摘　要：本文对家用燃气灶的回火进行了主要的原因分析，例举了一般的回火排除方法，指出了其存在的不足，提出了一种新型的主动防回火装置的结构和原理，并通过实验，验证了该防回火装置运用的可行性。对于今后的产品设计，尤其是在使用220V交流电的气电结合灶、集成灶上，该防回火装置具有良好的开发应用前景。

关键词：燃气；燃烧器；回火；防回火装置；热敏电阻

1 前言

对大气式和无焰式燃烧器而言，回火是当燃气一空气混合物的速度在燃烧焰面的法线方向上的分量小于该混合的的火焰传播速度而破坏了焰面稳定性所造成的。因此对于大气式燃烧器和无焰燃烧器，燃气一空气的混合物从火嘴喷出并被点燃后，不一定形成稳定的火焰，当混合气体流速小于火焰传播速度时，火焰可能逆流传播进火孔，使燃烧在燃烧器内部或在喷嘴处进行。目前的家用燃气灶在使用过程中，经常会产生回火现象，尤其是人工煤气、开瓶液化气，回火结果是：对燃气灶产生破坏，导致燃烧器烧毁，玻璃面板、陶瓷面板爆裂、不锈钢面板发黑，内部布线、控制器件损毁等事故，同时又由于是不完全燃烧，释放大量的有毒气体，既带来财产损失又危及用户的使用安全。

2 回火的原因

首先，燃烧器头部静压分析。

为了保证达到选定的火孔出口气流速度和火孔热强度，燃气、空气混合物在头部必须具有一定的静压力。该静压力是由引射器提供的，它用来克服混合物从头部逸出时的能量损失。该能量损失由流动阻力损失、气流通过火孔时被加热而产生的气流加速的能量损失以及火孔出口动压头损失三部分组成。

其次，火焰的稳定性行分析。

由于能量损失，必然导致火孔气流速度的降低。一旦燃烧时燃气一空气混合物的气流速度小于火焰传播速度，就回产生回火。因此，为了防止回火，可燃混合气体从燃嘴流出的速度必须大于某一临界速度。

对于某一定组成的可燃混合物，在燃烧时必定存在一个火焰稳定的上限，气流速度达到此上限值便产生脱火现象，该上限为脱火极限；另一方面，可燃混合物还存在一个火焰稳定的下限，气流速度低于下限值便产生回火现象，该下限为回火极限。对于一个大气式火焰来说。只有当气流速度在脱火和回火极限之间时，火焰才得以稳定。其火焰稳定性如图1所示。

　　所以为保证燃烧火焰的稳定性，必须取一个合适的燃气-空气混合物出口流速及一次空气系数。
　　所以，回火的主要原因有：

（1）一次空气系数选择不当，如风门开启度太大。一般稳定燃烧时，大气式燃烧器α1=0.4～0.8，无焰燃烧器α1约为1.05。燃气的性质、燃烧形式和燃烧器结构不同，α1也不同。因为火焰传播速度与可燃混合气体中的可燃气体含量有关，而火焰传播速度是影响回火的一个主要因素，理论上一次空气系数为1时，火焰传播速度最大。

（2）燃气压力过低，此时由于燃气一空气混合物在燃烧器内受沿途阻力的影响后，燃气一空气混合物通过火孔的速度下降，使可燃混合气体出火孔速度小于火焰传播速度，产生回火。

（3）实际气源成分发生了较大的变化，尤其是人工燃气含有大量的氢气，具有更大的回火倾向。

（4）速度场不均匀或各火孔流速差别很大，如火盖未盖平、燃烧器火孔堵塞、燃烧器结构设计不合理或混合管内有毛刺、杂物等原因，这时，即使预混可燃气体出火孔的平均流速比火焰传播速度大很多，但在局部地方或一部分火孔处流速仍可能低于火焰传播速度而引起回火。

（5）外界气流直吹燃烧器，从而导致回火。

（6）温度过高使火焰传播速度变化的影响，如锅底压火，至使燃烧器火头部温度过高，燃烧器头部冷却不好，当燃气一空气混合物温度升高时，火焰传播速度加快，大于火孔处气流速度而引起回火。

3 一般的回火排除方法

（1）一次空气系数选择不当，即风门过大而引起的回火，那么调小风门至火焰正常。

（2）燃气压力过低引起的回火，则通过调整灶前压力解决，如调整灶前角阀开启度，检查液化气瓶减压阀是否堵塞 。

（3）实际气源成分发生了较大的变化，超出燃气互换范围而产生回火，如各地城市人工煤气、液空混合气，则需根据当地具体情况，扩钻喷嘴孔径。

（4）燃烧器火孔堵塞，则清除污物；火盖没放到位，则重新放好。

（5）外界气流直吹燃烧器造成回火，此时应设法改善灶具的使用环境，例如可把门窗开的小一点，避免有风直吹燃烧器。

（6）燃气灶具与炊具不适应，锅底压火造成回火，是由于火盖温度过高，加速了火焰的燃烧速度，破坏了燃烧的热平衡条件，此时应更换支锅架或更换炊具，改善锅底至火盖的距离。

通过以上所述的排除方法，能在一定程度上减少回火的发生，但是，以上某些回火现象的排除，不但需要使用者具有较敏锐的观察能力，而且同时需要使用者具备一定的专业知识，一旦使用条件变化，气源成分或燃气压力的波动超过灶具的适应范围，回火还是会发生，调整却很困难。因此，在使用220V交流电的气电结合灶具和集成灶越来越广泛的今天，为确保用户使用安全，开发具有能主动探测回火，自动切断气源，具备主动防回火装置的安全型燃气灶具具有积极的意义。

4 主动防回火装置的结构及动作原理

以下所述为一种结构简单、安装方便、使用安全、回火保护动作可靠、在灶具回火时能自动切断气源的回火保护装置，实现既保护灶具又确保用户使用安全的目的。

该防回火保护装置如图2所示，其包括燃烧器1、控制器2、电磁阀3。其中在燃烧器1上安装有热敏电阻4，电磁阀3安装在燃烧器的进气管上，热敏电阻4、控制器2、电磁阀3组成了回火保护控制回路。

本装置在燃气灶具发生回火时，燃烧器1的引射管11或混和腔12会迅速升温并传递到热敏电阻4上，引起热敏电阻4阻值的变化，当该电阻值达到控制器2内部电路设定的阀值时，判定为回火已发生，控制器2输出关阀信号，电磁阀3掉电自动关闭，切断燃气通路，实现保护功能。

5 试验结果及分析

根据图2，设计并制作了控制器，选好热敏电阻、电磁阀，设定好内部电路判断回火温度的阀值，装配于各类气源的嵌入式灶具，将灶具调整到回火燃烧状态，进行多次实样测试验，效果良好。同时在试验过程中发现，我们要根据燃烧器结构，注意正确选择热敏电阻的安装位置，避免火焰直接接触损毁电阻，也要避免离回火区过远而影响反应速度。

试验结果表明，不管是何种原因引起的回火燃烧，燃气灶具每次回火后，该防回火保护装置均能在的短时间内，检测到回火现象，自动启动关阀程序，关闭电磁阀，切断燃气通路，并报警提醒。该防回火保护装置结构简单、安装方便、使用安全、回火保护动作可靠，达到灶具防回火的预期效果，可以用于实际产品。

6 结束语

由于种种不同原因的客观存在，回火是家用燃气灶具常见的非正常燃烧现象，并导致燃烧器烧毁，面板发黑爆裂、内部控制器件损毁等事件时有发生，同时又由于是不完全燃烧，释放大量的有毒气体，既带来财产损失又危及用户的使用安全。通过一般的回火排除办法，只能在一定程度上控制回火的发生，同时对操作人员的观察、反应能力和专用知识要求高，不能实时监测和自动控制。在220V交流市电的气电结合灶具和集成灶越来越广泛应用的今天，为确保用户的使用安全，具有能主动探测回火，自动切断气源的防回火装置，具有良好的开发应用前景。

参考文献：

[1] 姜正侯主编 燃气工程技术手册 上海：同济大学出版社，1993

[2] 同济大学，重庆建筑大学，哈尔滨建筑大学，等．燃气燃烧与应用（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，2000

(本文作者：夏德奇 浙江帅康电气股份有限公司 浙江余姚 315400)