周扬溪
中山市佑玛电器有限公司
摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，国家针对北方雾霾天气提出了"煤改气"工程，在"煤改气"工程中的采暖系统多数由原有的燃煤系统改造，系统堵塞情况较多增加系统阻力影响水量流量。本文通过热平衡的方法分析不同堵塞程度不同水流量对燃气采暖热水炉的影响。
关键词：采暖系统；堵塞；燃气采暖；热水炉运行；影响
引言
燃气采暖热水炉于 20 世纪 50 年代出现在欧洲，20 世纪 90 年代，燃气采暖热水炉开始在中国应用，2017 年我国的"煤改气"工程开始大量的进入到我国北方农村地区。农村"煤改气"工程中，采暖系统多数由原有的燃煤系统改造，原管道系统内有大量的杂质，堵塞过滤器，导致系统水流量减少，影响壁挂炉的运行。本文从采暖系统的运行和热平衡两方面分析目前的采暖热水炉在采暖系统堵塞时的运行状况。
1采暖系统低流量的危害
在北方"煤改气"工程中由于采暖系统多为原有燃气锅炉系统改造过来，原系统中含有大量的杂质，在运行过程中不断的在回水管道上的过滤器内积累导致采暖系统的阻力越来越大，采暖系统水流量会越来越低，在低流量时换热器的换热效果低于高流量，燃烧器处于低负荷状态，热效率低下。如果流量低于最小流量时将会导致壁挂炉频繁启停而进一步降低燃气采暖热水炉的热效率；由于水流量低，供暖系统向外散发的热量低，达不到采暖效果。如果过滤器完全堵塞，将有可能触发燃气采暖热水炉的自我保护装置。
2采暖系统堵塞对燃气采暖热水炉运行的影响
2.1启动时
如果燃气采暖热水炉刚启动时，一直小火燃烧而不会转成大火快速提高水温，并且燃气采暖热水炉出水温度一直处在很高的温度且回水温度很低。此时很可能出现系统堵塞情况，导致供回水温差很高，系统一直在小火状态但出水温度已达到定温度，房间却没达到采暖效果，此时应检查过滤器是否堵塞。检查主管道阀门是否完全开启。
2.2基于离子反馈针的燃气自适应
目前基于离子反馈针的燃气自适应有两种探测方式进行信息收集，第一种是通过检测火焰内部的电压来估算空气/燃气的成分比；再对运算式估算，系统将给出恰当的燃气数量来保证得到充分的燃烧工况（闭环控制）。而采集的数据来自于燃烧状况下探火针与燃烧器之间的原子团，该原子团由燃烧时产生的化学变化而生成（简称，一种等离子物理现象)；对离子电流量的波形段进行持续采样，即可对燃烧化学反应的质量进行评估，根据已经测试和实践的等离子物理特性的数学模型，可以对当前的电流量波形进行计算分析，并判断CO2及CO等级是否符合要求，空燃比是否正确，并使系统按要求调整到期望值。另外一种是通过电极来检测离子电流量（毫安）来估算空气/燃气的成分比；电子燃气空气比例控制系统（如图1），燃气和空气量比例通过电子系统关联控制。这种系统能够很大程度改善误差。该系统需要一个或多个传感器来控制燃气空气的比例和精确电子比例燃气阀（基于压力或流量）。基于这种流量传感器、压力传感器或燃烧传感器的信号反馈到燃气阀的电子比例控制装置。这种控制还有一个优点是在λ（空气过量系数）改变时，能自适应控制。实现完全免调节和燃气自适应，可以根据燃气品质或气种变化自行调整。电子燃气空气控制系统的调节比（TDR）要求比气动比例更高。为了实现自适应系统，电子燃气空气控制可以通过高精度的燃气阀和传感器技术，以及采用补偿和反馈系统来实现。上述两种离子反馈针的燃气自适应均有优缺点，优点在于：成本较低，相比气动型系统，几乎不增加成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而缺点在于：离子反馈针取样困难（受离子反馈针的安装高度，以及材质等各种因素影响）或影响取样的一致性，导致每一台机器的取样结果不同，可靠性方面还需要验证。
2.3燃气采暖热水炉设定低温，产生冷凝水，影响设备使用效率及寿命
对于大气式的燃气采暖热水炉，由于其设计参数供回水温度一般为80/60℃，因此，如果长期工作在40/30℃的供回水温度下（用于地板采暖，设置过低的温度），在燃气采暖热水炉换热器上将会产生冷凝水，对换热器造成腐蚀，影响炉子的使用寿命。为避免在主换热器上出现冷凝现象。可考虑的解决办法：a.在系统中增加电动三通混水阀，单独控制地暖的供水温度；b.采用间接连接的方式，在系统中增加板式换热器把系统分成热源侧与末端侧；c.为大气式的燃气采暖热水炉配置专用地板采暖模块；d.系统设计时，尽量选用冷凝炉供地暖系统。
2.4基于烟气传感器的燃气自适应
第三种是通过氧传感器，检测排气口的氧含量来估算空气/燃气的成分比；氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。而闭环系统基于对运算式的估算，自动调节燃气的输入大小，从偏差位慢慢逼近运算式的曲线，从而回归到良好的燃烧工况。这种氧传感器是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点，因在汽车行业已经应用成熟，所以比离子反馈针的燃气自适应可靠性更高。但是由于增加各种配套使用的配件，所以成本也会增高。因燃气自适应系统有着灵敏的精度和极短的反应时间，在工厂生产时，电子燃气空气比例控制能缩短人工的调试和测试时间，使产品快速供应到市场，而且适应不同的市常在售后层面来说，其系统自适应的功能，在很多时候延长了机器的工作周期，大大降低售后人员日常维修的时间并减少其工作量。另外，随着人力成本的逐年提高，实现产品智能化是提高产品市场竞争力强而有力的方式。
2.5燃气采暖热水炉安装之前
在燃气采暖热水炉安装之前，建议用0.8MPa压力的压缩空气或高压水将管道中的杂物清除干净，尤其是采用铸铁暖气片的系统须多次清洗管道；b.采暖回水管必须安装过滤器，应使用磁性阻垢过滤器，可以把渣质分离后沉淀在除污器的储污舱内，可以允许较长周期的清洗，在系统运行时也可正常排出杂质，结构如图4所示；c.当地水质很硬或腐蚀性较强，为防止主换堵塞或老化,须考虑在暖气系统管路中预留补软化水的接口，并加入软化水；d.为保持炉子正常运行，应每次采暖季运行时，应清洗一次以上过滤器；e.采暖和热水系统应用环保型管道，如铝塑管、PPX管，铜管等。
结语
1）燃气采暖热水炉自身具有一定的克服系统堵塞而带来的不利影响的能力，在系统阻力低于0.0447MPa能够正常运行。燃气采暖热水炉的安全措施能够避免由于燃气管道堵塞而带来的安全风险。2）针对于我国北方"煤改气"工程，旧系统改造工程等采暖管道系统杂质多，在运行过程中易于堵塞，在安装完成后一定要按要求对采暖系统管道吹扫。3）对于旧系统改造而且可预期系统内杂质较多，可能出现吹扫不干净时，在燃气采暖热水炉与散热系统匹配合理时，需指导用户在燃气采暖系统出现启停频繁时，需检查过滤器是否堵塞。
参考文献
[1]陈煜、张依、张辉.燃气壁挂炉采暖的应用现状与面临的问题[J].上海工程技术大学学报，2009.02.
[2]郭权.燃气壁挂锅炉及其应用技术[M].中国建筑工业出版社，2008.
[3]GB25034-2010《燃气采暖热水炉》.
论文作者:周扬溪
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：热水炉论文; 燃气论文; 采暖论文; 系统论文; 回水论文; 自适应论文; 采暖系统论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;