摘　要：本文對(duì)家用燃?xì)庠畹幕鼗疬M(jìn)行了主要的原因分析，例舉了一般的回火排除方法，指出了其存在的不足，提出了一種新型的主動(dòng)防回火裝置的結(jié)構(gòu)和原理，并通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該防回火裝置運(yùn)用的可行性。對(duì)于今后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是在使用220V交流電的氣電結(jié)合灶、集成灶上，該防回火裝置具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?；燃燒器；回火；防回火裝置；熱敏電阻

1 前言

對(duì)大氣式和無焰式燃燒器而言，回火是當(dāng)燃?xì)庖豢諝饣旌衔锏乃俣仍谌紵婷娴姆ň€方向上的分量小于該混合的的火焰?zhèn)鞑ニ俣榷茐牧搜婷娣€(wěn)定性所造成的。因此對(duì)于大氣式燃燒器和無焰燃燒器，燃?xì)庖豢諝獾幕旌衔飶幕鹱靽姵霾⒈稽c(diǎn)燃后，不一定形成穩(wěn)定的火焰，當(dāng)混合氣體流速小于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)，火焰可能逆流傳播進(jìn)火孔，使燃燒在燃燒器內(nèi)部或在噴嘴處進(jìn)行。目前的家用燃?xì)庠钤谑褂眠^程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生回火現(xiàn)象，尤其是人工煤氣、開瓶液化氣，回火結(jié)果是：對(duì)燃?xì)庠町a(chǎn)生破壞，導(dǎo)致燃燒器燒毀，玻璃面板、陶瓷面板爆裂、不銹鋼面板發(fā)黑，內(nèi)部布線、控制器件損毀等事故，同時(shí)又由于是不完全燃燒，釋放大量的有毒氣體，既帶來財(cái)產(chǎn)損失又危及用戶的使用安全。

2 回火的原因

首先，燃燒器頭部靜壓分析。

為了保證達(dá)到選定的火孔出口氣流速度和火孔熱強(qiáng)度，燃?xì)狻⒖諝饣旌衔镌陬^部必須具有一定的靜壓力。該靜壓力是由引射器提供的，它用來克服混合物從頭部逸出時(shí)的能量損失。該能量損失由流動(dòng)阻力損失、氣流通過火孔時(shí)被加熱而產(chǎn)生的氣流加速的能量損失以及火孔出口動(dòng)壓頭損失三部分組成。

其次，火焰的穩(wěn)定性行分析。

由于能量損失，必然導(dǎo)致火孔氣流速度的降低。一旦燃燒時(shí)燃?xì)庖豢諝饣旌衔锏臍饬魉俣刃∮诨鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣龋突禺a(chǎn)生回火。因此，為了防止回火，可燃混合氣體從燃嘴流出的速度必須大于某一臨界速度。

對(duì)于某一定組成的可燃混合物，在燃燒時(shí)必定存在一個(gè)火焰穩(wěn)定的上限，氣流速度達(dá)到此上限值便產(chǎn)生脫火現(xiàn)象，該上限為脫火極限；另一方面，可燃混合物還存在一個(gè)火焰穩(wěn)定的下限，氣流速度低于下限值便產(chǎn)生回火現(xiàn)象，該下限為回火極限。對(duì)于一個(gè)大氣式火焰來說。只有當(dāng)氣流速度在脫火和回火極限之間時(shí)，火焰才得以穩(wěn)定。其火焰穩(wěn)定性如圖1所示。

　　所以為保證燃燒火焰的穩(wěn)定性，必須取一個(gè)合適的燃?xì)?/span>-空氣混合物出口流速及一次空氣系數(shù)。
　　所以，回火的主要原因有：

（1）一次空氣系數(shù)選擇不當(dāng)，如風(fēng)門開啟度太大。一般穩(wěn)定燃燒時(shí)，大氣式燃燒器α1=0.4～0.8，無焰燃燒器α1約為1.05。燃?xì)獾男再|(zhì)、燃燒形式和燃燒器結(jié)構(gòu)不同，α1也不同。因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c可燃混合氣體中的可燃?xì)怏w含量有關(guān)，而火焰?zhèn)鞑ニ俣仁怯绊懟鼗鸬囊粋€(gè)主要因素，理論上一次空氣系數(shù)為1時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲蟆?/span>

（2）燃?xì)鈮毫^低，此時(shí)由于燃?xì)庖豢諝饣旌衔镌谌紵鲀?nèi)受沿途阻力的影響后，燃?xì)庖豢諝饣旌衔锿ㄟ^火孔的速度下降，使可燃混合氣體出火孔速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，產(chǎn)生回火。

（3）實(shí)際氣源成分發(fā)生了較大的變化，尤其是人工燃?xì)夂写罅康臍錃猓哂懈蟮幕鼗饍A向。

（4）速度場不均勻或各火孔流速差別很大，如火蓋未蓋平、燃燒器火孔堵塞、燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或混合管內(nèi)有毛刺、雜物等原因，這時(shí)，即使預(yù)混可燃?xì)怏w出火孔的平均流速比火焰?zhèn)鞑ニ俣却蠛芏?，但在局部地方或一部分火孔處流速仍可能低于火焰?zhèn)鞑ニ俣榷鸹鼗稹?/span>

（5）外界氣流直吹燃燒器，從而導(dǎo)致回火。

（6）溫度過高使火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兓挠绊?，如鍋底壓火，至使燃燒器火頭部溫度過高，燃燒器頭部冷卻不好，當(dāng)燃?xì)庖豢諝饣旌衔餃囟壬邥r(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌欤笥诨鹂滋帤饬魉俣榷鸹鼗稹?br />

3 一般的回火排除方法

（1）一次空氣系數(shù)選擇不當(dāng)，即風(fēng)門過大而引起的回火，那么調(diào)小風(fēng)門至火焰正常。

（2）燃?xì)鈮毫^低引起的回火，則通過調(diào)整灶前壓力解決，如調(diào)整灶前角閥開啟度，檢查液化氣瓶減壓閥是否堵塞 。

（3）實(shí)際氣源成分發(fā)生了較大的變化，超出燃?xì)饣Q范圍而產(chǎn)生回火，如各地城市人工煤氣、液空混合氣，則需根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，擴(kuò)鉆噴嘴孔徑。

（4）燃燒器火孔堵塞，則清除污物；火蓋沒放到位，則重新放好。

（5）外界氣流直吹燃燒器造成回火，此時(shí)應(yīng)設(shè)法改善灶具的使用環(huán)境，例如可把門窗開的小一點(diǎn)，避免有風(fēng)直吹燃燒器。

（6）燃?xì)庠罹吲c炊具不適應(yīng)，鍋底壓火造成回火，是由于火蓋溫度過高，加速了火焰的燃燒速度，破壞了燃燒的熱平衡條件，此時(shí)應(yīng)更換支鍋架或更換炊具，改善鍋底至火蓋的距離。

通過以上所述的排除方法，能在一定程度上減少回火的發(fā)生，但是，以上某些回火現(xiàn)象的排除，不但需要使用者具有較敏銳的觀察能力，而且同時(shí)需要使用者具備一定的專業(yè)知識(shí)，一旦使用條件變化，氣源成分或燃?xì)鈮毫Φ牟▌?dòng)超過灶具的適應(yīng)范圍，回火還是會(huì)發(fā)生，調(diào)整卻很困難。因此，在使用220V交流電的氣電結(jié)合灶具和集成灶越來越廣泛的今天，為確保用戶使用安全，開發(fā)具有能主動(dòng)探測回火，自動(dòng)切斷氣源，具備主動(dòng)防回火裝置的安全型燃?xì)庠罹呔哂蟹e極的意義。

4 主動(dòng)防回火裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理

以下所述為一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用安全、回火保護(hù)動(dòng)作可靠、在灶具回火時(shí)能自動(dòng)切斷氣源的回火保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)既保護(hù)灶具又確保用戶使用安全的目的。

該防回火保護(hù)裝置如圖2所示，其包括燃燒器1、控制器2、電磁閥3。其中在燃燒器1上安裝有熱敏電阻4，電磁閥3安裝在燃燒器的進(jìn)氣管上，熱敏電阻4、控制器2、電磁閥3組成了回火保護(hù)控制回路。

本裝置在燃?xì)庠罹甙l(fā)生回火時(shí)，燃燒器1的引射管11或混和腔12會(huì)迅速升溫并傳遞到熱敏電阻4上，引起熱敏電阻4阻值的變化，當(dāng)該電阻值達(dá)到控制器2內(nèi)部電路設(shè)定的閥值時(shí)，判定為回火已發(fā)生，控制器2輸出關(guān)閥信號(hào)，電磁閥3掉電自動(dòng)關(guān)閉，切斷燃?xì)馔?，?shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

5 試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)圖2，設(shè)計(jì)并制作了控制器，選好熱敏電阻、電磁閥，設(shè)定好內(nèi)部電路判斷回火溫度的閥值，裝配于各類氣源的嵌入式灶具，將灶具調(diào)整到回火燃燒狀態(tài)，進(jìn)行多次實(shí)樣測試驗(yàn)，效果良好。同時(shí)在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，我們要根據(jù)燃燒器結(jié)構(gòu)，注意正確選擇熱敏電阻的安裝位置，避免火焰直接接觸損毀電阻，也要避免離回火區(qū)過遠(yuǎn)而影響反應(yīng)速度。

試驗(yàn)結(jié)果表明，不管是何種原因引起的回火燃燒，燃?xì)庠罹呙看位鼗鸷螅摲阑鼗鸨Ｗo(hù)裝置均能在的短時(shí)間內(nèi)，檢測到回火現(xiàn)象，自動(dòng)啟動(dòng)關(guān)閥程序，關(guān)閉電磁閥，切斷燃?xì)馔罚?bào)警提醒。該防回火保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用安全、回火保護(hù)動(dòng)作可靠，達(dá)到灶具防回火的預(yù)期效果，可以用于實(shí)際產(chǎn)品。

6 結(jié)束語

由于種種不同原因的客觀存在，回火是家用燃?xì)庠罹叱Ｒ姷姆钦Ｈ紵F(xiàn)象，并導(dǎo)致燃燒器燒毀，面板發(fā)黑爆裂、內(nèi)部控制器件損毀等事件時(shí)有發(fā)生，同時(shí)又由于是不完全燃燒，釋放大量的有毒氣體，既帶來財(cái)產(chǎn)損失又危及用戶的使用安全。通過一般的回火排除辦法，只能在一定程度上控制回火的發(fā)生，同時(shí)對(duì)操作人員的觀察、反應(yīng)能力和專用知識(shí)要求高，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)控制。在220V交流市電的氣電結(jié)合灶具和集成灶越來越廣泛應(yīng)用的今天，為確保用戶的使用安全，具有能主動(dòng)探測回火，自動(dòng)切斷氣源的防回火裝置，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜正侯主編 燃?xì)夤こ碳夹g(shù)手冊(cè) 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1993

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(本文作者：夏德奇 浙江帥康電氣股份有限公司 浙江余姚 315400)