自有火以来,人类就一直享受着火带给世界的无限热量和温暖。火无时无刻不影响着日常生活,照明、取暖、生产。气体燃料资源的利用,促成了人们新的燃料革命,燃气资源广泛应用的一个重要作用,是促使了厨房烹饪方式的发展和进步,这使得现代灶具产品应运而生。在今天,灶具早已是人们厨房烹饪生活中不可或缺的重要器具。燃烧技术作为灶具产品的核心技术,其在灶具产品中的应用及发展方向又是怎样的呢?编者邀请华帝技术负责人进行专题探讨。
具产品原理、结构较为简单。燃
气在输气管道形成初始流量,通过喷嘴以一定流量、流速喷出后,在引射管路混合一定量的空气,在炉头等燃烧部件形成稳定的可燃性混合气体,最终实现点火燃烧并加热。在整个工作流程中,燃烧系统集合了各单元部件的有机属性,实现了灶具的产品功能,是关键的产品应用部分,因此,燃烧技术是灶具产品的核心技术。
灶具燃烧技术的核心地位主要体现在几个方面,如工况、能效、安全等,这些范畴在燃烧器的技术构成上表现为:气路设计、炉头设计、燃烧指标等。气路设计的功能在于合理调节燃气的流量,使之与空气初步混合,并形成稳定的供气流速。同时,在气路采取燃气安全措施,能够在燃气泄露、熄火等意外状况发生时切断供气回路,有效防止爆炸、泄露、污染等危险情况。炉头是燃烧器的核心设计部分,炉头设计方案很多,目的是有效实现燃烧和加热,炉头设计方案决定了燃气最终以何种方式燃烧,也决定了火焰观感、燃烧性能等产品特性。技术指标是燃烧技术的验证,在具体设计过程中,需要不断的试验测试来验证各项燃烧指标,使燃烧达到最优的工作效果。
早期灶具产品非常简单,只要能够保证阀门气密性,耐得住多次点火并工作,基本就可使用,装配也简单,一把螺丝刀就可以把零部件组装起来,所以,灶具厂家被人戏称为“螺丝刀工厂”。随着产品的不断升级,技术含量也逐渐提高,尤其体现在燃烧技术的不断进步。灶具产品燃烧技术的发展历程是燃烧性能不断完善、安全可靠性和能效不断提高的过程,不同的技术创新成果使得灶具产品的整体性能得到全方位提升。
燃烧技术的核心设计是燃烧器,燃烧器中运用广泛的重要部件是引射管,引射管呈现一定的结构特征,利用燃气的动能,带动周围的空气,缓冲并混合,为炉头燃气燃烧提供有利条件。分火器将燃气分成若干燃烧通路,一般多为中心火、外环火同步燃烧方式,以达到整体均匀加热的目的。其次,燃烧盘或火盖、火孔等处于燃烧的工作部位,依靠燃气的流动性,呈现特定的喷射轨迹,并充分接触空气,实现完全燃烧,其设计方式决定了火焰的形状、质感、加热效率。随着产品技术的进步,燃气与空气预混技术愈加成熟,上述关键燃烧部件的改进也呈现多样性,如燃气混合腔体的结构及位置的灵活化、火盖及火孔的外观、结构变化,以至整个燃烧器的技术设计思路及其对应的燃烧方式,均有不同程度的巧妙之处。所以,近年出现的各种新型灶具产品,总能让人为之耳目一新。
燃烧技术的一个重要进步在于安全燃烧的革新,由于燃气易燃、易爆等特性,安全燃烧成为提高产品功能的重要举措。燃气管道电磁开关阀、热电偶或离子熄火保护技术等的运用,有效提高了燃烧技术中对故障情况的处理能力。同时,电子点火技术的广泛运用,是燃烧技术一个重要补充。
燃烧技术的另外一个重要进步,是结构上提高燃烧工况如点火、传火的顺畅性和火焰的匀称性,以及消除离火、回火、黄焰、黑烟等不良现象。同时,对燃烧噪音、CO浓度、NOx浓度、器件温升、热流量、热效率大小等关键项目,做出量化规定,并形成国家标准,成为众多厂商的产品质量执行依据。
灶具发展至今,燃烧器结构设计、点火技术、熄保技术等的广泛应用,使得燃烧技术得以全面、综合发展,理论层面已基本臻于成熟,以致当今灶具技术侧重于追求绚丽的外型设计和个性化的产品设计,更倾向于以外观设计的创新方式来寻求新的市场突破。但作为灶具产品的核心技术,燃烧技术未来的发展仍然有着广阔的空间,以近年通过并公布的灶具产品燃烧技术专利以及相关创新产品、概念产品来看,主流燃烧技术的发展方向将是改变传统的燃烧模式,以节能环保、安全可靠、清洁卫生、多功能性等为重要技术创新点。
节能环保,是环保主义者一直以来的倡导。灶具产品由于其工作的特殊性,能效并不高,台式灶具的能效国标要求仅55%,而嵌入式灶具则为50%。能效偏低的重要原因是由于灶具工作时,燃烧介质处于一个开放的空间,因而过多的热量易通过空气及灶具自身散热而流失掉,因此,如何提高能效、降低污染性气体排放量是一个行业技术课题。能效、排放量都与燃烧效率相关,能效的提高伴随着排放量的降低,从灶具技术而言,实现节能环保的有效途径是改变灶具传统的燃烧工作方式,即进行燃烧器设计的创新。最新型的红外燃烧技术,采用充分预混、雾化燃烧方式,形成具备强力红外线的猛火,通过辐射方式将大部分的能量转化为波长较长、易于被物质分子吸收的红外线波,能量穿透力强,加热均匀,能效能够提高到近70%。又如净燃聚能等新品灶具,通过结构设计的更新,彻底颠覆传统的燃烧器结构,大量增加火孔数量,同时缩小其孔径,燃烧面积大大增加,燃烧过程更加细腻,热交换均匀、平缓、密集,热量流失少,能效也能提高到近70%。再如新型喷火燃烧灶具,通过改变火盖、火孔的传统燃烧方案,直接采取直喷式火孔燃烧,加大燃气与空气预混程度,供风充足,火力更强劲,燃烧效率则更高,能满足大火爆炒等特殊使用需求。
灶具产品在节能环保方面的重要技术变革,主要体现在燃烧模式和设计结构的创新。引射预混技术、燃烧方式的创新,甚至最新型的燃烧理念,都是以提高燃烧效果和换热效率,并降低排放量为技术初衷。
在新的时期,人们对厨房电器使用的功能性、舒适性、安全性综合要求日趋明显,因此灶具产品的多功能模式、清洁卫生感、安全可靠性等也是未来燃烧技术侧重的重要方向。随着生活水平的提高,家庭烹饪的火力需求也呈现不同的档次,因此未来灶具的研发方向可以着眼于家庭烹饪习惯,通过燃烧器创新,向满足不同火力段的烹饪强度需要的方向发展。此外,灶具产品对于不同气源的燃烧器通用化也是一种市场使用需求,利于降低产品对燃气气源的依赖感,而最近见于市场的“气电型”两用灶具,更是将电加热作为燃烧技术的一种辅助方式。
灶具的清洁卫生、安全可靠一直是家庭主妇们头疼的问题,因此洁净燃烧、安全燃烧是灶具产品发展趋势。灶具实际使用时,燃烧过程中如何避免黑烟、析碳现象的出现,对燃烧方式及燃烧器创新设计提出新的要求,而降低烟气如CO、NOx含量指标,同样符合洁净燃烧的新型理念;其次,燃烧噪音问题,以及燃烧过程中灶具器件温升,具有一定的安全隐患,易形成面板炸裂、烫伤等事故。因此,燃烧技术的未来发展方向,必然包含着这些方面的考虑因素。
(责编 邱麦平)