燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性研究

摘要 现大气试中餐炒菜灶存在热效率低、燃烧不完全、燃烧噪声大等不足。按照中灶的自身特点及辐射传热理，若采用红外线无焰燃烧可以大幅度提高其热效率，减少有害物质的排 放。实验证明了燃气中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧燃烧是可行的。

0 引言

近年来，随着旅游业的发展和人民生活方式的改变，在外就餐的人数与日俱增，新宾馆、饭店不断涌现。与之相适应，用于制作作炒菜的中餐炒菜灶的数量也在不断增加。然而，目前绝大多数中餐灶的热效率仅为20%左右，国家标准《中餐燃气炒菜灶》中对热效率也仅要求不小于20％，能源利用效率低。而且存在燃烧不完全、烟气中有害物质含量较高、燃烧噪声大等问题。随着中餐炒菜灶数量的增多，研究如何提高中餐炒菜灶的热效率、降低有害物质排放、改善厨师的工作环境，将具有十分重要的意义。

本文针对中餐炒菜灶的特点，通过理论分析和对样机测试结果的分析，论述了燃气中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧可行性。

1 中餐炒菜灶采用红外线无焰燃烧的可行性分析

与家用灶具相比，中餐炒菜灶有以下特点：主要适用尖低锅；炒菜时一般仅使用锅深1/3-2/3以下的部位，因此要求火力集中，锅底局部热强度高；为保证菜的鲜、嫩程度，加入菜后不明显降低锅的温度，要求加热速度快，具有较大热负荷[1]。

目前，中餐炒菜灶绝大多数都是采用大气式燃烧方式。由于这种燃烧方式只预混了燃烧所需的部分空气，因此燃烧温度、燃烧强度受到限制。大气式燃烧主要以对流形式传热，而且过剩空气系数较大(—般a＝1.3-1.8)，火焰较长。由于中餐炒菜灶要求热负荷较大、锅底的使用面积较小，采用大气式燃烧不能进行有效换热，大部分热量随烟气损失掉，因而造成设备热效率低。此外，当火焰与锅底接触时，将造成不完全燃烧，导致烟气中有害物质Co含量的增加，在锅底积碳等。

红外线无焰燃烧是一种完全预混式无焰燃烧技术，具有过剩空气系数较小(一般a=1.05-1.10)、燃烧速度快、燃烧完全、燃烧温度高、燃烧噪声低等特点。这种燃烧是以辐射和对流两种形式传热，—般辐射热量占总热量的45—60%[2]。通过调整辐射面的形状，可以达到定向加热的目的，能够满足中餐炒菜灶火力集中、锅底局部热强度高的要求，有利于提高设备的热效率。此外，由于红外线具有一定的穿透能力[3]，可以穿透锅底进行加热，因而可以缩短加热时间，这也是中餐炒菜灶所要求的。从理论上讲中餐炒菜灶用红外线无焰燃烧是可行的。

2 实验台的建立

2.1燃烧器设计参数

2.1.1气源

采用液化石油气，高热值为：122284KJ／Nm3：低热值为：113780KJ/Nm3：相对密度为：1．9542；华白数为：87475：额定压力为3000Pa。

2.1.2 热负荷

鉴于目前多数中餐炒菜灶的最大热负荷在28kw左右，其热效率为20%，采用红外线无焰燃

烧后，热效率会大幅度增加，按40%计算，额定热负荷为14kw完全能够满足要求。

2．1．3燃烧器结构形式

辐射面采用多孔陶瓷板形式。按照传热理论，辐射面的形状影响着辐射换热量。在设计燃烧时，考虑到中餐炒菜灶主要适用尖底锅的特点，将多孔陶瓷板分8块以等腰梯形与水平面呈45o倾斜布置。为克服红外线无馅燃烧热负荷调节范围小的缺点，燃烧器设置成双引射器、两环结构。内环热负荷为4.652kw，外环热负荷为6.978。燃烧器的结构示意图见图1。

2．1．4辅助燃烧器

目前研究结果证实，采用红外线无焰燃烧与大气式燃烧相结合的组合式灶具，即可提高灶具的热效率，又能扩大其热负荷的调节范围。为使设计的中餐炒菜灶具有较大的热负荷调节范围，并考虑—灶多用的功能要求，在主燃烧器内设置了热负荷较小的大气式燃烧器。其热负荷为3.489kw。

2．2实验测试系统

将燃烧器安装在现有的灶台内，按照国家标准《中餐燃气炒菜灶》的检验要求，确定实验测试系统见图2。

3 测试结果分析

3．1实验测试结果

3．1．1红外线无焰燃烧器单独工作时测试

　结果

实验从两个方面进行。—方面，为了更

合理地确定灶具的结构，通过改变锅支架高度了解燃烧情况，其测试结果见表1。另一

方面，为了了解灶具的适应性和热负荷的可调范围，通过改变灶前供气压力进行，测试结果见表2。

表1 改变锅支架高度情况下测试结果

63

70

79

86

11.88

11.87

11.87