关键字：全预混；冷凝；采暖热水炉；CE认证；气流监控；

0 引言

近年来，随着人们节能环保意识的增强，国内冷凝式燃气采暖热水炉的技术也不断升级，以满足冷凝式燃气采暖热水炉市场的需求，GB25034-2010《燃气采暖热水炉》标准及EN 483：1999《燃气中央采暖锅炉 额定热输入小于等于70kW的C型锅炉（采暖热水炉）》均对燃气采暖热水炉气流监控装置有明确的要求，国内出口到欧洲发达国家的冷凝式燃气采暖热水炉产品，则必须通过CE认证，而气流监控装置项目检测合格，是取得CE认证证书的关键点。常规燃气采暖热水炉，绝大部分都是采用定速罩极风机控制技术，一般都要在风机出口连接一个检测空气流量的安全控制装置——风压开关，即可实现实时监测风机的运转状况，在气流监控装置测试中，人为加大烟道阻力（堵塞），风压开关动作，向控制器发出信号，从而停止燃气采暖热水炉运转。而全预混冷凝式燃气采暖热水炉是采用变频风机——机械比例阀控制技术，在烟道阻力增大（堵塞）时，空气流量下降，燃气流量也随之下降，因此多采用火焰离子探针检测不到反馈信号而关闭整个系统。

1 影响全预混冷凝式燃气采暖热水炉气流监控装置若干因素的分析

1.1 标准要求

根据EN 483：1999《燃气中央采暖锅炉额定热输入小于等于70kW的C型锅炉（采暖热水炉）》标准6.5.8及7.5.8对气流监控装置要求：

6.5.8 气流监控装置

6.5.8.1 概述

根据气流监控原理，在7.5.8中的相应试验条件下，应满足6.5.8.2、6.5.8.3或6.5.8.4中描述的相关要求。

6.5.8.2 监测燃烧空气或燃烧产物压力

根据制造商的选择，锅炉应符合如下任何一种要求之一：

a.在7.5.8.2 a）的试验条件下，应在CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

b.在7.5.8.2 b) 的试验条件下，并在锅炉处于热平衡状态时，燃烧产物的CO浓度不得超过0.10%。

6.5.8.3 监测燃烧空气或燃烧产物流量

根据制造商的选择，锅炉应符合如下任何一种要求之一：

在7.5.8.3 a）的试验条件下，应在CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

在7.5.8.3 b) 的试验条件下，并在锅炉处于热平衡状态时，燃烧产物的CO浓度不得超过0.10%。

在7.5.8.3 c）的试验条件下，应在CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

在7.5.8.3 d）的试验条件下，并在锅炉处于热平衡状态时，燃烧产物的CO浓度不得超过0.10%。

7.5.8 气流监控装置

7.5.8.1 概述

按照7.1.3的规定安装锅炉。向锅炉通以对应于锅炉类别的一种基准燃气。

将锅炉装上制造商规定的最长燃烧空气供应和燃烧产物排放管道。可在不装端头或连接配件的情况下进行试验。

按照7.6.1的规定测定CO浓度。

7.5.8.2 监测燃烧空气或燃烧产物的压力

将锅炉调在标称输入热量上。在热平衡状态下进行测量。

连续测量CO和CO2的浓度。制造商可以选择采用如下任何一种试验方法：

将风扇端子处的电压逐渐降低。

检查符合6.5.8.2 a)的要求。

使锅炉处于环境温度下，使风扇端子处达到能够使燃烧器点燃的最低电压。在这种条件下，使锅炉运转，直到达到热平衡。

检查符合6.5.8.2 b)的要求。

7.5.8.3 监测燃烧空气或燃烧产物的流量

在锅炉处于热平衡状态、采用标称输入热量进行试验，或者是对于可调输入热量的锅炉，用最大和最小输入热量，以及对应于这两个输入热量值的算术平均制的输入热量进行试验。

当提供多种标称输入热量值，应分别在每种输入热量下分别进行试验。

连续测量CO和CO2的浓度。制造商可以选择采用如下任何一种试验方法：

a.将燃烧产物排放管道或空气进气口逐渐堵住。堵塞方法不应导致燃烧产物重复循环。

检查满足6.5.8.3a）的要求。

b.使锅炉处于环境温度下，将燃烧产物管道或空气进气口堵塞到允许燃烧器点燃的最大程度。堵塞方法不得导致燃烧产物重复循环。在这种条件下，使锅炉运转，直到达到热平衡。

检查符合6.5.8.3 b)的要求。

c.将风扇端子处的电压逐渐降低。

检查符合6.5.8.3 c)的要求。

d.使锅炉处于环境温度下，将风扇端子处的电压降低到允许燃烧器点燃的最低电压。在这种条件下，使锅炉运转，直到达到热平衡。

检查符合6.5.8.3 d)的要求。

1.2 离子探针材料的导电性能对气流监控装置的影响

在燃烧过程中，火焰内部会产生大量的正、负离子，当有外加电场施加于火焰时，这些正、负离子会在电场的作用下做定向移动，因此产生电流，我们的火焰离子探针就相当于电流收集器，使这些火焰离子电流反馈到控制器上。当电流过弱就会反馈控制器从而关闭整个系统。

检测气流监控装置时一般采用逐渐堵燃烧产物排放管道出口（排烟管）或空气进气口的方法进行模拟。常规机型的气流监控装置，只需把风压开关动作值确定在一个合适的范围就可保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。而冷凝式全预混机型靠火焰离子探针检测不到反馈信号来关闭整个系统。因此气流监控装置项目不合格与火焰离子探针的材料的导电性能有关。

目前，燃气采暖热水炉的火焰离子探针一般选用三种材料：①镍铬丝、②康泰尔丝、③STT丝，以下针对不同的材料的火焰离子探针进行了测试：

试验一：测试三种材料的导电性能（实验条件：同一机型，同负荷燃烧，同一形状不同材料火焰离子探针）

                       表3

从测试结果可以看出，STT丝材料的火焰离子探针在热态下的导电性能最好，在60秒内就反馈到火焰信号1.2uA，并在120s内迅速稳定在1.6uA，镍铬丝材料的火焰离子探针的导电性能最差，康泰尔丝居于二者中间。

火焰离子探针材料的导电性能影响反馈信号的灵敏性和稳定性。在烟管堵塞测试中，导电性能越好的离子探针，反馈火焰信号越快，能更好的保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断动作越迅速。

试验二：测试不同材料火焰离子探针，堵塞排烟管出口剩余2个排气孔、1个排气孔、0.5个排气孔时，烟气分析仪记录的烟气值CO（ppm）及反馈电流（μA）：

由表4、表5、表6及图2可知，同一条件下堵塞排烟管，不同材料火焰离子探针，反馈电流及CO值不同，STT丝材料的火焰离子探针，可以在测试气流监控装置项目时保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

1.3 火焰离子探针与燃烧器的距离对气流监控装置的影响

火焰离子电流强度与火焰离子探针与燃烧器的距离有关。因此只要控制火焰离子探针与燃烧器的距离，就可使反馈电流适当增大或减小。

实验三：采用康泰尔丝材料的火焰离子探针，进行不同距离（火焰离子探针与燃烧器的距离）的对比实验。

由表7、表8、表9及图3可知，火焰离子探针距离燃烧器越近时，反馈电流及CO值越大。距离燃烧器8mm时，气流监控装置测试符合要求。因此，只要把火焰离子探针调整到距离燃烧器合适的位置，可以在测试气流监控装置项目时保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

1.4 空气/燃气比例与系统的匹配对气流监控装置的影响

全预混冷凝式燃气采暖热水炉，对配件与整个燃烧换热系统的匹配性要求非常高，特别是空气/燃气比例的（燃气比例阀）的调节与系统的匹配对气流监控装置的影响很大。对于全预混冷凝式燃气采暖热水炉过剩空气系数α= V/V₀

式中 α——过剩空气系数；

 V——实际空气量，m³/m³燃气或m³/h；

 V₀——理论空气量，m³/m³燃气或m³/h；；

全预混冷凝式燃气采暖热水炉其α一般控制在1.2～1.3左右。

试验四：通过加大过剩空气系数，测试对气流监控装置的影响（实验中选用康泰尔丝材料的火焰离子探针）：

1、以下是非堵塞情况下，烟气分析仪测定的最大功率及最小功率的烟气值见表10：

堵塞排烟管烟气情况见表11：

2、调整过剩空气系数，用烟气分析仪测定的最大及最小功率的烟气值见表12：

此时堵塞排烟管烟气分析情况见表13：

对比表11与表13中的CO2和O2值都相应发生了变化（见图4）：

由图4可知，适当调整过剩空气系数有利于保证气流监控装置在CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

1.5 燃烧换热系统密封性对气流监控装置测试的影响

由于全预混冷凝式燃气采暖热水炉的燃气在燃烧前与足够的空气进行充分混合，在燃烧的过程中不再需要供给空气，如果燃烧换热系统没有完全密封，堵塞时烟气泄漏会造成实际补充的空气减少，容易出现不完全燃烧而导致烟气超标。

2 结论

1、选取使用导电性能较好材料的火焰离子探针有利于冷凝式全预混机型在堵塞排烟管时火焰离子探针收集不到足够的信号来反馈控制器从而关闭整个系统。从而保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

2、把火焰离子探针调整到距离燃烧器合适的位置，就可以在气流监控测试时保证CO浓度超过0.20%之前将燃气供应切断。

3、调整适当的过剩空气系数与整个燃烧换热系统的匹配，有利于降低堵塞时CO的浓度。

4、燃烧换热系统的密封性是影响气流监控装置测试时烟气超标的原因。

参考文献

[1]钟家淞等.冷凝式燃气热水器.重庆大学出版社.

[2]EN 483：1999 《燃气中央采暖锅炉 额定热输入小于等于70kW的C型锅炉（采暖热水炉）》.

[3]郭全.燃气壁挂锅炉及其应用技术.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]同济大学等.燃气燃烧与应用.北京：中国建筑工业出版社，1981.