煤油取暖器技术工艺发展趋势分析（煤油取暖器项目市场投资商业计划书 -节选）

第一节 产品技术发展现状

1、能效比

空调取暖能效比低、耗电严重、升温速度慢。空调受其制热原理的限制，取暖时有诸多不足：当电能转化为热能时，其中损失较大，热效率低，制热能效比（制热量与总输入功率的比值）通常小于2.5，当室外温度低于0℃时，其能效比很快降为1，只相当于一台电热取暖器，室外温度越低，空调的制热效果越差。（煤油取暖器的取暖效果是普通电取暖器的三倍以上）

2、空气和水分的平衡

空调取暖风不畅，头晕胸闷接踵而来。而煤油取暖器在燃烧的过程中会释放出水蒸气（H2O），防止空气干燥。同时煤油取暖器本身带有缺氧保护装置，可以促使在取暖时每隔一两小时开窗通一次风，保证空气的平衡。

普通空调有75%的空气被重复利用。如果增加新风量就意味着要提高能源的消耗。而我国的能源储备不足，这使得我国在发展空调业方面忽略了新风。特别是孕妇在冬季应注重保暖，但保暖时空气质量不好，或空气中缺乏新鲜的负氧离子，对孕妇和胎儿优生十分不利。

3、取暖灵活，升温快

空调取暖灵活性差，不方便移动。空调使用具有一定的局限性，不能在室外使用，也不适合安装在高温、油烟大的地方，如厨房等地方。买回家的空调还只是一个半成品，需要进行安装和固定后才能使用。利用挂式空调取暖其功率小，又不可移动，而必须每个房间装一个；利用中央空调取暖，容易导致资源浪费。而煤油取暖器具备优良的移动性能，可随意在每一个房间移动。利用最高档把房间温度升上来后，可调回到最小档，保持室内温度即可。

空调在零下15℃以下启动会非常困难，北方冬季漫长，大部分地区寒冷期都在零下15℃以下，空调取暖将大打折扣。煤油取暖器则不管在多低的气温下，不管是在室内还是在室外，都能正常使用，并且快速升温。

4、能源及环境的限制

目前电力资源的缺乏加速了空调取暖的出局。

据国家电网公司公布的消息，这两年我国的供电形势更为严峻，省级电网拉闸限电的现象时有发生，工业用电很多时候得不到保障，而且今年是历年来最为严重的酷热干旱天气，今年将是近几年电力缺口最大的一年。

而煤油取暖器所使用的气体适应性很强，并且不受使用环境限制，资源比较丰富，费用也不高。

第二节 产品工艺特点或流程

在许多场合需要取暖或者加热，除了使用电以外还可以采用煤油的方式。家庭使用的煤油取暖器就是其中一个应用，它是使用专用煤油燃烧产生热量的，如果油料不能充分燃烧，会产生有害气体污染室内空气，影响人的健康。浪费能源。在使用过程中，需要根据温度的设定，喷适量的油。使充分燃烧。油在燃烧过程中需要不断补充油量提供氧气，需要提供燃烧的环境和进行热量的交换。为了完成燃烧的过程，需要相应的部件组成一个燃烧器并对它进行控制。由于油的燃烧和控制是复杂的过程，一般都采用单片机进行控制。

1、燃烧过程需要的主要部件

1）油泵

油泵的结构如图所示，它由电磁线圈和泵阀二部分组成。油泵巾的阀体为软铁，电磁线圈不通电的时候，在弹簧力的作用下，处于A的位置，泵内充满油，当电磁线圈通电的时候，在磁场力的作用下，阀体向B方向运动，逆止阀关闭，泵体内的油在阀体的作用下，通过喷嘴喷出。

油泵的结构

根据实验，试制的油泵电气参数如下：

电磁线圈为直流电磁线圈，以直流脉冲信号为动力

线圈：直径为0.23唧的铜漆包线

电感量：80mH

电源电压：24V直流电’

脉冲宽度：7ms

脉冲频率：l—99Hz

在燃烧过程中，油泵的油是以脉冲的方式加入的，单位时间内的喷油量与脉冲的频率有关。固定控制电压的脉冲宽度，通过改变脉冲的频率来控制喷油量。控制电压的脉冲宽度为7mS。最大喷油量为0.0733ml/s，频率为20Hz，最小喷油量为0.0267ml/s，频率为6Hz。表1记录了频率分别为6Hz、10Hz、15Hz、20Hz，每次连续工作30S时喷油量与频率的关系。由表可知。在同一频率时，油泵的喷油量是稳定的。

喷油量与喷油频率的关系

2）煤油液位检测器

在燃烧过程中，煤油被消耗到一定程度，油泵不能提供充足的油量，会影响燃烧的效果。在使用前和使用过程中，需要进行检测，当液位低时，单片机将自动熄火关机。液位检测器为干璜管，提供一个开关量信号。

3）燃烧风机

燃烧风机是交流供电的，它承担了提供充分燃烧的氧气和热交换的作用。它吸入室内空气使通过燃烧器，提供燃烧过程需要的氧气，并同时使空气加热后进入室内。控制可控硅导通角来实现风机的无级调速。

4）燃烧状态检测器

煤油得到充分燃烧，火焰产生的温度就高，检测器产生的电压也高，通过检测它的电压可以判别燃烧是否充分。检测器由耐高温不锈钢材料加工而成。

5）燃烧器

燃烧器是一钢质盆状容器，内置220V电加热器，是煤油进行燃烧产生热量的部件。控制可控硅导通角实现电加热的无级调压控制。

6）点火器

为一直流高压脉冲发生器。空气在高压电的作用下发生电离，产生火花，实现点火功能。

2、燃烧器的工作原理

煤油取暖器的燃烧器控制原理框图如图所示。

燃烧器控制原理

在使用煤油取暖器时，通过键盘输入室内需要的温度，单片机首先测量煤油液位H的值。如果H的值在正常范围，然后测量室内温度T1、燃烧器温度T2，如果T1<T0，T2<230℃．燃烧器进行加热，并不断检测T2的值，当T2>=230℃时，启动点火，并同时喷油，并对燃烧状态V进行判别。

如果V值达到要求，说明点火成功，启动燃烧风机，向燃烧器提供氧气并把热量输送出去，实现加热室内温度的目的。

3、燃烧器的控制

使用取暖器的目的是使煤油充分燃烧并使温度达到设置的值，在燃烧控制中需要解决以下几个问题。

1）煤油液位的控制

在液位的设计中，当出现液位低的信号，油量还可以提供5分钟的燃烧时间。所以刚开始使用时检测到液位低，单片机立即显示需要加油的信号，不启动燃烧程序。在燃烧过程中检测到液位低信号，单片机一方面发f“需要加油的信号．一方面准备自动熄火。如果在5分钟内，液位低的信号消除．表示已经加好油继续进行工作。如果在5分钟后，液位低的信号依然存在，单片机进入熄火程序，自动关机。

2）燃烧器加热控制

家用煤油取暖器煤油的燃烧点在230℃±5℃左右。如果燃烧器的温度过低，不能使煤油充分、快速汽化燃烧，会产生烟雾并污染室内空气。如果燃烧器的温度过高。会损坏机器。燃烧器的温度与风机输送空气的流量和温度有关．与喷油量和油的温度有关，单片机控制程序中，必须根据风机的转速和喷油来调节加热器的温度。

3）燃烧风机的控制

燃烧器的温度达到230℃并点火喷油2秒钟后，开始启动风机小风量送风。因为煤油点燃并燃烧需要一个过程。而且开始时燃烧器内的油量不多，产生的火焰少，容易被吹灭。根据实验数据的 分析 ，在5秒钟内风机的转速逐步达到要求的值。效果比较好。

4）燃烧状态的控制

燃烧状态标志煤油是否充分燃烧。燃烧是否充分主要取决于风机速度、喷油量和燃烧器温度三者之间的配合，从火焰温度的检测电压可以知道燃烧的情况。在点火燃烧前不对燃烧电压进行判别，在点火成功后检测燃烧电压的值，综合各种条件，调节风机速度、喷油量和燃烧器温度三个量、使燃烧电压保持稳定。

5）点火器的控制

在燃烧器的温度达到230℃±5℃左右时，开始点火。单片机发送连续的开关量信号，以连续脉冲的方式点火。如果在5秒钟内燃烧电压达不到规定的值，认为点火失败，停止发脉冲，由于点火时要消耗大的功率，时间过长。会损坏点火器。熄火时先停止喷油，再停止风机。一般点火器的放电头与燃烧器的距离在5—7mm左右，放电电压在7000到10000伏，才能有效点火。

6）油泵的控制

油是产生热量的主体，燃烧器温度达到230℃±5℃左右并开始点火后喷油。油滴喷射到高温的燃烧器卜被汽化并形成气态煤油，遇到火花立即燃烧。刚开始点火，需要以比较高的频率喷油，以提供足够多的油量维持燃烧，在火焰温度检测电压达到正常值后，按照燃烧的要求供油。在正常的燃烧过程中，油量的多少是根据温度设置值与现在室内温度值之差进行控制的，喷油量确定后，根据燃烧的要求来控制风机速度配合燃烧。在熄火的时候，先停止喷油，再停止加热，在5秒钟后开始逐步降低风机的速度，30秒钟以后停止风机运行。因为刚停止喷油和加热时，燃烧器的温度很高，风机的继续运行，可以把剩余的热量散发出来，使燃烧器的温度逐步冷却，不致过热而损坏。

4、单片机控制

本系统南多个单回路闭环控制系统组成。其中主要的控制系统是温度控制系统。如图。

综合控制框图

在图中，单片机根据温度设置1D值、温度测量值T1，计算出控制信号，采用分时控制的方式，分别对油泵系统、风机系统、加热系统进行控制，使燃烧器中的煤油得到充分燃烧，产生最大的热量，使室内温度向T0接近。在七述三个控制系统中。油泵控制系统是主要的，喷油量由T0与Tl的差值决定，根据喷油量调节风机的速度。单片机为AT89C52，采用10位A／D转换。控制系统均为PID控制方式。在控制系统中还包括煤油液位控制和使用的时间控制。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

煤油取暖器因其小巧、高效，受到了广泛推广，目前技术趋势主要是集中在安全性及燃烧热效率上。

目前煤油取暖器（直排式）基本上配置三种保护装置：

1、熄火保护装置

此装置是在有风吹或缺氧时，火苗器（又叫引火器或者长明火）熄火，颠倒保护装置启动，而引起取暖器熄火，同时开关总阀自动关闭切断气源起到保护作用的装置。

工作原理：采用两种金属结合而成的热电偶，在被火苗器加热后会产生微小的电流（热电），这个热电流会启动气量调节阀内的电磁铁，推开被关闭的阀门。如果火苗器熄火，或者火苗被风吹偏离热电偶或者火苗火势减弱飘动，达不到产生热电流的热量，热电偶瞬间冷却，热电消失，电磁铁失去磁性，使阀门被弹簧推至关闭状态，切断气源，起到保护作用。

2、缺氧保护装置

煤油取暖器燃烧时产生CO2和H2O（水蒸气）。这些气体对人体无害，但是在不通风的狭窄或者密闭空间内长时间使用取暖器，氧气会越来越少，CO2会增多，因而会感到不适。再则，取暖器正常燃烧所需要的氧气不足，会发生不完全燃烧，产生CO，最终威胁人的生命安全。因此，在家用煤油取暖器上设置缺氧保护装置是很有必要的。煤油取暖器的上的缺氧保护装置是设置在室内当空气当中含氧量达到（19.5-19.7%）CO2浓度上升到预设的（0.8-1.3%。这个浓度远远早于人所能感觉到的）时，火苗器的火焰会发飘，结果热电偶达不到产生电流的温度，以致气阀关闭切断气源。

3、倾倒、撞击保护装置

此装置一般是采用水银平衡器或者机械平衡器与上述的热电偶一极构成闭合电路。水银具有导电和瞬间凝成小球的特性。当取暖器受到撞击或者倾斜时，水银瞬间凝成小球或者机械平衡器里的金属球受到震动，瞬间偏离原来位置，造成闭合电路断路，气源阀门电磁开关失去电流，失去磁性推动弹簧关闭气阀切断气源。

2005年，日本Toyotomi公司发布了系列燃油式加热器的新品，新产品以“环保、节能和清洁”为主题，共包括：7种普通式空气加热器、12种燃芯式燃油加热器、16种热对流式加热器，除此以外，还有壁炉式加热器和商用燃芯式燃油加热器。一些典型的新品如：LC—U325s、L535ES，产品不仅安全性更可靠、节能效益好，而且也装置了“人体感知型”传感器和温控器，加热、工作效果更好；另外，一些“热对流型”产品的散热空间多已从单向型改多向型，甚至有些根据需要还可以实现三维空间的散热。

由于充分考虑到环保的因素，一些新产品还采用了激光燃烧器，这样可以使燃料油在燃烧时更加充分：又由于采用了高阻燃性和防腐性材料，它的安全性和防腐性也比以前有了提高。另外，新一代产品在燃烧时的废气排放也明显改善，尤其是N0x的排放水平明显减少了。在具体的节能指标上，新一代产品的每一年度周期燃油消耗会比以往的同类型号产品节省燃料费约1800～2600日元。

针对燃芯式燃油加热器燃烧方式的特殊性，该公司还推出了便携式产品。新推出的这类便携式产品还设计了专门的节能型燃烧器，这对于提高燃烧时的效能很有帮助。


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