海拔對(duì)燃?xì)庥镁邿嶝?fù)荷影響的對(duì)策研究

摘 要

摘要：海拔對(duì)燃具熱負(fù)荷存在不可忽視的影響，分析了現(xiàn)有解決方法存在的問(wèn)題，提出提高燃具前供氣壓力的方法來(lái)消除此影響，分析了注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：燃具；海拔；大氣壓力；熱負(fù)荷；灶前壓力Co
摘要：海拔對(duì)燃具熱負(fù)荷存在不可忽視的影響，分析了現(xiàn)有解決方法存在的問(wèn)題，提出提高燃具前供氣壓力的方法來(lái)消除此影響，分析了注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：燃具；海拔；大氣壓力；熱負(fù)荷；灶前壓力
Countermeasure Research on Influence of Altitude on Heat Load of Gas Appliance
WANG Qi，NIU Xiao-mei，GA0 Yong，ZHA0 Li-jun
Abstract：The altitude has a non-negligible effect on heat load of gas appliance. The problems with current solutions are analyzed，it is put forward that the effect is eliminated by increasing the gas supply pressure upstream of gas appliance，and the matters needing attention are analyzed.
Key words：gas appliance；altitude；atmospheric pressure；heat load；pressure upstream of hotplate
    中國(guó)地域遼闊，環(huán)境差異非常大，溫度、濕度、海拔均對(duì)燃?xì)庥镁?以下簡(jiǎn)稱燃具)的燃燒工況有較大的影響。關(guān)于溫度和濕度的影響已經(jīng)有了成熟的結(jié)論，這里不再贅述。關(guān)于海拔對(duì)燃具性能的影響，特別是對(duì)燃具熱負(fù)荷的影響，已有不少學(xué)者作過(guò)研究，并有了較好的結(jié)論，但沒(méi)有很好的統(tǒng)一的解決方法。多年來(lái)燃具的生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，針對(duì)不同海拔、不同地區(qū)設(shè)計(jì)成不同的燃燒器噴嘴，以此來(lái)調(diào)整、消除海拔對(duì)燃具熱負(fù)荷的影響。這一方法在實(shí)際運(yùn)行中取得了較好的效果，但仍存在一些問(wèn)題，本文對(duì)此進(jìn)行研究，提出更為經(jīng)濟(jì)合理的方案。
1 現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題
    20世紀(jì)80年代，有一些燃?xì)饧夹g(shù)工作者發(fā)現(xiàn)，同一臺(tái)灶具在不同地區(qū)，測(cè)試的熱負(fù)荷有較大的差異，經(jīng)過(guò)認(rèn)真地分析研究，找出了癥結(jié)所在，就是海拔不同，大氣壓力不同，導(dǎo)致了灶具的熱負(fù)荷不同。GB 16410—2007《家用燃?xì)庠罹摺方o出了不同海拔灶具熱負(fù)荷的修正計(jì)算公式[1]。
    很多燃具生產(chǎn)企業(yè)也在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中找到了這一規(guī)律，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其影響，對(duì)同樣的燃具或者同一型號(hào)的燃具，當(dāng)使用地區(qū)的海拔不同時(shí)，噴嘴直徑有所不同，這樣基本解決了海拔的影響。但我國(guó)燃具生產(chǎn)企業(yè)的水平參差不齊，仍有不少企業(yè)并不了解這一問(wèn)題，存在高海拔地區(qū)的燃具熱負(fù)荷偏小的現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量因此而不合格。表1給出不同海拔條件下的熱負(fù)荷修正系數(shù)[2]。通過(guò)這種方法雖然在一定程度上能夠解決海拔對(duì)熱負(fù)荷的影響，但是也存在以下問(wèn)題。
    ①給各個(gè)燃具生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的麻煩，設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)不同地區(qū)、不同海拔設(shè)計(jì)不同的噴嘴，況且還有不少的技術(shù)人員對(duì)此并不了解或者忽視了這一問(wèn)題，常常出現(xiàn)燃具熱負(fù)荷不達(dá)標(biāo)，造成產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
    ② 給燃具生產(chǎn)企業(yè)的管理帶來(lái)了很大的麻煩，企業(yè)要增加很多的產(chǎn)品型號(hào)，例如，一個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，由于使用地的海拔不同就要有不同的型號(hào)，全國(guó)的城市海拔從0m到5000m，如果每1000m用1個(gè)型號(hào)，就需要6個(gè)型號(hào)。由于一般的居民用戶對(duì)海拔并不是太了解，因此，燃具生產(chǎn)企業(yè)只好在產(chǎn)品的包裝上標(biāo)明使用地的名稱，企業(yè)的包裝類(lèi)型又要增加很多，這樣需要大量的樣品庫(kù)存。
表1 海拔與燃具熱負(fù)荷的關(guān)系
海拔/m
大氣溫度/℃
大氣壓力/kPa
熱負(fù)荷修正系數(shù)
0
15.0
101.3
1.0000
500
11.8
95.4
0.9761
1000
8.5
89.8
0.9525
1500
5.3
84.6
0.9299
2000
2.0
79.7
0.9078
2500
-1.3
74.8
0.8846
3000
-4.5
70.1
0.8616
3500
-7.8
65.7
0.8393
4000
-11.O
61.4
0.8166
4500
-14.3
57.6
0.7955
5000
-17.5
54.0
0.7750
6000
-24.0
47.0
0.7330
7000
-30.5
40.9
0.6926
8000
-37.O
35.9
0.6572
9000
-43.5
30.7
0.6163
    同樣，燃具的零部件也要隨著產(chǎn)品型號(hào)的變化而增多，零部件的庫(kù)存也相應(yīng)地增加，管理上更為復(fù)雜。
    ③ 給燃具生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)上造成很大的浪費(fèi)。由于產(chǎn)品的型號(hào)品種劇增，成品的庫(kù)存量和零部件庫(kù)存量增加，需要占用的流動(dòng)資金就要增加。由于零部件型號(hào)增多，同型號(hào)的部件批量減少，平均每個(gè)零部件的成本要有所增加。
    ④ 由于海拔造成的地域性限制，產(chǎn)品不能互相替換，不利于產(chǎn)品的統(tǒng)一調(diào)撥，影響企業(yè)在產(chǎn)品銷(xiāo)售時(shí)的靈活調(diào)度和產(chǎn)品供應(yīng)。
2 改變供氣壓力及其注意事項(xiàng)
    為解決以上問(wèn)題，我們可以采用提高灶前壓力的方法，針對(duì)不同海拔，執(zhí)行不同的供氣壓力級(jí)制。海拔與灶前額定供氣壓力的關(guān)系見(jiàn)表2。各城市按照自己所處的海拔確定灶前額定供氣壓力。不同海拔的城市，可參照表3給出的灶前額定供氣壓力值，使得燃具的熱負(fù)荷通過(guò)供氣壓力的增加，消除海拔對(duì)燃具熱負(fù)荷的影響。這樣，燃?xì)庥镁叩纳a(chǎn)可以全國(guó)統(tǒng)一。
表2 海拔與灶前額定供氣壓力的關(guān)系
海拔
灶前額定供氣壓力/kPa
/m
人工煤氣
天然氣
液化石油氣
0
1.0
2.0
2.8
500
1.1
2.1
2.9
1000
1.1
2.2
3.1
1500
1.2
2.3
3.2
2000
1.2
2.4
3.4
2500
1.3
2.6
3.6
3000
1.3
2.7
3.8
3500
1.4
2.8
4.0
4000
1.5
3.0
4.2
4500
1.6
3.2
4.4
5000
1.7
3.3
4.7
6000
1.9
3.7
5.2
7000
2.1
4.2
5.8
8000
2.3
4.6
6.5
9000
2.6
5.3
7.4
表3 中國(guó)海拔為100m以上的主要城市的灶前額定供氣壓力
序號(hào)
城市名稱
海拔/m
大氣壓力/kPa
灶前額定供氣壓力/kPa
人工煤氣
天然氣
液化石油氣
1
拉薩
3658.0
65.1
1.4
2.8
4.0
2
西寧
2261.2
77.4
1.3
2.5
3.5
3
昆明
1891.4
81.0
1.2
2.4
3.3
4
蘭州
1517.2
85.9
1.2
2.3
3.2
5
銀川
1111.5
88.9
1.1
2.2
3.1
6
貴陽(yáng)
1071.2
89.2
1.1
2.2
3.1
7
呼和浩特
1063.0
89.5
1.1
2.2
3.1
8
烏魯木齊
800.0
92.0
1.1
2.2
3.0
9
太原
777.9
92.6
1.1
2.2
3.0
10
成都
505.9
95.5
1.1
2.1
2.9
11
西安
396.9
96.8
1.1
2.1
2.9
12
重慶
259.1
98.2
1.0
2.0
2.8
13
長(zhǎng)春
236.8
98.5
1.0
2.0
2.8
14
哈爾濱
171.7
99.3
1.0
2.0
2.8
15
鄭州
110.4
100.2
1.0
2.0
2.8
注：大氣壓力為冬、夏季的平均值。
   用提高燃具前額定供氣壓力的辦法提高燃具熱負(fù)荷，在美國(guó)、歐洲國(guó)家也采用[2、3]。但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
    ① 給生產(chǎn)調(diào)壓器的企業(yè)帶來(lái)麻煩。生產(chǎn)調(diào)壓器的企業(yè)要根據(jù)使用地的海拔，確定調(diào)壓器的出口壓力，這一點(diǎn)對(duì)于生產(chǎn)城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器的企業(yè)并不難，因?yàn)檎{(diào)壓器在安裝后一般都要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)按照當(dāng)?shù)氐暮０未_定調(diào)壓器的出口壓力。但對(duì)于瓶裝液化石油氣調(diào)壓器的生產(chǎn)企業(yè)就有一定的難度，要針對(duì)不同地區(qū)設(shè)定不同的出口壓力，存在與燃具相似的問(wèn)題。
    ② 設(shè)計(jì)單位要考慮海拔與灶前額定供氣壓力的關(guān)系，提高區(qū)域調(diào)壓器或樓棟調(diào)壓器的出口壓力。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50028—2006的規(guī)定，燃?xì)庹{(diào)壓站或調(diào)壓箱的出口壓力可按下式計(jì)算[4]：
    p=1.5psup+150Pa
式中p——調(diào)壓站的出口壓力，Pa
    psup——不同海拔下的灶前額定供氣壓力，Pa
    ③ 檢測(cè)單位(主要是高海拔地區(qū)的檢測(cè)單位)要根據(jù)當(dāng)?shù)睾０嗡鶎?duì)應(yīng)的灶前額定供氣壓力作為檢測(cè)時(shí)的額定壓力。這一額定壓力要在標(biāo)準(zhǔn)或者地方法規(guī)中作出明確的規(guī)定，否則會(huì)引起不必要的爭(zhēng)議。
    ④ 對(duì)于燃?xì)夤?，只要灶前額定供氣壓力確定后，運(yùn)行時(shí)與常規(guī)完全一樣。但要求燃?xì)夤镜募夹g(shù)人員和管理人員對(duì)此應(yīng)有所了解。
    ⑤ 對(duì)燃具燃燒穩(wěn)定性的影響。由于燃具燃燒器火孔面積不變，提高了灶前壓力，相當(dāng)于增大了燃?xì)饬髁?，雖然熱負(fù)荷沒(méi)有增加，但火孔出I=I流速增加，而燃燒速度變化不會(huì)太大。這樣燃具會(huì)有脫火的趨勢(shì)，但對(duì)燃具的抗回火性能會(huì)更好，這就要求在設(shè)計(jì)燃具燃燒器時(shí)盡量考慮到這一點(diǎn)，以保證穩(wěn)定燃燒。
    ⑥ 對(duì)燃具CO排放量、熱效率的影響等問(wèn)題，還未作更深入的研究，有待于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
    ⑦ 對(duì)于以上第⑤、⑥項(xiàng)，可以作一對(duì)比，將現(xiàn)行的方法和改變供氣壓力的方法的燃燒工況進(jìn)行對(duì)比。
3 結(jié)論與建議
    ① 可以采用提高灶前供氣壓力的方法來(lái)消除海拔對(duì)燃具熱負(fù)荷的影響。對(duì)于該方法出現(xiàn)的新問(wèn)題，應(yīng)在今后的工作實(shí)踐中逐步加以解決。
    ② 關(guān)于海拔對(duì)燃燒工況、煙氣排放、燃具熱效率的影響等相關(guān)問(wèn)題，希望有識(shí)之士作更進(jìn)一步的深入研究。
    ③ 應(yīng)在《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中引入供氣壓力隨海拔變化這一新概念，提高燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB 16410—2007，家用燃?xì)庠罹遊S].
[2] ANSI Z 223.1—2002，NFPA 54—2002，美國(guó)國(guó)家燃?xì)庖?guī)范[S].
[3] EN 437—2003，測(cè)試燃?xì)?、測(cè)試壓力及燃?xì)庥镁哳?lèi)型[S].
[4] GB 50028—2006，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].
 
(本文作者：王啟1 牛曉梅1 高勇2 趙力軍3 1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300074；2.國(guó)家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 天津 300384；3.中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司東北分公司 吉林長(zhǎng)春 130000)