燃气具资讯网

全预混冷凝式燃气设备调节范围扩展的解决方案

2011-10-06 16:09:58 来源:西特(上海)贸易有限公司 张 劢 浏览:
内容提要:全预混冷凝式燃气设备调节范围扩展的解决方案:在过去的几年里,能源的消耗和对环境方面影响的话题受到越来越多的重视。因此较高能效的,低燃料消耗,低二氧化碳排放,以及低污染物如氮氧化物和一氧化碳排放有着高质量燃烧性能的产品已在市场上取得成功。

  全预混冷凝式燃气设备调节范围扩展的解决方案

  1 欧洲采暖热水炉市场趋势

  在过去的几年里,能源的消耗和对环境方面影响的话题受到越来越多的重视。因此较高能效的,低燃料消耗,低二氧化碳排放,以及低污染物如氮氧化物和一氧化碳排放有着高质量燃烧性能的产品已在市场上取得成功。

  特别是带有预混燃烧器的冷凝式燃气设备,已成为具有代表性的设备。得益于其高科技的性能表现,使得其市场份额迅速增长,相对的导致使用大气式燃烧器的传统产品份额下降很大。

  家用燃气设备市场的另一个趋势是由于建筑物的保温材料工艺的进步,因此采暖所需的最大功率有所减小,而由于用户对洗浴等生活用水的要求提高,从而使得生活热水需求的功率有所提高。

  另一个相关的现象是非化石能源如太阳能,热泵的运用逐渐增多。通常这些非化石能源需要同传统的燃气用具集成后一同使用这些“免费”的替代能源。这些非化石能源可以预先加热采暖炉的进水温度,从而进一步减小了加热设备的功率要求。

  综上所述,以上这些趋势要求供热设备能在一个较宽功率范围内工作。因为在采暖模式下要求的输出功率变得越来越小,而生活热水模式下需要的功率越来越大。值得关注的是,这些年来所有这些市场的变化由著名的欧洲共同体推动,目标是建立一个更为绿色高效的未来,概括为著名的口号:“在2020年,效率提高20%,排放减少20%,可再生能源的使用比例达到20%”,在实践中颁布了许多立法称之为“指令”如EPBD,ERP,RES。这些指令被转换成各欧盟成员国的国家法令强制执行(见图1)。欧洲国家可再生能源在供暖中的发展见图2。

  
  

  2 空气/燃气气动控制系统

  冷凝设备技术产生于二十世纪九十年代的荷兰和德国,随后逐步发展到欧洲乃至全球。在所有运用到的市场里,这种被称为“pneumatic”气动控制燃气系统,普遍被认为是一种成熟的,可靠的技术。2008年欧洲各国采暖市场中冷凝炉所占的比例见图3。

  

   

  他们利用由变速风机产生的可变的压力信号控制的经过特别设计的燃气阀,与“文丘里”装置协同工作。保证在不同的出口压力下,始终保持恒定的空气与燃气的比例注入到燃烧腔。以保证达到高效率和低排放的良好燃烧表现。在市场上这种设备的功率调节范围大约在1:4~1:5。

  有关空气/燃气气动燃气控制系统的详细信息和工作原理,请参阅之前SIT集团“燃气/空气控制器和他们在燃气采暖设备中的应用”的文章.

   

  3 Aerotech AGM-HM

  为满足上述大功率调节范围设备的需求,我们在此处介绍一种巧妙的解决方案,基于391 AGM预混系统和991 Aerotech的工作原理,在不改变现有的“pneumatic”气动控制燃气系统的情况下,增加了可减小通径的装置,及同时加大可变化范围。可广泛的,方便的应用,并使其功率可调范围达到1:10以上。图1为 991 Aerotech HM示意图。

  风扇提供燃烧所需的空气;燃气阀根据空气流量的大小,给出相对应的燃气流量。空气限流器被设计成两个不同的开度:

  ?第一种开度SA1较大,允许通过最大的空气量;以满足最大功率的燃烧。

  ?第二种开度SA2较小,能保证燃气阀工作在最小功率工作时仍能得到良好的空气压力信号。

  若要确保混合的气体始终保持相同的燃气和空气比例,空气限流器需和燃气限流器 (SG1和SG2) 同时配合工作。

  根据这一构造,混合系统预分为两个阶段: 高,从中间功率至最大功率之间进行调节,低,从中间功率至最小功率之间进行调节。

  为了避免系统频繁的切换,当系统工作在一个中间功率时,在“高”和“低”功率模式之间需要一个重叠的中间功率,请参见图4。

  空气限流器SA和燃气限流器SG均可调节。

  

   

   4 调节范围

  假设图2中C1的调制范围是5(最大和最小功率的比值),最大功率时压差为10mbar,在最小功率时(1/5的最大功率)压差为0.4mbar。输入的功率及流量与压差的平方根相关。

  Q≈S

  如果将功率调节范围增加到1:10的话,在最大功率相同的情况下,最小功率时的压差将只有0.1mbar。在这个压差下,以“pneumatic”气动控制的燃气系统将无法正常稳定的工作。
如果使通径表面积减半,如下:

  SA2=1/2SA1

  SG2=1/2SG1

  这样,燃气空气比率保持不变的情况下(即保持燃烧工艺参数保持在最佳的状态下),输出热功率将会减半。系统在最小功率时的压差保持在0.4mbar,而输出功率是调节范围C1最大输出功率的1/2,从而全面增加了调节范围至C.

  如图5所示功率调节特性(功率与风扇速度),调节范围C1和C2(由SA1和SG1,SA2和SG2分别达到)。

  

   

  最大和最小的热输入是由相关装置的特性来决定的。因此使用不同的进气塑料环(空气限流器)可用于设置设备的不同功率。

  图6给出了在使用无刷风机调节功率时,高、低模式的功率调节范围。

  

  图7给出了一个使用圆柱形预混燃烧器和Giannoni Isothermic (3 + 1coils)热交换器的设备的输入功率可调节范围。当HM Aerotech工作在高模式下,输入的功率变化在7~25kW之间,在低模式下输入的功率变化在2.5~10kW之间。更多产品的详细信息请参考SIT产品样本。

   

   

  5 结论

  因此,以这种方式来扩大现有的家用冷凝设备的调节范围,即可以沿用数年来积累的经验,保证产品的可靠性,又不需要改动太多的部件。可大大加快新产品的“上市时间”。有助于输出温度精确稳定,满足各种大或小的热需求。

  这种解决方案所能达到的宽泛的功率调节范围,使得设备开-关次数减少,从而带来了如下优势:

  a.减少了部件和设备,在点火和关闭带来的损耗

  b.减少了待机损失,从而增加了不同季节下使用的效率

  c.减少了污染的排放,特别是在燃烧器点火的时候

  d.对卫生水需求变化的反应速度更快,增加了用户的舒适度

相关文章