壁挂炉火排缺几排就该洗:堵掉边缘2排CO从437冲到638ppm,堵掉中间那排反而一点事没有

一、一句话结论
壁挂炉燃烧器是一排并联的火孔,堵掉其中几排之后,燃气并不会"少烧一点"——它会全部挤到还通着的那些火孔里去。如果 13 排里堵死 k 排,剩下每一排的燃气流量就被顶到原来的 β = 13/(13−k) 倍:堵 2 排时每排多走 18.2% 的气,堵 4 排时多走 44.4%。
而二次空气(火焰外围从室内吸进去的那部分空气)不是按同样比例跟着涨的。每排火孔能"多吸到多少空气"有个余量上限,正中间那排最憋(只能多吸 5%),最边上那两排最松(能多吸 150%)。于是决定后果的不是堵了几排,而是被顶上去的那几排,余量还剩多少:
- 堵掉最边上 2 排(余量最大的先没)→ 气全挤进正中间那排 → 该排缺氧 → 烟气 CO 从 437 ppm 冲到 638 ppm,越过 GB 25034-2020 的 600 ppm 限值;
- 堵掉正中间那 1 排(余量最小的先没)→ 气全转移到余量充足的边上 → 各排空气系数一点没变,σα 仍然是 0,CO 仍然是 437 ppm。
同样是"堵了",一个出事一个没事。所以本文只回答两个问题:什么时候必须洗,以及怎么不拆机就判断。
二、为什么"堵了几排"不是关键:并联火孔的流量再分配
这是全文的骨架。燃烧器上 n 个火孔共用一个燃气腔,出口排大气,互相之间是并联关系。第 i 排的有效流通面积是 A0(1−δi),δi 是这一排的堵塞率。并联支路的流量按面积分配,而总流量由燃气阀按住不变(比例阀调的是总功率,不知道哪排堵了),于是:
βi = (1 − δi) / (1 − δ̄)
其中 δ̄ 是所有火排的平均堵塞率。这一行式子有三个直接推论,全都反直觉。
推论 1:堵死 k 排时,剩下每排的流量只取决于 k,跟"堵得有多彻底"无关
二值极端(k 排完全堵死、其余完全干净)下 δ̄ = k/n,未堵排的 δi = 0,于是
β = 1 / (1 − k/n) = n / (n − k)
13 排的机型:
| 堵死排数 k | 平均堵塞率 δ̄ | 未堵排流量倍率 β | 每排多走的气 | 燃烧器前后压差倍数 β² |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.00% | 1.0000 | 基准 | 1.00× |
| 1 | 7.69% | 1.0833 | +8.3% | 1.17× |
| 2 | 15.38% | 1.1818 | +18.2% | 1.40× |
| 3 | 23.08% | 1.3000 | +30.0% | 1.69× |
| 4 | 30.77% | 1.4444 | +44.4% | 2.09× |
| 5 | 38.46% | 1.6250 | +62.5% | 2.64× |
| 6 | 46.15% | 1.8571 | +85.7% | 3.45× |
注意最后一列:压差按 β² 涨。堵到 6 排时,燃烧器前后压差已经是干净时的 3.45 倍——这也是为什么"火排堵了"在机器上往往先表现为风量不够、风机噪声变大,而不是火焰变小。
推论 2:均匀积灰完全无害
如果每一排都脏得一样多,即 δi ≡ δ̄,代进 βi 的定义式,分子分母直接约掉:
βi ≡ 1(对所有 i 成立)
也就是说,整台炉子均匀地脏,各排之间的流量分配一点都不变,配气离散度 σα 恒等于 0。压差照涨、功率照掉,但火焰的"整齐程度"不受影响,CO 也不受影响。这一点在数值上做了校验:δ̄ 取 0.00 / 0.10 / 0.30 / 0.50,β 的最大偏离都是 0。
推论 3:越脏,同样的"脏得不匀"被放得越大
把 βi 的离散度写出来:
σβ = σδ / (1 − δ̄)
分母 (1−δ̄) 就是个放大器。δ̄ = 0 时放大 1.00 倍,δ̄ = 0.40 时放大 1.67 倍,δ̄ = 0.60 时放大 2.50 倍。炉子整体越脏,同样一份"堵得不均匀"造成的后果越严重——这也是为什么从没清洗过的机器,一旦开始出问题,恶化速度会明显加快。
三、二次空气余量剖面:为什么正中间那排最"憋"
大气式燃烧器的空气分两次给:一次空气在引射器里跟燃气预混(一次空气系数 α₁,典型 0.55~0.75,本文取 0.65),剩下的二次空气靠火焰自己从周围空间卷吸。
卷吸这件事有位置差异:边上那排三面都是空气,随便吸;正中间那排两边都被邻居挡着,只能从正面吸。这个定性机制不是本文提出的——静态离散度那一篇在第十一节已经讲过"排在中间的火孔两侧都被邻居挡着,二次空气要走更长的路径才能补进来",但那篇只把它当作 σα 的一个来源定性描述,没有给数值,也没有考虑火孔堵塞。本文要补的是后面那一半:把它量化成一条余量曲线 mi,再看堵塞把这根杠杆推到什么程度。
本文用"二次空气供给余量倍率 mi"来刻画——mi 表示这一排的燃气流量涨到多少倍时,二次空气供给刚好开始跟不上。13 排机型的取值:
| 火排编号 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位置 | 最边 | — | — | — | — | — | 正中间 | — | — | — | — | — | 最边 |
| 余量 mi | 2.50 | 2.26 | 2.02 | 1.77 | 1.53 | 1.29 | 1.05 | 1.29 | 1.53 | 1.77 | 2.02 | 2.26 | 2.50 |
于是单排的实际空气系数是:
βi ≤ mi 时:αi = α*; βi > mi 时:αi = α₁ + (α* − α₁) · mi / βi
其中 α* = 1.0290 是设计工况(效率最优点)。物理含义很直白:只要燃气涨得比空气供给余量慢,这一排的配气就不受影响;一旦超了,缺的那部分空气只能按比例从 α* 往 α₁ 方向掉,掉到底就是只剩一次空气、完全靠预混燃烧。
这里的 m 剖面是全文第 1 软肋(正中间那排的 mmin 到底多小,不同机型差别很大),第十三节专门做了敏感性分析,先按 mmin = 1.05 往下算。
四、主表:边缘先堵(最坏情形)
先看最不利的一种堵法:余量最大的边缘排先堵死。气全被挤进余量最小的中间排,这是同一种堵塞排数下后果最重的排列。CO 一列是折算到 α=1 的国标口径(GB 25034-2020 限值 600 ppm):
| 堵死排数 k | β | 缺氧排数 | σα | 平均 α | O₂ 读数 | CO(α=1) ppm | CO 倍数 | η |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1.0000 | 0 排 | 0.000% | 1.0290 | 0.658% | 437 | 1.00× | 91.344% |
| 1 | 1.0833 | 1 排 | 0.322% | 1.0280 | 0.637% | 460 | 1.05× | 91.342% |
| 2 | 1.1818 | 1 排 | 1.215% | 1.0251 | 0.573% | 638 | 1.46× | 91.304% |
| 3 | 1.3000 | 3 排 | 2.172% | 1.0212 | 0.486% | 1451 | 3.32× | 91.078% |
| 4 | 1.4444 | 3 排 | 3.362% | 1.0085 | 0.199% | 5674 | 12.97× | 89.863% |
| 5 | 1.6250 | 5 排 | 4.633% | 0.9874 | −0.300% | 27550 | 63.00× | 83.332% |
| 6 | 1.8571 | 7 排 | 5.080% | 0.9488 | −1.275% | 149843 | 342.64× | 46.392% |
三件事值得单独拎出来:
- 门槛卡在 1 排和 2 排之间,没有中间地带。缺 1 排 CO 只有 460 ppm,还在线内;缺 2 排直接 638 ppm 越线。
- O₂ 读数几乎看不出来。从 0.658% 掉到 0.573%,只动了 0.085 个百分点,而同期 CO 涨了 46%。这一条和站内另一篇的结论完全同构:壁挂炉O₂读数合格不等于配气合格——O₂ 是线性量,对分布免疫。
- k=5 之后 O₂ 读数变负,意味着烟气里已经没有剩余氧气、出现了大量未燃可燃物。这个区域里"看 O₂ 调火"完全失效,必须停机。
五、堵哪儿比堵几排重要:全枚举所有堵塞位置
把 13 排里堵 k 排的所有位置组合全部算一遍(C(13,k) 种),看最坏、平均、最好各是多少:
| 堵死排数 k | 最坏 σα | 全部组合均值 σα | 最好 σα | 最坏 CO | 均值 CO | 最好 CO | 最坏位置 | 最好位置 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.000% | 0.000% | 0.000% | 437 | 437 | 437 | — | — |
| 1 | 0.322% | 0.297% | 0.000% | 460 | 458 | 437 | 排 0 | 排 6 |
| 2 | 1.215% | 1.028% | 0.000% | 638 | 607 | 437 | 排 0+1 | 排 0+6 |
| 3 | 2.186% | 1.694% | 0.000% | 1451 | 1217 | 437 | 排 0+5+7 | 排 5+6+7 |
| 4 | 3.362% | 2.751% | 0.000% | 5674 | 4063 | 437 | 排 0+1+2+3 | 排 0+5+6+7 |
| 5 | 4.948% | 3.909% | 0.000% | 27550 | 17122 | 437 | 排 0+1+2+4+8 | 排 4+5+6+7+8 |
| 6 | 6.699% | 5.146% | 0.587% | 149843 | 80887 | 500 | 排 0+1+3+4+8+9 | 排 3+4+5+6+7+8 |
(火排编号 0 是最边缘,6 是正中间。)
最反直觉的一行是"最好 σα = 0":k = 1~5 时,只要堵掉的正好是余量最小的中间那几排,燃气全部转移到余量充足的边缘排,各排配气一点没变,CO 老老实实停在 437 ppm。也就是说,"堵了 5 排"这件事本身,对烟气指标可以毫无影响。
反过来,最坏位置永远是"先堵边缘"——把余量最大的排先干掉,把气往最憋的地方赶。所以现场判断时,"数清楚缺的是哪几排"比"数清楚缺了几排"重要得多。
随机堵(各排等概率)的均值落在两者之间,k=2 时 σα = 1.028%、CO = 607 ppm——已经略微越线。这意味着如果完全不知道堵在哪儿,缺 2 排就该按"大概率已超国标"处理。
六、门槛反解:缺几排 CO 越过国标 600 ppm
把上面那张主表插值,反推几个常用判据各自对应"缺几排":
| 判据 | 触发时缺了几排(边缘先堵) | β | 缺氧排数 | σα |
|---|---|---|---|---|
| CO(α=1) = 600 ppm(GB 25034-2020 限值) | 1.79 排(13 排中的 13.7%) | 1.1608 | 1.0 排 | 1.025% |
| CO 翻倍(437 → 874 ppm) | 2.29 排(17.6%) | 1.2162 | 1.6 排 | 1.494% |
| CO(α=1) = 1000 ppm | 2.45 排(18.8%) | 1.2344 | 1.9 排 | 1.641% |
| CO 涨 5 倍(437 → 2185 ppm) | 3.17 排(24.4%) | 1.3252 | 3.0 排 | 2.379% |
换成一句能记住的话:13 排的机器,只要在最边上看到 2 排不着火,烟气 CO 就已经越过国标线了。不是"快超了",是"已经超了"。
七、阶梯跳变:缺氧排数按 2 排一档往上跳
σα 随 k 并不是平滑爬升的,因为 m 剖面是离散的:每击穿一档余量,就有一批火排同时跌进缺氧区。
| 堵死排数 k | β | σα | Δσα | 本档新跌进缺氧 | 累计缺氧 | CO(α=1) | CO 倍数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1.0000 | 0.000% | — | — | 0 排 | 437 | 1.00× |
| 1 | 1.0833 | 0.322% | +0.322 pt | +1 排(m=1.05 那排) | 1 排 | 460 | 1.05× |
| 2 | 1.1818 | 1.215% | +0.893 pt | +0 排 | 1 排 | 638 | 1.46× |
| 3 | 1.3000 | 2.172% | +0.957 pt | +2 排(m=1.29 那两排) | 3 排 | 1451 | 3.32× |
| 4 | 1.4444 | 3.362% | +1.190 pt | +0 排 | 3 排 | 5674 | 12.97× |
| 5 | 1.6250 | 4.633% | +1.271 pt | +2 排(m=1.53 那两排) | 5 排 | 27550 | 63.00× |
| 6 | 1.8571 | 5.080% | +0.446 pt | +2 排(m=1.77 那两排) | 7 排 | 149843 | 342.64× |
缺氧排数走的是 0 → 1 → 1 → 3 → 3 → 5 → 7,按 2 排一档跳(因为 m 剖面对称,除正中间那排外每档都是左右两排一起击穿)。
但要特别注意 k=3→4 这一档:缺氧排数一个没多(还是 3 排),CO 却从 1451 涨到 5674,翻了 3.9 倍。原因是已经在缺氧区的那 3 排在继续恶化——β 从 1.30 涨到 1.44,它们的 α 从 0.956 掉到 0.926。所以"阶梯"只解释了跳档那一步的突变,跳档之间那段同样凶险,而且更隐蔽:火焰看上去没变化(还是那 3 排在缺氧),CO 已经涨了一个数量级。
八、两种脏:均匀积灰完全无害,"堵得不匀"才是病
把"渐进积灰"和"彻底堵死"放到同一张图上。设 p 比例的火排堵了 δb,其余干净,则未堵排 β = 1/(1 − p·δb),而二值分布的堵塞率标准差 σδ = √(δ̄(1−δ̄)):
| 平均堵塞率 δ̄ | 未堵排 β | 压差倍数 β² | σδ | σβ = σδ/(1−δ̄) | 相对干净时的放大 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.000 | 1.0000 | 1.00× | 0.0000 | 0.0000 | 1.00× |
| 0.050 | 1.0526 | 1.11× | 0.2179 | 0.2294 | 1.05× |
| 0.100 | 1.1111 | 1.23× | 0.3000 | 0.3333 | 1.11× |
| 0.154(堵死 2 排) | 1.1818 | 1.40× | 0.3607 | 0.4264 | 1.18× |
| 0.200 | 1.2500 | 1.56× | 0.4000 | 0.5000 | 1.25× |
| 0.300 | 1.4286 | 2.04× | 0.4583 | 0.6547 | 1.43× |
| 0.400 | 1.6667 | 2.78× | 0.4899 | 0.8165 | 1.67× |
| 0.462(堵死 6 排) | 1.8571 | 3.45× | 0.4985 | 0.9261 | 1.86× |
这张表最重要的用处是区分两种"脏":
- 均匀积灰(σδ = 0):β ≡ 1,压差照涨、功率照掉,但流量分配一点不变,σα 恒为 0,CO 不动。这种脏不产生安全风险,只产生能耗损失。
- 不均匀堵塞(σδ > 0):σβ 被 (1−δ̄) 放大,配气散开,CO 按指数往上窜。只有这种脏需要马上处理。
换句话说,售后现场说"燃烧器脏了要洗",这句话本身信息量不足——得先分清是"脏得均匀"还是"脏得偏心",两者的处置紧迫性差了一个量级。
九、符号体检:CO 有物理天花板,用它给模型划边界
任何模型推到极端都会露馅,所以先算 CO 的物理上限,用它反过来给本文的表格划线。
甲烷在最坏情况下的燃烧产物是全部碳都变成 CO、一点 CO₂ 都没有:
CH₄ + 1.5 O₂ → CO + 2 H₂O
干烟气 = 1 份 CO + 1.5 × (79/21) = 5.643 份 N₂,于是 CO 体积分数上限 = 1/6.643 = 15.05% = 150538 ppm。这是个任何模型都不能越过的硬天花板,与本文的曲线标定完全无关。
| 堵死排数 k | 平均 α | 最低单排 α | CO(α=1) ppm | 占物理天花板 | 结论 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1.0290 | 1.0290 | 437 | 0.29% | 正常 |
| 2 | 1.0251 | 0.9867 | 638 | 0.42% | 超国标,物理上完全可能 |
| 4 | 1.0085 | 0.9255 | 5674 | 3.77% | 物理上可能 |
| 5 | 0.9874 | 0.8949 | 27550 | 18.30% | 物理上可能 |
| 6 | 0.9488 | 0.8643 | 149843 | 99.54% | 顶到天花板 |
| 7 | 0.8970 | 0.8336 | 895835 | 595.09% | 越界,不列 |
| 8 | 0.8453 | 0.8030 | 5961859 | 3960.38% | 越界,不列 |
k = 6 时模型给出的 149843 ppm 正好是天花板的 99.54%——不是巧合,是模型在这里撞上了物理极限:此时几乎所有燃气都流经 α 已经跌到 0.864 的火排,碳几乎全部转成 CO。再往上算(k ≥ 7)得到的 89 万 ppm、596 万 ppm 都是无意义的数字。
所以本文所有表格一律只取到 k = 6,并在表格里明确标注 k ≥ 7 越界。这个体检也顺带给出一个有价值的现场经验:烟气仪上 CO 读数如果超过 15%,那不是"燃烧极差",是仪表或取样出了问题——超过这个数的烟气在化学上不存在。
十、三层递减:钱其实不是重点
按 12000 kWh/季的热量需求、气价 3.0 元/m³、热值 9.889 kWh/m³ 折算(基准气费 3985 元/季):
| 堵死排数 k | σα | CO(α=1) ppm | η | Δη | 多烧气 元/季 | 占气费 | NOx mg/kWh |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.000% | 437 | 91.344% | — | 0.0 | 0.000% | 155.2 |
| 1 | 0.322% | 460 | 91.342% | −0.002 pt | 0.1 | 0.002% | 152.9 |
| 2 | 1.215% | 638 | 91.304% | −0.040 pt | 1.8 | 0.044% | 141.7 |
| 3 | 2.172% | 1451 | 91.078% | −0.266 pt | 11.6 | 0.292% | 139.8 |
| 4 | 3.362% | 5674 | 89.863% | −1.481 pt | 65.7 | 1.648% | 105.8 |
| 5 | 4.633% | 27550 | 83.332% | −8.012 pt | 383.2 | 9.615% | 83.3 |
| 6 | 5.080% | 149843 | 46.392% | −44.953 pt | 3861.8 | 96.898% | 33.4 |
这张表最有用的结论是反直觉的:在真正需要关心的区间里(k ≤ 4),钱根本不是问题。缺 2 排多花 1.8 元/季,缺 4 排多花 65.7 元/季——占气费 1.6%。而同期 CO 已经从 437 涨到 5674 ppm,涨了 13 倍。
也就是说:用"多烧气、多花钱"来劝人清洗燃烧器,这个理由在数值上站不住。缺 4 排省下的气费还不够付一次上门费。真正站得住的理由只有一个——CO。这个结论同时说明,靠"气费突然变高"去发现燃烧器堵塞也不可靠:等到气费有感觉时(k ≥ 5,多花 383 元),机器早就在超标排放了。
另外注意 NOx 那一列是往下走的(−8.7% → −78.5%)。这不是好事,是同一个 Jensen 效应的另一面:NOx 对 α 是钟形曲线,α 往下拉会同时离开 NOx 峰值区。一台 CO 严重超标的炉子,NOx 反而更"干净"——所以千万别拿 NOx 达标当燃烧正常的证据。
十一、现场判据:不用拆机,数火焰缺哪几排
上面所有结论最终要落成一个用户能自己做的事。观察窗里能看到的只有"哪几排有火、火焰什么颜色",把它映射到 k:
| 看到的现象 | 对应 k | σα | CO(α=1) ppm | O₂ 读数 | 处置 |
|---|---|---|---|---|---|
| 火焰满排、高度齐平 | 0 | 0.000% | 437 | 0.658% | 不用管 |
| 最边上 1 排缺火/火苗矮一截 | 1 | 0.322% | 460 | 0.637% | 仍在线内,记下来观察 |
| 最边上 2 排缺火 | 2 | 1.215% | 638 | 0.573% | 已超国标,安排清洗 |
| 边上 3 排缺火、中间火焰发黄 | 3 | 2.172% | 1451 | 0.486% | 尽快清洗,别拖 |
| 缺 4 排、火焰明显发黄发飘 | 4 | 3.362% | 5674 | 0.199% | 立即清洗 |
| 缺 5 排以上、点火有爆燃声 | 5 | 4.633% | 27550 | −0.300% | 停机报修 |
三条使用要点:
- 先数位置,再数数量。缺的是边上那几排 → 按上表从紧处理;缺的是正中间那几排 → 配气反而更整齐,可以从容安排(但火焰发黄、发飘仍然要处理,那说明堵得不均匀)。
- "火焰发黄"比"缺几排"更晚出现。黄色是碳粒子炽热发光,要 α 掉到 1.0 以下才明显。等看到明显黄焰,通常已经在 k = 3 附近了。
- 观察要在大火工况做。小火时燃气阀开度小,β 效应被整体流量压低,缺火不明显;把生活热水龙头开到最大或者把采暖调到最高,再看一次。
至于拆开之后怎么洗、用什么工具,本文不写,那是操作步骤类内容,可以对照 壁挂炉燃烧器积碳的拆洗步骤 和 黄火苗与积碳的判断 两篇。
十二、为什么"两年洗一次"这句话没有落点
行业里流行"壁挂炉两三年洗一次"。这一节把这个说法放到本文的模型里检验——结论是它没法用,因为跨度太大。
积灰的来源主要是二次空气:二次空气从室内吸入,把室内的颗粒物一起带进火孔。按采暖季燃气量 1328 m³、二次空气量 (α*−α₁)·V₀·V = 4817 m³/季、火孔总面积 2.04 cm²(13 排 × 20 孔 × φ1.0 mm)、积灰松散密度 0.4 g/cm³ 估算:
| 室内 PM2.5(μg/m³) | 沉积效率 0.2% | 沉积效率 0.6% | 沉积效率 2.0% |
|---|---|---|---|
| 20(很干净的室内) | 面积损失 0.94%/季 → 16.3 季 | 2.81%/季 → 5.5 季 | 9.21%/季 → 1.7 季 |
| 35(优于国标限值) | 1.64%/季 → 9.4 季 | 4.89%/季 → 3.1 季 | 15.83%/季 → 1.0 季 |
| 60(略超 GB/T 18883-2022 的 50 μg/m³ 限值) | 2.81%/季 → 5.5 季 | 8.31%/季 → 1.9 季 | 26.30%/季 → 0.6 季 |
| 100(重度污染/新装修) | 4.66%/季 → 3.3 季 | 13.65%/季 → 1.1 季 | 41.62%/季 → 0.4 季 |
("→ X 季"指堵到 δ̄ = 0.1538,即等效于 13 排堵死 2 排、CO 越过 600 ppm 所需的时间。)
结果跨度是 0.4 季到 16.3 季,相差 44 倍。也就是说:
- 在 PM2.5 常年 100 的房子里,不到一个采暖季就可能堵到越线;
- 在 PM2.5 常年 20 的房子里,十几年都未必到。
所以"两年一洗"既可能远远不够,也可能是完全多余的。唯一可靠的判据是火焰本身,不是日历。
需要声明的是:这张表里"沉积效率"(颗粒物撞上火孔壁并粘住的比例,取 0.2%~2.0%)是估算值,没有实测依据,量级可信、绝对值不可信。本节的结论只有一句是硬的:时间轴的跨度至少 40 倍,所以不能拿时间当判据。具体你家几年会堵到什么程度,只能靠看火焰。
十三、软肋声明:三个参数各动一动,结论变不变
本文有三个自由参数,都不是实测得到的。逐个动一动,看结论方向会不会翻。
(a) 正中间那排的余量 mmin——第 1 软肋
它决定了"缺几排会越线"这个最关键的门槛。
| mmin | CO 越 600 ppm 时缺几排 | 此时 σα | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1.02 | 2 排 | 1.492% | 紧凑型燃烧器,中间排极憋 |
| 1.05(本文取值) | 2 排 | 1.215% | 基准 |
| 1.10 | 3 排 | 1.749% | 常见机型 |
| 1.15 | 3 排 | 1.312% | 常见机型 |
| 1.30 | 4 排 | 1.191% | 火排间距大、二次空气充裕 |
| 1.50 | 6 排 | 2.593% | 非常宽松的设计 |
结论:门槛在 2~6 排之间浮动,不是定值。所以不要記"缺 2 排就超国标"这个数字,要記机制:缺的排数 × 每排余量,哪个先用完算哪个。保守做法是按最小的 2 排处理——反正清洗成本远低于 CO 风险。
(b) 剖面形状 γ
| γ | CO 越 600 ppm 时缺几排 | σα | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 2 排 | 1.215% | 中间尖锐,只有正中间那排憋 |
| 1.0(本文取值) | 2 排 | 1.215% | 线性过渡 |
| 2.0 | 2 排 | 1.532% | 中间平台宽,憋的排更多 |
门槛对 γ 不敏感(都是 2 排),只有 σα 的幅度会变。这一条可以放心。
(c) 一次空气系数 α₁
| α₁ | CO 越 600 ppm 时缺几排 | σα | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0.55 | 2 排 | 1.536% | 预混程度低,缺氧时跌得更狠 |
| 0.65(本文取值) | 2 排 | 1.215% | 大气式典型值 |
| 0.75 | 3 排 | 1.599% | 预混程度高,抗堵塞能力略强 |
α₁ 越大(预混越充分),抗堵塞能力越强,门槛从 2 排推到 3 排。这也解释了为什么全预混燃烧器对火孔堵塞没那么敏感——它的 α₁ 接近 1.05 以上,根本不需要二次空气,相关对比见 全预混燃烧器与大气式的配气差异。
十四、本篇不写什么
| 不写 | 原因/去哪看 |
|---|---|
| σα → CO/NOx/η 的曲线是怎么标定的 | 直接引用 烟气 CO 折算与判定(CO 曲线)与 NOx 排放分级(NOx 曲线) |
| 静态空间分布(各排出厂就不齐)的后果 | 见 O₂ 读数合格不等于配气合格,本文只写"堵塞导致的时间演化" |
| 二次空气分配不均的定性机制 | 已在 O₂ 读数那篇 第十一节讲过,本文只做量化(mi 剖面)并叠加堵塞驱动 |
| 全预混燃烧器的堵塞机制 | 见 全预混 vs 大气式;两者机制相反,本文只算大气式 |
| 拆机、刷洗、吹扫的操作步骤 | 见 燃烧器拆洗步骤 |
| 点火爆燃、回火、离焰的故障排查 | 见 黄火苗与积碳判断 |
| 燃气阀、风机、比例阀的故障诊断 | 本文只算火孔堵塞引起的流量再分配,其他部件故障不在此列 |
十五、何时不成立
| 本文假设 | 什么时候不成立 | 会怎样 |
|---|---|---|
| 燃气阀定总流量(不知道哪排堵了) | 带流量反馈的机型会补气 | 总流量下降,β 变小,后果减轻 |
| 二值堵塞(堵死/干净) | 渐进积灰为主时 | 需用 σδ/(1−δ̄) 口径,见第八节,可能完全无害 |
| 二次空气只受位置影响 | 有强制送风/密封燃烧室 | m 剖面被抹平,门槛大幅推后 |
| α* = 1.0290 是设计点 | 实际调试点偏离 α* 时 | 余量变小,门槛提前 |
| 各排火孔数相同、间距均匀 | 分段燃烧/大小火分组的机型 | 需要按组分别建模,本文框架不直接适用 |
| 只看稳态 | 点火瞬间、负荷切换瞬间 | β 效应叠加在动态过程中,瞬时缺氧更严重 |
十六、常见问题
火焰看着挺整齐,就是颜色有点黄,需要马上洗吗?
看缺不缺排。不缺排但发黄,问题往往不在堵塞,而在一次空气量偏少(风门开度、引射器脏、喷嘴磨损),这时 β 效应还没启动,CO 通常只是轻度升高。真正危险的组合是"缺排 + 发黄"——那说明既有再分配、又有缺氧,对应本文 k = 3 及以上,尽快清洗。
只堵了一排,要不要紧?
取决于堵在哪儿。堵的是正中间那排 → σα = 0,一点事没有;堵的是最边上一排 → σα = 0.322%,CO 从 437 到 460 ppm,还在 600 ppm 线内,但余量已经吃掉三分之一。处置建议:记下来,下次保养时顺手清理,不必专门上门。
清洗完火焰还是不齐,是没洗干净吗?
不一定。清掉的是"堵塞导致的那一份离散",清不掉"出厂就有的那一份"——火孔加工公差、引射器一致性、燃烧器安装偏斜都会造成固有的 σα。如果清洗前后烟气 CO 变化不大,说明问题在出厂离散度,那就不是清洗能解决的,可参考 静态离散度那一篇 的判断方法。
换燃烧器还是清洗?
按本文的判据:缺排数 k ≤ 4、且清洗后能恢复满排 → 清洗。出现火孔烧蚀变形、支架变形、或者清洗后同一位置很快又堵(说明是燃气杂质或燃烧产物腐蚀,不是积灰)→ 换。判断的关键不是"用了几年",而是"缺的是哪几排、洗完能不能恢复"。
十七、怎么算出来的
| 参数 | 取值 | 来源/说明 |
|---|---|---|
| 火排数 n | 13 | 常见家用壁挂炉大气式燃烧器,奇数排便于定义正中间 |
| 一次空气系数 α₁ | 0.65 | 大气式燃烧器典型区间 0.55~0.75 的中位,敏感性见第十三节 |
| 设计过量空气系数 α* | 1.0290 | 站内已标定的效率最优点,与 O₂ 读数那篇 完全一致 |
| 二次空气余量 mi | 中间 1.05 → 边缘 2.50 | 本篇新建,第 1 软肋 |
| 流量再分配 βi | (1−δi)/(1−δ̄) | 并联孔口 + 燃气阀定总流量 |
| 单排空气系数 αi | α₁ + (α*−α₁)·mi/βi | βi ≤ mi 时取 α* |
| CO(α)、NOx(α)、η(α) | 引用 | 分别来自 CO 折算篇 与 NOx 分级篇,本篇不重新标定 |
| CO 折算 | 折算到 α=1,GB 25034-2020 限值 600 ppm | 同 05:30 篇口径 |
| CO 物理天花板 | 15.05%(150538 ppm) | 独立物料衡算,与曲线标定无关,用于划模型适用域 |
| 热量需求/气价/热值 | 12000 kWh·季⁻¹/3.0 元·m⁻³/9.889 kWh·m⁻³ | 与站内其他篇保持一致 |
四重自检:① 与静态离散度篇对齐——σ = 0 时离散混合与连续积分结果偏差 0.0000%(CO 437.3 vs 437.3 ppm,O₂ 0.6583% vs 0.6583%);② 均匀堵塞时 β ≡ 1,数值上最大偏离 0;③ σβ = σδ/(1−δ̄) 数值校验偏差 0.0000%;④ 符号与量纲体检——CO 在 k = 6 时正好顶到 15.05% 的化学天花板,k ≥ 7 越界并已剔除。
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