燃气采暖热水炉风机风压取样点研究

2023-11-01潘耀文袁金魁

日用电器 2023年9期

潘耀文袁金魁

（广东万和热能科技有限公司佛山 528325）

引言

随着国家环保、节能政策的发布实施，发展低碳经济，在全社会积极实施节能减排措施已经成为我国经济与社会发展的总目标之一。在国家推动“煤改气”政策下，燃气采暖热水炉受到了消费者更多的关注，更多的燃气采暖热水炉进入了千家万户，中国燃气采暖热水炉行业得到了迅速的发展。在2021 年，国家实行新国标GB 25034-2020 《燃气采暖热水炉》，其中对壁挂炉的给/排气运行工况监控提出了新的要求，在安装制造商规定的最长烟道或对应压力损耗的烟道，分别在最大热负荷、最小热负荷试验，达到热平衡后，对于持续监控型采暖炉，逐渐堵塞排气管至壁挂炉停机，其中烟气中CO（a=1）浓度大于0.2 %之前应关闭燃气。对于实行新国标的燃气采暖热水炉，风压故障率也在不断上升，让用户备受困扰。据相关统计，燃气采暖热水炉风压故障导致机器无法正常运行的现象是最为突出的燃气采暖热水炉售后问题之一。产生风压故障的原因有很多，烟管发生了堵塞、风机故障、风压开关故障、用户家庭电压不稳定电压较低、风压管产生了冷凝水堵塞等等。针对部分燃气采暖热水炉，由于风机风压保护的风压取样结构及位置与烟气排放流量不成比例关系，导致燃气采暖热水炉在堵塞情况下，风压变化较小，堵塞工况与低电压运行工况风压差值较小，较难判断不良工况，机器容易误报，导致不能运行。行业内常见的处理方式是换风量更大，电功率更高的风机，但是此处理方式会导致燃气采暖热水炉的电耗增加，而且整机成本增加。本文旨在研究分析该问题出现的影响因素以及提出改善措施。

1.实验测试条件与过程

1.1 原文丘里结构1 在不同取压点的测试

实验设备包括能效测试台、微压计、变源电源、烟气分析仪等，如图1 所示。

测试条件：整机为常规大气式平衡烟管壁挂炉，输入功率为24 kW，环境温度20 ℃，采暖出水温度80 ℃，回水温度63 ℃，大气压力101 kPa，空气湿度47 %，实验气12 T，燃气温度21.5 ℃。

根据国标GB 25034-2020 《燃气采暖热水炉》条款5.3.6.3 提出采暖炉供电电压在额定电压的（85～110）%波动，自动点火装置应正常工作。对于不同风机，电压越低，风压取样点上风压数值都会越低，当风压数值低于风压开关启动值时，燃气采暖热水炉进入风压保护，自动点火装置停止运行；风机电压越高，取样点风压数值越高，燃气采暖热水炉不会进入风压保护；因此，采用逐渐减低风机工作电压测试风压值大小可判断电压对燃气采暖热水炉是否风压保护，点火装置能否正常工作。

根据国标GB 25034-2020 《燃气采暖热水炉》条款6.4.6.1、7.5.6.1 提出对于持续监控型采暖炉，逐渐堵塞排气管（使用的堵塞方法应当确保不会导致烟气的回流）至采暖炉停机，检查烟气CO（a=1）浓度大于0.2 %之前应关闭燃气。当排气管的堵塞面积逐渐增加，排气阻力逐渐加大，整机运行的工况会更加恶劣，燃气更不容易充分燃烧，一氧化碳浓度将会上升，而且风机风压取样点上的风压数值也会越低，当低于风压开关保护值时，燃气采暖热水炉进入风压保护，熄火保护。因此记录堵塞面积与烟气数值、风压数值的对应关系，能判断燃气采暖热水炉是否满足标准要求。

针对上述测试条件的壁挂炉，测试文丘里结构1 在风机3 个不同的取压点（见图3），风压点A 为原始取压点，每个取压点之间间隔20 mm；以及在排烟管上的取压点（见图4），不同风机电压，出烟口堵塞程度下烟气CO，氧含量，取压点压力的对应关系，见表1～3。风机的文丘里结构1 如图2 所示。

图2 文丘里结构1

图4 在排烟管出风上的取压点

通过表1 数据可以看出，原取压结构在风机A，B，C点不同的风机电压对取样点的风压变化影响相对较小，不过从风机蜗壳沿切线方向，风压呈下降趋势；但是取样点D 点处，风压降低较多，原因是远离风机叶轮位置较远，不受叶轮动压影响，受流量影响较大。

通过表2 数据可以看出，不同的风压取样点在堵塞的过程中风压都呈下降趋势，但是C 点位置堵塞与未堵塞情况下风压差值最大，相差183 Pa。

通过表3 可以看出，取风压差结构在风机蜗壳靠近叶轮位置时，在堵塞烟管的情况下，烟气即将超标，机器实施熄火保护的风压值比风机在较低电压运行时风压值还要高，此情况将会导致整机在供电电压较低的环境频繁熄火保护或机器无法启动；但通过改变文丘里在风机上的取样点位置，可以明显改善低电压风压值与堵塞烟管风压保护值差值，差值越大，越能区分两种工况；在这情况下即使整机的供电电压较低，烟气工况正常，也不会因为风压值低于风压保护值而产生熄火保护，避免误报。