摘　要：本文對家用燃氣灶的回火進行了主要的原因分析，例舉了一般的回火排除方法，指出了其存在的不足，提出了一種新型的主動防回火裝置的結構和原理，并通過實驗，驗證了該防回火裝置運用的可行性。對于今后的產(chǎn)品設計，尤其是在使用220V交流電的氣電結合灶、集成灶上，該防回火裝置具有良好的開發(fā)應用前景。

關鍵詞：燃氣；燃燒器；回火；防回火裝置；熱敏電阻

1 前言

對大氣式和無焰式燃燒器而言，回火是當燃氣一空氣混合物的速度在燃燒焰面的法線方向上的分量小于該混合的的火焰?zhèn)鞑ニ俣榷茐牧搜婷娣€(wěn)定性所造成的。因此對于大氣式燃燒器和無焰燃燒器，燃氣一空氣的混合物從火嘴噴出并被點燃后，不一定形成穩(wěn)定的火焰，當混合氣體流速小于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，火焰可能逆流傳播進火孔，使燃燒在燃燒器內部或在噴嘴處進行。目前的家用燃氣灶在使用過程中，經(jīng)常會產(chǎn)生回火現(xiàn)象，尤其是人工煤氣、開瓶液化氣，回火結果是：對燃氣灶產(chǎn)生破壞，導致燃燒器燒毀，玻璃面板、陶瓷面板爆裂、不銹鋼面板發(fā)黑，內部布線、控制器件損毀等事故，同時又由于是不完全燃燒，釋放大量的有毒氣體，既帶來財產(chǎn)損失又危及用戶的使用安全。

2 回火的原因

首先，燃燒器頭部靜壓分析。

為了保證達到選定的火孔出口氣流速度和火孔熱強度，燃氣、空氣混合物在頭部必須具有一定的靜壓力。該靜壓力是由引射器提供的，它用來克服混合物從頭部逸出時的能量損失。該能量損失由流動阻力損失、氣流通過火孔時被加熱而產(chǎn)生的氣流加速的能量損失以及火孔出口動壓頭損失三部分組成。

其次，火焰的穩(wěn)定性行分析。

由于能量損失，必然導致火孔氣流速度的降低。一旦燃燒時燃氣一空氣混合物的氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣龋突禺a(chǎn)生回火。因此，為了防止回火，可燃混合氣體從燃嘴流出的速度必須大于某一臨界速度。

對于某一定組成的可燃混合物，在燃燒時必定存在一個火焰穩(wěn)定的上限，氣流速度達到此上限值便產(chǎn)生脫火現(xiàn)象，該上限為脫火極限；另一方面，可燃混合物還存在一個火焰穩(wěn)定的下限，氣流速度低于下限值便產(chǎn)生回火現(xiàn)象，該下限為回火極限。對于一個大氣式火焰來說。只有當氣流速度在脫火和回火極限之間時，火焰才得以穩(wěn)定。其火焰穩(wěn)定性如圖1所示。

　　所以為保證燃燒火焰的穩(wěn)定性，必須取一個合適的燃氣-空氣混合物出口流速及一次空氣系數(shù)。
　　所以，回火的主要原因有：

（1）一次空氣系數(shù)選擇不當，如風門開啟度太大。一般穩(wěn)定燃燒時，大氣式燃燒器α1=0.4～0.8，無焰燃燒器α1約為1.05。燃氣的性質、燃燒形式和燃燒器結構不同，α1也不同。因為火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c可燃混合氣體中的可燃氣體含量有關，而火焰?zhèn)鞑ニ俣仁怯绊懟鼗鸬囊粋€主要因素，理論上一次空氣系數(shù)為1時，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲蟆?/span>

（2）燃氣壓力過低，此時由于燃氣一空氣混合物在燃燒器內受沿途阻力的影響后，燃氣一空氣混合物通過火孔的速度下降，使可燃混合氣體出火孔速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，產(chǎn)生回火。

（3）實際氣源成分發(fā)生了較大的變化，尤其是人工燃氣含有大量的氫氣，具有更大的回火傾向。

（4）速度場不均勻或各火孔流速差別很大，如火蓋未蓋平、燃燒器火孔堵塞、燃燒器結構設計不合理或混合管內有毛刺、雜物等原因，這時，即使預混可燃氣體出火孔的平均流速比火焰?zhèn)鞑ニ俣却蠛芏?，但在局部地方或一部分火孔處流速仍可能低于火焰?zhèn)鞑ニ俣榷鸹鼗稹?/span>

（5）外界氣流直吹燃燒器，從而導致回火。

（6）溫度過高使火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兓挠绊?，如鍋底壓火，至使燃燒器火頭部溫度過高，燃燒器頭部冷卻不好，當燃氣一空氣混合物溫度升高時，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，大于火孔處氣流速度而引起回火?br />

3 一般的回火排除方法

（1）一次空氣系數(shù)選擇不當，即風門過大而引起的回火，那么調小風門至火焰正常。

（2）燃氣壓力過低引起的回火，則通過調整灶前壓力解決，如調整灶前角閥開啟度，檢查液化氣瓶減壓閥是否堵塞 。

（3）實際氣源成分發(fā)生了較大的變化，超出燃氣互換范圍而產(chǎn)生回火，如各地城市人工煤氣、液空混合氣，則需根據(jù)當?shù)鼐唧w情況，擴鉆噴嘴孔徑。

（4）燃燒器火孔堵塞，則清除污物；火蓋沒放到位，則重新放好。

（5）外界氣流直吹燃燒器造成回火，此時應設法改善灶具的使用環(huán)境，例如可把門窗開的小一點，避免有風直吹燃燒器。

（6）燃氣灶具與炊具不適應，鍋底壓火造成回火，是由于火蓋溫度過高，加速了火焰的燃燒速度，破壞了燃燒的熱平衡條件，此時應更換支鍋架或更換炊具，改善鍋底至火蓋的距離。

通過以上所述的排除方法，能在一定程度上減少回火的發(fā)生，但是，以上某些回火現(xiàn)象的排除，不但需要使用者具有較敏銳的觀察能力，而且同時需要使用者具備一定的專業(yè)知識，一旦使用條件變化，氣源成分或燃氣壓力的波動超過灶具的適應范圍，回火還是會發(fā)生，調整卻很困難。因此，在使用220V交流電的氣電結合灶具和集成灶越來越廣泛的今天，為確保用戶使用安全，開發(fā)具有能主動探測回火，自動切斷氣源，具備主動防回火裝置的安全型燃氣灶具具有積極的意義。

4 主動防回火裝置的結構及動作原理

以下所述為一種結構簡單、安裝方便、使用安全、回火保護動作可靠、在灶具回火時能自動切斷氣源的回火保護裝置，實現(xiàn)既保護灶具又確保用戶使用安全的目的。

該防回火保護裝置如圖2所示，其包括燃燒器1、控制器2、電磁閥3。其中在燃燒器1上安裝有熱敏電阻4，電磁閥3安裝在燃燒器的進氣管上，熱敏電阻4、控制器2、電磁閥3組成了回火保護控制回路。

本裝置在燃氣灶具發(fā)生回火時，燃燒器1的引射管11或混和腔12會迅速升溫并傳遞到熱敏電阻4上，引起熱敏電阻4阻值的變化，當該電阻值達到控制器2內部電路設定的閥值時，判定為回火已發(fā)生，控制器2輸出關閥信號，電磁閥3掉電自動關閉，切斷燃氣通路，實現(xiàn)保護功能。

5 試驗結果及分析

根據(jù)圖2，設計并制作了控制器，選好熱敏電阻、電磁閥，設定好內部電路判斷回火溫度的閥值，裝配于各類氣源的嵌入式灶具，將灶具調整到回火燃燒狀態(tài)，進行多次實樣測試驗，效果良好。同時在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，我們要根據(jù)燃燒器結構，注意正確選擇熱敏電阻的安裝位置，避免火焰直接接觸損毀電阻，也要避免離回火區(qū)過遠而影響反應速度。

試驗結果表明，不管是何種原因引起的回火燃燒，燃氣灶具每次回火后，該防回火保護裝置均能在的短時間內，檢測到回火現(xiàn)象，自動啟動關閥程序，關閉電磁閥，切斷燃氣通路，并報警提醒。該防回火保護裝置結構簡單、安裝方便、使用安全、回火保護動作可靠，達到灶具防回火的預期效果，可以用于實際產(chǎn)品。

6 結束語

由于種種不同原因的客觀存在，回火是家用燃氣灶具常見的非正常燃燒現(xiàn)象，并導致燃燒器燒毀，面板發(fā)黑爆裂、內部控制器件損毀等事件時有發(fā)生，同時又由于是不完全燃燒，釋放大量的有毒氣體，既帶來財產(chǎn)損失又危及用戶的使用安全。通過一般的回火排除辦法，只能在一定程度上控制回火的發(fā)生，同時對操作人員的觀察、反應能力和專用知識要求高，不能實時監(jiān)測和自動控制。在220V交流市電的氣電結合灶具和集成灶越來越廣泛應用的今天，為確保用戶的使用安全，具有能主動探測回火，自動切斷氣源的防回火裝置，具有良好的開發(fā)應用前景。

參考文獻：

[1] 姜正侯主編 燃氣工程技術手冊 上海：同濟大學出版社，1993

[2] 同濟大學，重慶建筑大學，哈爾濱建筑大學，等．燃氣燃燒與應用（第三版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000

(本文作者：夏德奇 浙江帥康電氣股份有限公司 浙江余姚 315400)