摘　要：介紹新型中餐液化石油氣炒菜灶的結構。采用實驗方法，比較新型與傳統中餐夜化石油氣炒菜灶的熱效率、液化石油氣耗量、煙氣中一氧化碳體積分數。

關鍵詞：中餐液化石油氣炒菜灶；  預混式燃燒器；  熱效率

Design and Performance Test of New-type LPG Chinese Cooking Range

Abstract：The structure of the new-type LPG Chinese cooking range is introduced．The thermal efficiency，LPG consumption and CO volume fraction in the flue gas of the new-type and conventional LPG Chinese cooking ranges are compared by using experimental methods．

Keywords：LPG Chinese cooking range；premix burner；thermal efficiency

近年來，隨著城市化的步伐逐步加快，天然氣的應用規模不斷擴大。但瓶裝液化石油氣在餐飲行業的用量仍較大，特別是在小型城鎮。因此，提高中餐液化石油氣炒菜灶(以下簡稱炒菜灶)的熱效率及環保性，有著重要意義。為了提高炒菜灶的熱效率，許多學者對炒菜灶性能的提升進行了深入研究^[1-3]，涉及炒菜灶的燃燒方式、爐膛改造等內容。一些生產廠家采用了預混式燃燒等技術，但煙氣余熱回收、排放指標仍不理想。為了實現節能環保目標，本文介紹一種高效節能環保的新型炒菜灶的結構，并對性能進行實驗研究。

1　新型炒菜灶結構

新型炒菜灶的結構見圖1，火焰燃燒狀態見圖2。主要由燃氣一空氣預混器、灶具本體、燃燒器、扇形多孔聚能陶瓷板、送風機等組成。燃燒器的內壁開有能使可燃混合氣旋流噴出的旋流火孔，方向為軸向順時針傾斜15°并且切向傾斜向上15°，孔徑為2.5mm。

新型炒菜灶主要工作原理為：空氣通過送風機經空氣管道進入燃氣—空氣預混器，LPG通過開設在預混器側壁上的小孔高速噴入與空氣初步混合。LPG與空氣再經旋流火孔噴出后進一步混合，使得可燃混合氣成一定角度旋流強烈燃燒，使得鍋底與火焰的接觸面積增大。高溫煙氣通過多孔聚能陶瓷板上的環形孔后排入煙道，陶瓷板積蓄了大量的煙氣余熱，可對鍋底進行二次輻射加熱，實現了高溫煙氣的余熱回收利用。

2　炒菜灶的熱態對比實驗

2.1　實驗目的

為驗證新型炒菜灶的性能，將其與傳統炒菜灶進行熱態對比實驗。實驗主要對比炒菜灶的熱效率、節能效果、排放特性。

2.2　實驗系統

實驗氣選用廣東省大學城內LPG售氣公司提供的瓶裝LPG，經實測主要成分為丙烷、丁烷，含有少量H2S、COS、CS2、硫醇、硫醚、二硫化物、二氧化碳、氮等氣體，實測低熱值為92.1MJ／m³。

新型炒菜灶與傳統炒菜灶的爐膛口徑均為600mm，與新型炒菜灶相比，傳統炒菜灶仍采用預混式燃燒，但燃燒器為中間長明火孔、外圈直通火孔的結構，且未配置多孔聚能陶瓷板。傳統炒菜灶不能使LPG與空氣充分混合并旋流燃燒，由于沒有配置多孔聚能陶瓷板，高溫煙氣從煙道直接排出，煙氣余熱利用不理想。新型炒菜灶、傳統炒菜灶均配置相同額定電功率(500W)的送風機，送風機具備5個檔位，分別對應不同送風量。

新型炒菜灶與傳統炒菜灶的實驗系統基本一致。實驗裝置包括LPG鋼瓶、煙氣分析儀、燃氣比例調節閥、流量計、電子溫度計等。煙氣分析儀用于測量煙氣中CO體積分數，燃氣比例調節閥用于調節控制LPG的流量，流量計用于計量LPG累計流量。實驗系統流程見圖3。

2.3　實驗工況及熱效率計算式

實驗設5種工況，分別對應送風機的5個檔位(工況l～5的檔位逐漸增大)，每種工況進行4次測試，實驗結果取4次的平均值。實驗表明，當過剩空氣系數在1.2附近時，火焰有力并成淡藍色。因此通過調節燃氣比例閥，使得每種工況的過剩空氣系數接近1.2。每種工況均將3L水從初始溫度加熱至100℃，根據實驗數據計算炒菜灶熱效率。待水溫達到70℃時，采用煙氣分析儀測量煙氣中CO的體積分數，取穩定值。

炒菜灶熱效率h的計算式為：

h＝[mcp(t2-t1)]/QV

式中h——炒菜灶熱效率

m——被加熱水的質量，kg

cp——水的比定壓熱容，kJ／(kg·K)，取4.183kJ／(kg·K)

t2——水的終止溫度，℃

t1——水的初始溫度，℃

Q——LPG的低熱值，kJ／m³

V——LPG耗量，m³

3　實驗結果及分析

傳統炒菜灶、新型炒菜灶的實驗數據分別見表1、2。由表1、2可知，傳統炒菜灶、新型炒菜灶的LPG耗量、煙氣中CO體積分數均隨送風量的增大而增大，耗時、平均熱效率則呈相反的變化趨勢。相同工況下，新型炒菜灶的平均熱效率明顯高于傳統炒菜灶，且LPG耗量比較低。

4　綜合分析

在采用預混式燃燒的基礎上加裝節能燃燒器、多孔聚能陶瓷板余熱回收裝置等，采用直接燃燒加熱與二次輻射加熱兩種方式加熱鍋底來提高爐灶熱效率。多孔聚能陶瓷板吸收大量煙氣余熱后溫度保持在800℃以上，使得未燃可燃混合氣產生二次燃燒而燃盡。因此，在熱負荷相同的條件下，耗氣量比傳統炒菜灶有所降低。

與傳統炒菜灶相比，新型灶燃燒器的設計使得LPG與空氣混合更加均勻，不易出現局部氧含量過低導致高溫缺氧產生CO的情況，燃燒更加完全。由于吸收煙氣余熱的多孔聚能陶瓷板的熱輻射，使得灶體內部溫度梯度分布平緩，CO燃燒區域增大，降低了煙氣中CO的體積分數^[4]。

新型炒菜灶、傳統炒菜灶的熱效率均隨燃氣耗量的增大而減小，主要是由于隨著負荷提高產生的煙氣量增大，大量煙氣攜帶更多熱量排入大氣。

5　結論

①新型炒菜灶采用LPG與空氣兩級混合技術，使兩者混合更加均勻。燃燒器的旋流火孔設計使可燃混合氣成一定角度旋流強烈燃燒，使得鍋底與火焰的接觸面積增大。

②多孔聚能陶瓷板吸收大量煙氣余熱后溫度保持在800℃以上，對鍋底進行二次輻射加熱，實現了高溫煙氣的余熱回收，并使未燃可燃混合氣產生二次燃燒而燃盡。

③新型炒菜灶的設計使LPG與空氣混合更加均勻，不易出現局部氧含量過低導致高溫缺氧產生CO的情況。多孔聚能陶瓷板的熱輻射使得灶體內部溫度梯度分布平緩，CO燃燒區域增大，降低了煙氣中CO的體積分數。

參考文獻：

[1]閆慧博，劉斌杰，魏剛．預混式中餐燃氣炒菜灶最高熱效率的試驗研究[J]．煤氣與熱力，2013，33(5)：B18-B20．

[2]戴曉楠，于濤．金屬纖維中餐燃氣灶爐膛改造實驗研究[J]．煤氣與熱力，2013，33(9)：B18-B20．

[3]胡正，林其釗．提高中餐燃氣炒菜灶熱效率的研究[J]．煤氣與熱力，2007，27(11)：22-24．

[4]江明．鼓風預混式中餐燃氣灶熱工性能研究(碩士學位論文)[D]．重慶：重慶大學，2008：14-15．

本文作者：李瑞宇  劉效洲

作者單位：廣東工業學