摘　要：介绍新型中餐液化石油气炒菜灶的结构。采用实验方法，比较新型与传统中餐夜化石油气炒菜灶的热效率、液化石油气耗量、烟气中一氧化碳体积分数。

关键词：中餐液化石油气炒菜灶；  预混式燃烧器；  热效率

Design and Performance Test of New-type LPG Chinese Cooking Range

Abstract：The structure of the new-type LPG Chinese cooking range is introduced．The thermal efficiency，LPG consumption and CO volume fraction in the flue gas of the new-type and conventional LPG Chinese cooking ranges are compared by using experimental methods．

Keywords：LPG Chinese cooking range；premix burner；thermal efficiency

近年来，随着城市化的步伐逐步加快，天然气的应用规模不断扩大。但瓶装液化石油气在餐饮行业的用量仍较大，特别是在小型城镇。因此，提高中餐液化石油气炒菜灶(以下简称炒菜灶)的热效率及环保性，有着重要意义。为了提高炒菜灶的热效率，许多学者对炒菜灶性能的提升进行了深入研究^[1-3]，涉及炒菜灶的燃烧方式、炉膛改造等内容。一些生产厂家采用了预混式燃烧等技术，但烟气余热回收、排放指标仍不理想。为了实现节能环保目标，本文介绍一种高效节能环保的新型炒菜灶的结构，并对性能进行实验研究。

1　新型炒菜灶结构

新型炒菜灶的结构见图1，火焰燃烧状态见图2。主要由燃气一空气预混器、灶具本体、燃烧器、扇形多孔聚能陶瓷板、送风机等组成。燃烧器的内壁开有能使可燃混合气旋流喷出的旋流火孔，方向为轴向顺时针倾斜15°并且切向倾斜向上15°，孔径为2.5mm。

新型炒菜灶主要工作原理为：空气通过送风机经空气管道进入燃气—空气预混器，LPG通过开设在预混器侧壁上的小孔高速喷入与空气初步混合。LPG与空气再经旋流火孔喷出后进一步混合，使得可燃混合气成一定角度旋流强烈燃烧，使得锅底与火焰的接触面积增大。高温烟气通过多孔聚能陶瓷板上的环形孔后排入烟道，陶瓷板积蓄了大量的烟气余热，可对锅底进行二次辐射加热，实现了高温烟气的余热回收利用。

2　炒菜灶的热态对比实验

2.1　实验目的

为验证新型炒菜灶的性能，将其与传统炒菜灶进行热态对比实验。实验主要对比炒菜灶的热效率、节能效果、排放特性。

2.2　实验系统

实验气选用广东省大学城内LPG售气公司提供的瓶装LPG，经实测主要成分为丙烷、丁烷，含有少量H2S、COS、CS2、硫醇、硫醚、二硫化物、二氧化碳、氮等气体，实测低热值为92.1MJ／m³。

新型炒菜灶与传统炒菜灶的炉膛口径均为600mm，与新型炒菜灶相比，传统炒菜灶仍采用预混式燃烧，但燃烧器为中间长明火孔、外圈直通火孔的结构，且未配置多孔聚能陶瓷板。传统炒菜灶不能使LPG与空气充分混合并旋流燃烧，由于没有配置多孔聚能陶瓷板，高温烟气从烟道直接排出，烟气余热利用不理想。新型炒菜灶、传统炒菜灶均配置相同额定电功率(500W)的送风机，送风机具备5个档位，分别对应不同送风量。

新型炒菜灶与传统炒菜灶的实验系统基本一致。实验装置包括LPG钢瓶、烟气分析仪、燃气比例调节阀、流量计、电子温度计等。烟气分析仪用于测量烟气中CO体积分数，燃气比例调节阀用于调节控制LPG的流量，流量计用于计量LPG累计流量。实验系统流程见图3。

2.3　实验工况及热效率计算式

实验设5种工况，分别对应送风机的5个档位(工况l～5的档位逐渐增大)，每种工况进行4次测试，实验结果取4次的平均值。实验表明，当过剩空气系数在1.2附近时，火焰有力并成淡蓝色。因此通过调节燃气比例阀，使得每种工况的过剩空气系数接近1.2。每种工况均将3L水从初始温度加热至100℃，根据实验数据计算炒菜灶热效率。待水温达到70℃时，采用烟气分析仪测量烟气中CO的体积分数，取稳定值。

炒菜灶热效率h的计算式为：

h＝[mcp(t2-t1)]/QV

式中h——炒菜灶热效率

m——被加热水的质量，kg

cp——水的比定压热容，kJ／(kg·K)，取4.183kJ／(kg·K)

t2——水的终止温度，℃

t1——水的初始温度，℃

Q——LPG的低热值，kJ／m³

V——LPG耗量，m³

3　实验结果及分析

传统炒菜灶、新型炒菜灶的实验数据分别见表1、2。由表1、2可知，传统炒菜灶、新型炒菜灶的LPG耗量、烟气中CO体积分数均随送风量的增大而增大，耗时、平均热效率则呈相反的变化趋势。相同工况下，新型炒菜灶的平均热效率明显高于传统炒菜灶，且LPG耗量比较低。

4　综合分析

在采用预混式燃烧的基础上加装节能燃烧器、多孔聚能陶瓷板余热回收装置等，采用直接燃烧加热与二次辐射加热两种方式加热锅底来提高炉灶热效率。多孔聚能陶瓷板吸收大量烟气余热后温度保持在800℃以上，使得未燃可燃混合气产生二次燃烧而燃尽。因此，在热负荷相同的条件下，耗气量比传统炒菜灶有所降低。

与传统炒菜灶相比，新型灶燃烧器的设计使得LPG与空气混合更加均匀，不易出现局部氧含量过低导致高温缺氧产生CO的情况，燃烧更加完全。由于吸收烟气余热的多孔聚能陶瓷板的热辐射，使得灶体内部温度梯度分布平缓，CO燃烧区域增大，降低了烟气中CO的体积分数^[4]。

新型炒菜灶、传统炒菜灶的热效率均随燃气耗量的增大而减小，主要是由于随着负荷提高产生的烟气量增大，大量烟气携带更多热量排入大气。

5　结论

①新型炒菜灶采用LPG与空气两级混合技术，使两者混合更加均匀。燃烧器的旋流火孔设计使可燃混合气成一定角度旋流强烈燃烧，使得锅底与火焰的接触面积增大。

②多孔聚能陶瓷板吸收大量烟气余热后温度保持在800℃以上，对锅底进行二次辐射加热，实现了高温烟气的余热回收，并使未燃可燃混合气产生二次燃烧而燃尽。

③新型炒菜灶的设计使LPG与空气混合更加均匀，不易出现局部氧含量过低导致高温缺氧产生CO的情况。多孔聚能陶瓷板的热辐射使得灶体内部温度梯度分布平缓，CO燃烧区域增大，降低了烟气中CO的体积分数。

参考文献：

[1]闫慧博，刘斌杰，魏刚．预混式中餐燃气炒菜灶最高热效率的试验研究[J]．煤气与热力，2013，33(5)：B18-B20．

[2]戴晓楠，于涛．金属纤维中餐燃气灶炉膛改造实验研究[J]．煤气与热力，2013，33(9)：B18-B20．

[3]胡正，林其钊．提高中餐燃气炒菜灶热效率的研究[J]．煤气与热力，2007，27(11)：22-24．

[4]江明．鼓风预混式中餐燃气灶热工性能研究(硕士学位论文)[D]．重庆：重庆大学，2008：14-15．

本文作者：李瑞宇  刘效洲

作者单位：广东工业学