 有一定的抗风能力 且在所有的炉阀调节范围内 均不允许出现离焰或回火现象 火焰稳定,有一定的抗风能力 且在所有的炉阀调节范围内,均不允许出现离焰或回火现象 ） 燃烧过程中,火焰稳定 有一定的抗风能力,且在所有的炉阀调节范围内 均不允许出现离焰或回火现象. 3）燃烧效率高 燃气可以完全燃烧 不产生 燃气可以完全燃烧,不产生 超标或黄焰现象 并使燃气所释放的热量得以充分利用. 超标或黄焰现象,并使燃气所释放的热量得以充分利用 ）燃烧效率高,燃气可以完全燃烧 不产生CO超标或黄焰现象 并使燃气所释放的热量得以充分利用 4） 燃烧噪音小. ） 燃烧噪音小 5）结构紧凑 安全可靠 成本低廉 安全可靠,成本低廉 ）结构紧凑,安全可靠 成本低廉. 2、炉头的结构： 、 炉头的结构： 炉头通常主要由调风板、一次空气口、引射管喉部、炉腔、火焰孔组成。 炉头通常主要由调风板、一次空气口、引射管喉部、炉腔、火焰孔组成。 3、烤炉炉头设计中的几个计算： 、烤炉炉头设计中的几个计算： 因烤炉炉头大部分为预混式空气燃烧，故在这里均按预混空气燃烧设计原理进行计算，列举一下几个主要的计算公式： 因烤炉炉头大部分为预混式空气燃烧，故在这里均按预混空气燃烧设计原理进行计算，列举一下几个主要的计算公式：1）喷嘴流量计算公式： ）喷嘴流量计算公式： Lg=0.0035?d2√P/SLg――圆形喷嘴流量（m/h); 圆形喷嘴流量（ 圆形喷嘴流量 ? ――喷嘴流量系数，与喷嘴结构形式、尺寸和燃气压力有关； 喷嘴流量系数， 喷嘴流量系数 与喷嘴结构形式、尺寸和燃气压力有关； d――圆形喷嘴直径（mm); 圆形喷嘴直径（ 圆形喷嘴直径 P――燃气压力（Pa）； 燃气压力（ ）； 燃气压力 s――燃气相对密度（空气=1）。 燃气相对密度（空气 ）。 燃气相对密度 举列计算一下：假如我们用一般的钻头钻一个 的喷嘴， 举列计算一下：假如我们用一般的钻头钻一个Φ1.61mm的喷嘴，其喷嘴取 的喷嘴 其喷嘴取l/d=1~2，阀嘴孔斜面与孔中心线角度a=60° ，当d=1~2.5mm时， ?=0.7~0.78；当d＞2.5时， ?=0.78~0.80。这里?取0.75来计算，假如用纯丙烷2740pa 进行燃烧 ＞ ，其丙烷的密度ρ为：2.01kg/m3， s= ρ/1.293 =2.01/1.293≈1.5545 则Lg=0.×(1.61) 2√5 Lg=0.× ≈ 0.×1.61 2×41.9836 ≈ 0.2857m/h × ×换算成BTU值则：0.×2500 ≈25224BTU。 值则： 换算成 值则 × ×Microsoft Excel 工作表在实际计算中，因喷嘴采取的角度，加工的喷嘴孔长度、燃气的压力、成份等影响，实际测出的流量 通常大于计算出的流量热值好几千，大约在5000BTU/H左右。尤其是随着喷嘴孔径的增大，其误差也 逐步增大。 2）喉管直径与火孔面积的关系公式 3）一次空气吸入口与燃烧热值、燃烧火孔面积的关系 4）热负荷与火孔总面积的关系公式计算 还有很多，比如炉头结构如引射管扩张角、火孔孔深、火孔尺寸等等计算公式。（四）炉头燃烧的几种火焰状况燃气从喷嘴流出后，通过一次进气口带入空气进入引射管内，与空气混合并进入炉腔作进一步混合，燃后从喷火孔（ 我们通常称焰孔）流出并点燃之后进入正常燃烧，火焰在火孔上方某一位置上驻定，形成稳定的火焰。火焰的稳定燃 烧，是燃烧器（炉头）设计和安全运行所必须保证的重要条件。火焰的稳定性与燃气的种类、压力、炉头焰孔的尺寸 大小、燃烧面积、一次进气口大小、喉管截面积、气体喷出速度及分布的均匀性，以及热量分布等因素有关。下面我 们讲一下炉头常见的几种燃烧工况： 一、回火： 也称回焰，就是火焰回到焰孔以内，在炉腔或引射管内一次进气口处燃烧，叫回火。可以分这几种情况：燃气流率降 低时的回火、正常燃烧过程中回火、点火时的回火和熄火时的回火。 二、离焰： 火焰脱离火焰孔并悬浮在火焰孔上方燃烧，这种现象称为离焰，或者称为浮火。 三、黄焰： 就是火焰在炉头孔出来后燃烧时由于其摄入的空气中的氧气不够，不能充分燃烧时出现黄色的火焰或火苗。 正常燃烧时火焰颜色呈蓝色，其火焰从焰孔出来后刚好在焰面或焰孔上方燃烧，其火焰的根部与焰孔相连。（五）炉头的测试在这里主要讲一下北美烤炉和CE烤炉炉头的测试。 北美烤炉炉头认证测试要求： 1、回火测试： （a）在降低的、正常的、增大的试验压力下立刻点燃时； （b）在正常试验压力下延迟点燃2至20秒时； （c）在正常试验压力下供气流量仅为满流量的20%时； （d）在本标准规定的任何一项其他试验期间；2、积炭测试：a、本标准任何测试期间，燃烧器不能有积碳，b、在规定气体增压条件下高态流量 操作1小时不能有积炭； 3、泄漏测试：在正常试验压力下在用明火在一次进气口处引射管边缘测试，炉头一次进气口不能 有泄漏现象； 4、熄火测试 ：⑸细谴蚩6”的高度，然后松手让其突然下落，炉头火焰不允许有熄灭．常压、 高、低态下分e测试5次； 5、浮火测试 ：盖住炉具75%烧烤面，增压、高态燃烧15分钟不允许有浮火； 6、噪音测试：正常操作过程中不允许有明显噪音。 以上除第5项用丙烷测试外，均需要用 丁烷进行测试。Microsoft Word 文档六、点火系统（Ignite system) 点火系统（前面讲了燃气、减压阀、瓦斯管、阀管组合、炉头、但还未烧起来，B.B.Q 烤炉要实现燃烧，还有一个部分，那就是点火 系统，炉具点火方式有很多选择,简介如下： 1、 手动点火 、 手动点火: 大多数国外烤炉标准要求有手动点火功能，以保证在预定的点火功能失效后,炉具仍可使用. 奇怪的是,越是高档烤炉. 为了保证安规此项要求，在设计上却越是困难。 2、 压电点火装置 、 压电点火装置: 压电点火装置的工作原理是利用压电陶瓷受机械撞击后,可以产生一定的电压,此电压通过电极放电现象,在炉头喷出 的可燃气体处点燃炉头。 原则上，液化石油气在8KV左右的电火花下即可点燃,但为保证点火可靠,压电点火装置的输出电压应控制在15~20KV间 ,在此输出电压下,电极棒跳火间距控制在3~5MM间,基本可以保证80%以上的点火效率(即10发8中). 提高点火效率的另一方式 另一方式是在点火电极处设置气体收集装置，即所谓集气罩,增大局部可燃气体浓度,保证点火可靠性， 另一方式 压电陶瓷点火装置有塑料外壳,耐温要求在120℃以下。 ℃压电陶瓷点火装置的缺点是：一次只能产生一个火花,点火可靠性相对较差，对天燃气的点火成功率更低；优点是 ：在可供选择的点火方式中，是最为经济的，也是应用最为普遍的。 压电陶瓷点火装置形式多种多样,常见的有以下几种 常见的有以下几种： 压电陶瓷点火装置形式多种多样 常见的有以下几种： a. 压电子： 应用最为普遍,又分单出口 双出口 单出口/双出口 单出口 双出口两款。 b. 炉阀联动点火： 将压电装置与炉阀集合成一体， 利用炉阀的开阀旋转动作点火，省去了单独压电点火的动作； c. 旋转式压电子： 利用一套棘轮机构，将普通压电子的单发点火动作转化为旋转连续点火，提高了点火效率，并有 1/2/3三种出口型式可供选择. 压电陶瓷点火装置涉及的安规如下: 美国: ANSI Z21.77 3、 脉冲点火方式 、 脉冲点火方式: 由于压电陶瓷是单发点火，总给人点火可靠性差的印象,因而中高档炉具多采用脉冲点火器做为点火装置。 脉冲点火器是采用干电池作电源，打火方式简单，安全可靠，一旦按下点火按钮，即可产生一连串的电火花,是较为 理想的炉具点火器。 脉冲点火器的缺点是：成本较高，约为压电点火器的5倍以上，因而在经济款烤炉中，较少使用。 另一问题是因用干电池做电源，而电池对使用温度有苛刻的要求，原则上不应大于70℃，温度超标过多，电池有爆 ℃ 炸的危险，因而对其安装位的温度防护就成了一个比较棘手的问题。 常用的解决方案是将点火按钮同脉冲点火器本体(含电池)分离设置，仅在点火按钮上改善耐温特性(可达到140℃)， ℃ 缺点是又提高了成本。 随着炉具的大型化，炉头数的增多，脉冲点火器的出口数也在相应的增加，现脉冲点火器出口最多可达到8个，可同 时提供4个点火位(对打)。 脉冲点火器标准: ANSI Z21.20 4、 导火装置 、 导火装置: 中高档炉具多布置三个以上炉头,相邻炉头的点火必须配备导火装置, 以避免可能的误操作引发气体爆炸问题。 导火装置型式较为简单，多用冲压导火板或管形导火管，部份炉具在炉头中心距许可的情况下，合并集气罩与导火 板，是个很好的设计概念. 导火板/集气罩工作环境恶劣，直接暴露在火焰中，材料选用推荐不锈钢。 5、 电极棒导线 、 电极棒导线: 电极棒导线常用材料为特氟龙或硅胶编织线,保证耐温200℃，瞬时耐温250℃。 ℃ ℃ 电极棒导线使用中最易出问题的部份在前后接插端上，脱落、松动均会造成点火失效，常规检测方法是：将导线接在 点火针的端子或点火器的端子上，另一端吊一个2kg重球，振动2~3次，无松动/脱落现象即为合格。结束语谢谢大家能耐心地听我在这里讲，BBQ燃烧系统涉及 面很广，是一个很大的科学工程，我也是临时边学边做 的这个PPT，里面结合了一些自己在以前工作时的经验， 在这里如有错误或不妥之处，敬请大家提出批评指正， 并请大家以相关书本或标准为准，可以在以后的工作中 相互探讨，共同进步！ 祝大家工作愉快！
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