一种新型燃气炉灶烟气余热回收系统设计与分析

程文强

摘 要：在总结比较以往设计和使用的经验基础上，通过一种新型燃气炉灶烟气余热回收系统设计与分析，探索燃气炉灶烟气余热回收更加合适的方法和路径，改进内置换热器，提高余热转换热水的输出品质；改进加热系统水循环形式，减少电磁阀和温度传感器的配置数量，提高系统的稳定性和可靠性；改进系统运行控制方式，应用总体控制与分时段控制相结合系统的理论，提高系统实用性，有效利用资源和避免浪费。

关键词：燃气炉灶 烟气余热 回收系统 可靠性和实用性

中图分类号：TK115 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0076-02

商用燃气灶具主要是指适用于商业餐饮场所及各大机关单位、学校、工地食堂的大型厨房燃气烹饪设备，目前大量使用的有中餐燃气炒菜灶、炊用燃气大锅灶、燃气蒸箱等。商用燃气灶具设备大多采用传统型式结构，热能利用热效率较低，大量剩余热量通过散热和排烟系统直接排出，造成后堂温度上升，厨房工作环境恶化。为此，在采纳新型节能燃烧器和产品结构的基础上，综合考虑商用灶具以及厨房后堂等的能源需求关系，设计和研制一种新型燃气炉灶烟气余热回收系统，有利于烟气余热回收，制备下级热水使用，提高系统工作的稳定性和可靠性；同时提高能源综合利用率，降低能源消耗，改善厨房环境。

1 系统介绍

燃气锅灶在燃烧过程中有大量的高温烟气释放，将烟气废热回收装置安装于燃气锅灶后靠排烟烟道上，采用上下口相互插入方式，冷水从夹套下部进入，顶部出水，在夹套内侧沿烟气垂直流动方向，布置数根翅片管，煙气从管外翅片间穿过并传热到翅片，冷水自管内流动并与管壁进行热交换，充分获得烟气热量，烟气温度可从进口处600 ℃下降到排出160 ℃左右，甚至更低，将烟气中热量转移到水中，并通过管道输送到储水箱待下级使用（图示略）。

如何提高烟气余热利用的技术措施，包括合肥顺昌公司等生产企业与研究机构做了大量的工作，如在采用高效燃烧器、改进炉膛内部结构、改进配置锅具的吸收热量性能、采用防空烧技术、提高烟气余热利用率、减小热损失等方面做了卓有成效的研究和实践。文章在总结比较以往设计和使用的经验基础上，提出改进并开发一种新型燃气炉灶烟气余热回收系统。

1.1 内置换热器的改进

为保障水质符合饮用水质要求，换热器材质更换为SUS304不锈钢，不再使用水夹套并取消拉筋加固以防止内侧板承压变形的设计方式，改为由SUS304轧制的进出水联箱，在联箱之间安装数根翅片管，翅片管的管子材质也为SUS304不锈钢，考虑到不同材质对烟气传热的影响，翅片材质采用碳素冷板，厚度0.3～0.4 mm。上下排列的翅片管换热管束采用叉排，翅片管倾斜安装，以保证热水自然流动的畅通，换热排管外侧采用不锈钢SUS201或SUS304与进出水联箱组成换热烟室。烟室外板采用保温隔热处理，减少热量损失。

1.2 加热系统水循环形式的改进

由于以往系统较多采用了电磁阀和温度传感器控制，故障点较多；用户如不能及时用完水箱存水，会导致炉灶再次使用中热水无法储存的问题，引起水箱溢流，出现热能和水资源的双重浪费；或者较长时间不用时，会使得水箱内原有存水温度下降，无法再加热使用；当采取按流量计费方式时，不利于节能减排量的核实，实际运行中容易产生争议等问题。为了提高系统的稳定性和可靠性，便于系统的实际操作和应用，对烟气余热加热系统水循环形式进行了创新性改进。

1.2.1 自然循环加热系统

利用热水自然提升的原理，改进水路方式，采用自然循环加热系统（图示略），这样可以大大减少电磁阀和温度传感器的配置数量。该系统适合于炉灶数量较少情况下，换热装置共用1根循环冷热水管，要求水箱安装置于炉灶高度以上，水箱底部超过换热器出水口位置0.3～0.5 m以上，换热器下部进水口全部并联并与水箱下部出水口连接，换热器上部出水口也汇合到总管上回到水箱，回水总管要求有不小于3°的向上倾斜到水箱的角度。单组并联炉灶数量不超过4台，如炉灶数量较多，可采取多并联回路方式进行。

1.2.2 强制循环加热系统

当炉灶数量较多、或水箱无法安装置于炉灶高度以上、或水箱与炉灶距离较远、或者现场安装困难时，在自然循环烟气废热回收系统上增加水泵强制循环加热系统（见图1）。即在每个炉灶换热器进水口安装电磁阀，当炉灶使用时，电磁阀将自动打开，换热循环泵工作由压力开关控制，当水泵出口压力低于设定值，水泵将启动循环加热。

为保证系统的热效率，在每台炉灶换热器进口管道上安装电磁阀一个，与燃气灶风机联动，当风机电源接通时，电磁阀打开，反之则关闭。

在采取强制循环情况下，水箱的位置高低及与炉灶的距离将无关紧要，管道的安装坡度将不做严格要求、管路将可以做的直径较小。

1.3 系统运行控制的改进

原系统由于为一次性热水制备，必须及时用完或用掉部分，否则炉灶再次使用中制备的热水将无法储存导致水箱溢流，从而引起水和热量的双重浪费；另外，水箱原有存水较长时间变冷，不能回流加热，必须先排空放尽才能重新储备热水。基于以上问题，新型系统采用变液位控制保证水箱水温的稳定和符合使用要求的方式。在水箱满水时采用上水电磁阀及浮球阀双重控制切断上水，保证不会出现溢流情况，水箱水温在原设定基础上可继续循环升温；另外，水箱剩余水即使温度较低，但在下次的炉灶使用中还能得到再循环加热而不会浪费。

采取自动化运行控制，应用系统的理论，总体控制与分时段控制相结合，提高系统的实际运行效果，客户满意度大大提高。

2 结语

新型炉灶废热回收系统不仅优化了产品结构，易于加工制造，与水直接接触的材料采用不锈钢材质，保证了水质符合使用要求；取消了原先每台炉灶进出口的电磁阀和温控探头，即使在强制循环加热情况下安装有电磁阀，但其作用也与原来不同，电磁阀关闭不严不会对系统运行造成影响。

参考文献

[1] CJ/T 392-2012炊用燃气大锅灶[S].

[2] CJ/T 28-2013中餐燃气炒菜灶[S].