家用沼气炉具的种类虽然繁多,其结构也因用途不同而有所差别,但它们都有一定的共性,即它们基本上由大气式燃烧器、供气系统阀体、点火装置和其他部件五大部分组成。其中燃烧器是燃气炉具的一个主要部件,它由喷嘴、调风板、引射器、燃烧器头、火盖(又叫菊花头)等组成,火盖就是组成内圈火孔和外圈头孔的压盖。引射器是由短管、收缩管、喉管、扩散管等组成。燃烧器头其水平方向为圆环形通道,此通道的截面为矩形。引射器在燃烧器头的左下方其走向为前后走向,引射器与燃烧器头之间有一过渡段的空腔体,空腔体与燃烧器头的交接,其交接面积大约只占燃烧器头通道面积的四分之一。
当沼气从喷嘴以一定的速度喷出时,引射器内沼气气流的压力低于外界压力,外界空气就自动进入引射器,沼气和空气自动混合,混合气体从引射管通过交接面孔到燃烧器头,然后分为前后两股沿圆环通道流动至整周,再通过火盖的孔冒出,被火花点燃后与空气进行第二次混合燃烧。
由于任何物质运动都具有惯性,同时气体在流动的过程中存在摩擦阻力,因此当沼气与空气混合气体从引射器管通过交接面孔到燃烧器头时保持了惯性,其次在流动过程中受到流动阻力的作用,有绝大部分的沼气与空气的混合气是直接通过此孔再通过火盖的火孔冒出直接参与燃烧,因此只有少许的混合气体会分成前后二股沿圆环形通道流动而且越来越少。此情况也能通过燃烧的火焰形状看出,即靠近引射器混合气管一侧的火焰长,而背离的那一侧火焰短。
评价燃烧器的设计和质量是否理想,一般可考察几个方面,其中特别是燃烧效率的高低,燃料气体是否可以完全燃烧,并使燃气所释放的热量得到充分的利用。而燃烧器在传热过程中主要由三种传热方式:
a为传导,其表达式为:Q=-λ· F· әt ⁄əχ
b为对流,其表达式为:Q=aF·△t
c为辐射,其表达式为:Q= E· F
以上三个表达式中的F都是有效受热面积,因此想得到最佳的燃烧热效率就必须尽可能提高有效传热面积。而目前沼气炉具的燃烧器所造成的火焰中心偏离燃烧器的几何中心,由此带来的缺点是:1、火焰跑单边烧单边锅的现象,使受热面不均,减少了有效传热面积,用户普遍反映不好用;2 火焰长的一侧不仅造成排烟温度升高,同时还造成燃烧不完全,热损失大。即燃气所释放的热量不能得到充分的吸收,因此现在普遍使用的大气式沼气炉具的燃烧技术有待于提高。
家用燃气具的燃烧器的设计可分为扩散式燃烧器、大气式燃烧器和无焰式燃烧器(红外线辐射器)。其中扩散式燃烧器一般适用于低压人造燃气的热水器等,而不适用于炉具类。良好的无焰式燃烧器的热效率高于大气式燃烧器。无焰式燃烧器的热效率高有许多原因,但主要因无焰式燃烧器的外壳可保持燃气空气混合,气体在进入辐射器头部之前具有一定的静压,并将燃气混合气均匀地分配。分配板安装于引射器出口端的外壳内侧上,它的主要作用是均匀分配燃气与空气混合气体。因此它对提高无焰式燃烧器的热效率有很大的帮助。而大气式燃烧器就没有分配板,因此要想提高大气式燃烧器的热效率就必须从分配板上入手。特别是沼气炉具,原因是沼气的热值低,要保证沼气炉具有一定的热负荷,必须增加它的流通载面积,随之加大了偏流现象,所以更需要在沼气炉具上加装分配板。
如何在沼气炉具上加装分配板(即均分器)达到均等分配沼气的目的,使火焰分配更加平均,从而提高沼气炉具的热效率和实用性。借助无火焰式燃烧器的结构在引射器出口处加装一块分配板的原理。它包括燃烧器的引射管与燃烧器头交接面孔,带有定位火盖(菊花头)作用的两对螺丝螺帽的均分器片,其形状是一段圆环片。在火盖上选两对螺丝螺帽将均分器(分配板)连结在火盖上,火盖是直接放在燃烧器上方的,分配板(均分器)是正对着引射器的出气口即交接面孔的。当沼气沿燃烧器的引燃管从下向上到交接面孔时,遇到了在孔与火盖之间的分配板(均分器)。当没有此分配板(均分器)时。有大量的沼气直接从这出口孔通过火盖造成火焰跑单边现象,降低了热效率,但是有了这分配板时,沼气只能从缝隙中通过达到火盖燃烧。这样就增加了出口孔周边的流动阻力,使出口孔处周围的沼气流过火盖的量减少许多,只要适当控制分配板的面积就能使灶具火焰偏火的现象得到很大改善。
实践证明,利用分配板(均分器)能达到均等分配沼气的目的,使沼气炉具火焰更加平均,燃烧更充分,降低局部的排烟温度,在热流量不低于3.2KW(±10%)的情况下,热效率应大于55%,而带均分器的沼气炉热效率达到61%,热 流量为3.04KW。目前,永安洁能燃气器技术有限公司生产的“噢特旺”炉具,经当地1万多户沼气用户使用,普遍反映炉具使用效果很好,值得推广。《中国沼气》