ㄑ
随着经济的快速发展，我国面临着能源短缺和环境污染的双重压力。天然气作为一种优质、清洁、高效的绿色能源，已成为我国能源政策推广与普及的重要能源之一。家用燃气热水器和燃气采暖热水炉是我国居民生活用气量比例较大的两种家用燃具。目前，该类型燃具的燃烧器大多采用部分预混燃烧的方式设计。由于部分预混燃烧过程中，存在着内、外焰，内焰温度比较高，使得NO的排放量比较高。而欧美发达国家普遍采用全预混燃烧技术进行燃气采暖热水炉的设计，以实现减排.今天小编为您介绍一下威能冷凝壁挂炉的结构形式和特点介绍。
全预混燃烧技术是一种具有燃烧速度快和火孔热强度高等特点的燃烧方式［5-7］，与目前较为普遍的部分预混燃烧技术相比，其具有过剩空气系数低、污染物排放量低的突出优点。由于全预混燃烧过程中过剩空气系数较低，使得烟气中的水蒸气分压力较大，冷凝温度较高，这意味着燃气采暖热水炉采用全预混燃烧技术后，会带来主换热器的冷凝水腐蚀问题。为了兼顾氮氧化物排放要求，同时解决冷凝水腐蚀问题，欧洲燃气采暖热水炉多采用全预混燃烧技术和冷凝换热技术进行整机设计。市场上大约80%以上的威能壁挂炉 均为欧洲企业生产。本文旨在介绍威能冷凝壁挂炉的典型结构形式和特点，希望能够给我国燃气采暖热水炉的设计提供一些参考。
威能冷凝壁挂炉怎么样？基本原理
威能冷凝壁挂炉主要包括预混系统、燃烧系统和换热系统，见图1。燃气和空气在文丘里混合器进行充分混合后，经燃烧器均匀分布的火孔流出，燃气-空气混合物在燃烧室内被点燃，燃烧产物经过冷凝式换热器，将热量传递给供暖循环水。普通燃气采暖热水炉充分利用了烟气的显热，热效率（燃气热值以低热值计算，以下同）为92%~94%。理论上，燃烧烟气中约含有11%的冷凝潜热还可以被利用。通过冷凝式换热器吸收烟气中水蒸气的显热和潜热，威能冷凝壁挂炉的热效率可以大幅度提高，最高可达104%。此外，威能冷凝壁挂炉燃烧产物中的氮氧化物和一氧化碳排放量也大幅度降低，分别由原来的80×10-6和100×10-6降低为40×10-6和60×10-6左右。图1为采用不锈钢换热器的威能冷凝壁挂炉。图2为采用铸铝换热器的威能冷凝壁挂炉。这两种结构是目前市场上常见的典型威能冷凝壁挂炉。
威能冷凝壁挂炉怎么样？预混系统
威能冷凝壁挂炉燃气和空气预混系统主要包括风机、文丘里混合器和燃气-空气比例调节阀。与普通燃气采暖热水炉相比，这三个部件有明显的不同。
①风机
威能冷凝壁挂炉采用的风机配用BLDC电机和调速系统
BLDC电机是一种无刷直流电机，它克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，既具有直流电机良好的调速性能，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。同时，在BLDC电机中还设有霍尔转速传感器，使用传感器连续检测电机转速，可通过霍尔转速控制器，使用脉冲宽度调制(PWM)信号对风机转速进行调节。此外，风机采用防静电叶轮，具有防爆功能。
②文丘里混合器
在全预混燃烧系统中，一般采用文丘里混合器来实现燃气与空气的充分混合。图3为后预混型文丘里混合器的结构，风机出口的空气流经后预混型文丘里混合器，在喉部形成负压，燃气由喉部进入混合器后与空气混合。空气取压环室设在后预混型文丘里混合器的入口处，利用空气静压控制燃气-空气比例调节阀，使燃气流量和空气流量的比值维持恒定［8］。
图4为后预混型文丘里混合器在系统中的安装位置。
③燃气-空气比例调节阀
由于威能冷凝壁挂炉普遍采用全预混式燃烧器，因此，在供暖热负荷变化过程中始终保证燃气与空气的混合比例恒定，是保证稳定、高效、低排放燃烧的先决条件。燃气采暖热水的预混系统中，燃气-空气比例调节阀分为机械式燃气-空气比例调节阀和电子式燃气-空气比例调节阀。
目前在威能冷凝壁挂炉中最广泛使用的是机械式燃气-空气比例调节阀。以图4为例，机械式燃气-空气比例调节阀与后预混型文丘里混合器相结合的比例调节控制过程如下：首先通过测量燃气采暖热水炉供回水温度以及供回水流量，计算得到负荷调节信号，并将此信号送至控制器。由控制器向风机电机提供转速调节信号，调节风机电机转速后，风压随之改变。 然后依靠文丘里混合器入口与燃气-空气比例调节阀之间的空气取压管，将空气的压力变化直接作用在燃气-空气比例调节阀内部指挥阀的膜片，通过调节指挥阀口的开度来间接调整燃气-空气比例调节阀的开度，进而实现整个系统的燃气、空气的比例控制。
电子式燃气-空气比例调节是燃气采暖热水炉行业研究人员将燃气发动机的电子式燃气-空气比例调节技术引入到燃气应用行业中。该技术是通过标准检火针充当实现检测燃烧工况的传感器。燃气燃烧时检火针与燃烧器之间存在着燃烧反应产物形成的原子团，通过连续施加变化的电压来激荡这个原子团，再测量燃烧器与检火针之间的电压变化；通过电压信号可以估算空气与燃气的比例；当电压信号偏离给定的空气与燃气的比例对应的电压信号值时，向燃气-空气比例调节阀发送电流信号，调节其开度，进而控制燃气的流量，实现整个系统的燃气、空气的比例控制［5］。目前，这种技术还处于试验阶段。
4 预混燃烧器
全预混燃烧器的头部一般使用不锈钢和金属纤维材质，分别称为不锈钢燃烧器和金属纤维燃烧器。不锈钢圆筒燃烧器均匀布置许多直径约0.8 mm的火孔，燃气-空气混合物从火孔喷出后，在燃烧室内燃烧。虽然金属纤维燃烧器的头部也均匀分布火孔，燃气-空气混合物也从火孔喷出后在燃烧室内燃烧，但是待燃烧器头部温度达到燃气-空气混合物的着火温度时，燃气-空气混合物在火孔内部发生燃烧反应，头部呈现红色，此时，换热方式以辐射换热为主。
5 换热器
欧洲燃气采暖热水炉采用全预混燃烧加冷凝换热方式，充分利用了烟气中水蒸气的冷凝潜热来提高热效率，但容易造成换热器冷凝液腐蚀。为了防止冷凝液腐蚀，换热器一般使用不锈钢和硅铝材质制造。
①不锈钢换热器
与铜相比，不锈钢的导热性相对较差，但具有良好的耐腐蚀性，能有效防止冷凝液的腐蚀；与铝相比，不锈钢材质导热性较好和耐化学腐蚀性好，耐热应力腐蚀较差。不锈钢材质的换热器多采用单扁管环绕型结构，见图7。管内水环向流动，扁管之间的间隙约0.8 mm，燃气燃烧产生的烟气径向高速流过扁管间的间隙，径向路径长度约36 mm，烟气温度由900 ℃降低为45 ℃，完成冷凝换热。因为燃气采暖热水炉的空气进气通道不设过滤装置，所以不锈钢换热器的小换热间隙设计，使得换热器外壁会附着灰尘或积碳等物质。当换热器内壁积聚物使得导热热阻增大，导热能力降低时，高温烟气与换热器间的传热就会受到影响，进而产生换热器外壁的热应力腐蚀。
②铸硅铝合金换热器
铸硅铝合金换热器材料的主要元素为Al和Si，其质量分数分别为85%和11%左右，其次是Mn、Mg等其他元素。铸硅铝合金换热器一般为水套式换热器，烟气被水套包围，烟气和水逆向流动，烟气冲刷水套换热器内壁形成对流换热。为了增强换热，扩大换热面积，水套内侧布置许多针状肋片，针状肋片间距最小为3 mm。铸硅铝合金换热器的内壁厚度约5 mm，经过硅树脂强化处理后，可以抵抗发生在威能冷凝壁挂炉中的酸性液体腐蚀。为了增加水套水道侧换热面积，水道内壁还设有V型槽。
6 结语
威能冷凝壁挂炉在节能环保方面具有明显的优势，是分户式供暖热源设备的最佳选择。随着我国采暖市场对冷凝式壁挂炉需求量的增大，越来越多的大型厂家开始开发适合中国供暖市场的冷凝锅炉，以适应未来燃气采暖热水炉市场的需求。
更多威能壁挂炉相关新闻资讯如下；
