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瓦斯器具的基本知識

2014-01-02

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瓦斯器具的基本知識台灣區瓦斯器材工業同業公會總幹事盧東岳

一、燃燒方式
瓦斯的燃燒方式，通常依瓦斯和空氣的混合方式與空氣量，大致可分紅火式、半本生式、本生式、全一次空氣式等四種。

.紅火式瓦斯直接於大氣中噴出，而燃燒所需的必要空氣全部由火焰周邊取得的燃燒方式。主要特徵如下： 1.火焰顏色：黃紅色、火焰長。 2. 火焰溫度：約９００℃。 3.一次空氣量：0%。 4. 二次空氣量：100%。 5.無回火現象。
二.半本生式是一種介於紅火式和本生式中間的燃燒方法，一次空氣率約40%以下，內焰和外焰較難明顯區分。這種燃燒方法現在使用較少，較常見於導火燃燒器，其主要特徵如下： 1. 火焰顏色：藍色，火焰稍長。 2.火焰溫度：約1000℃。 3. 一次空氣量：10~40%。 4.二次空氣量：60~90%。 5. 不回火。
三.本生式噴嘴的附近有空氣孔，燃燒時所需必要空氣約50%由空氣孔以一次空氣吸引進入混合管與瓦斯混合的燃燒方法，由於能取得較高溫度，因此現在家用瓦斯器具大都使用此種燃燒方法，其主要特徵如下： 1.火焰顏色：青藍色、火焰短。 2. 火焰溫度：最高約1700℃。 3. 一次空氣量：40~70%。 4. 二次空氣量：30~60%。 5.有回火線現象。

<參考>
◎本生式燃燒方法的原理：
本生式依下圖所示，瓦斯從噴嘴以一定的壓力噴出，由於瓦斯「流動能」作用，從空氣孔吸入燃燒時必要空器的一部分(1次空氣)，在混合管與瓦斯混合，再由焰孔噴出而燃燒，此時再從火焰周圍獲取燃燒所需空氣，此時之空氣謂之二次空氣。
火焰分成內焰是淡藍色的圓錐狀，外側式外焰以及眼睛看不見的高溫外焰膜。
內焰是瓦斯與一次空氣之混合氣體受到某程度之溫度熱能後，碳氫化合物還原分解為碳離子與氫離子，而形成複雜而不安定的中間生成物，此時稱之為燃燒初期反應。
外焰是內焰產生中間生成物以及未燃的成分與二次空氣接觸，產生第二次反應，達到瓦斯完全燃燒作用。

四.全一次空氣式
燃燒時所需必要的空氣以一次空氣全部吸入的燃燒方法，由於燃燒器會產生直進性的高溫紅外線，因此瓦斯暖氣機大量採用，其主要特徵如下：
1.火焰顏色：無火焰，在陶土板或金屬網的表面燃燒。
2.火焰溫度：850~900℃。
3.一次空氣量：100℃。
4. 二次空氣量：0%。
5. 容易產生回火，但安裝方向較自由。

貳、燃燒時的各種現象

一.不完全燃燒
瓦斯燃燒是一種氧化作用反應，這種氧化反應的進行，充分的養氣供應及有一定溫度以上才能促使進行。如果無法滿足上述條件時，反應最後不能完結，碳氧反應的途中會產生中間生成物(如一氧化碳)，此種狀態的燃燒謂之不完全燃燒。

不完全燃燒的原因：
1. 與空氣接觸，混合不充分時。
2. 瓦斯量過多時，或必要空氣量不足時。
3.燃燒廢氣排出不良時。
4. 火焰與低溫器具接觸造成溫度降低時。

二.回火
燃燒器的焰孔有瓦斯噴出速度和燃燒度二種相反方向的作用。瓦斯要安定的燃燒，則需噴出速度和燃燒速度達到平衡狀態，因為燃燒器的腐蝕或空氣孔的堵塞而引起平衡狀態失調時，瓦斯燃燒即會產生異常。
正常火焰&rarr燃燒速度≒噴出速度
回火現象在本生式燃燒和全一次空氣燃燒因使用條件不妥時會有此現象，也就是瓦斯和空氣的混合氣體的噴出速度相比較時，若燃燒速度比平衡點快時，火焰會從焰孔鑽進燃燒器的混合管內燃燒謂之回火現象。
回火現象&rarr燃燒速度=噴出速度。
回火原因：
1 瓦斯壓力異常下降或噴嘴、考克等被堵塞，瓦斯量減少導致噴出速度降低。
2.一次空氣調節器開度過大，過量吸入一次空氣，導致混合瓦斯之燃燒速度增快。
3. 燃燒器部分受到高溫，造成經過此部分燃燒器的混合瓦斯溫度提高導致燃燒速度增快。
4. 燃燒器使用太久因腐蝕造成焰孔過大導致噴出速度降低。

<參考>
◎lighting back和flash back之不同
本生式燃燒器因焰孔或燃燒器內部阻塞時，造成瓦斯流通的阻礙，此時燃燒器內部壓力會增加造成瓦斯從一次空氣孔流出，這種狀態下使一次空氣未能吹入而造成燃燒火焰伸長，由於一次空氣孔流出之瓦斯引燃火焰進而於噴嘴處著火。這種噴嘴因外部火焰引起的回火通常稱為「lighting back」，而若因燃燒器速度而造成燃燒器內部回火時稱為「flash back」。在正常的燃燒氣有時也會因排氣不良的燃燒室產生lighting back的現象。

三.浮火
浮火與回火剛好相反，火焰在燃燒器焰孔的上方有些距離的空間燃燒的現象稱為浮火。
浮火現象&rarr燃燒速度<噴出速度

浮火原因：
1.燃燒器內部壓力過高，導致混合瓦斯噴出速度增加。
2.一次空氣調節器開度過大，一次空氣吸入過量，導致混合瓦斯量增加過多使噴出速度上昇。
3. 燃燒器使用過久，焰孔造成阻塞，使焰孔面積縮小致使燃燒器內壓增高，導致噴出速度增快。
4.燃燒室內給排氣不良，二次空氣供給極端減少，導致燃燒速度降低。

四.黃端焰
火焰頂端形成黃紅色的燃燒現象謂之黃端焰，這是因為燃燒反應途中，碳氫化合物受熱分解出碳離子，碳離子未燃燒前受赤熱而呈現黃紅色的光輝，這表示燃燒反應速度緩慢，造成游離碳粒子過多引起不完全燃燒。這種現象在一次空氣不足時容易發生，黃端焰、回火、浮火都是不良的燃燒現象，由於黃端焰的游離碳粒子過多，會形成黑煙附著於鍋具或熱交換器或排氣口，日久減少排氣空間導致不完全燃燒。

五.燃燒過程之聲音
燃燒器在燃燒瓦斯的過程中通常會有以下之聲音：
1. 燃燒音
瓦斯燃燒時，因火焰面搖晃而產生的音，或因焰孔構造產生噴出的渦流音，或因瓦斯成分中的氫氣或一氧化碳等氣體的燃燒速度快產生的音。通常一次空氣孔關小時聲音會變小，但不要因關小空氣孔而引起不完全燃燒。
2. 燃燒室的共鳴聲
燃燒器所發生的騷音時，受到燃燒室空間的影響而會產生比原有的聲音更大的共鳴聲。

(待續)