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摘要：户外燃气烤炉作为一种便捷式的烧烤设备，近几年受到了广大消费者的喜爱，但是由于燃气烤炉的某些特性，在实际使用过程中，普遍存在燃烧性能比较差、热效率比较低、污染物排放超标等安全隐患。本文对此展开探究，概述了户外燃气考虑的安全使用要求，并针对燃气燃烧污染物进行分析，最后对主要安全隐患进行层次分析，判断出户外燃气烤炉的主要危险因素在于烧烤人员的安全意识淡薄、燃气发生泄漏两个方面。
关键词：户外燃气烤炉；性能分析；污染物；安全评价
引言：随着国民生活水平的不断提高，传统的饮食结构已经无法满足人们的物质需求，加上民用燃气使用量的不断增加，户外燃气烤炉已经成为人们休闲饮食中的主要流行趋势，家家自备户外燃气烤炉已经成为喜闻乐见的方式，市场需求量与发展前景可见一斑。尽管如此，由于我国基本国情的限制，目前国内大部分的户外燃气烤炉都是模仿于西方国家，几乎没有自己比较优质的产权，相关的燃气烤炉研究也非常稀有，户外燃气烤炉普遍存在安全系数不高、燃烧不稳定、热效率较低、污染物排放超标等现象，带来较大的人身与环境安全隐患。因此在国内，燃气烤炉的高效生产与安全使用受到所有厂家与设计企业的关注。
一、户外烤炉的介绍与安全使用要求
1、户外燃气烤炉介绍
从功能用途来看，户外燃气烤炉是一种户外休闲式烹饪器具，主要用于食物烧烤，大多以燃气为主要烧烤燃料。随着户外燃气烤炉的火热，相关产品类型也在不断更新换代，人们对户外烧烤的要求也更偏向于休闲放松化，并不过于注重食物的烧烤速率，所以户外烤炉的设计与生产也在向清洁的方向转型发展。户外燃气烤炉使用过程中，通常以保持适当的食品与燃烧物位置来实现食物的烧烤加热，这种位置与间距也是烤炉设计与生产构造原则。以一种常见的户外烤炉为例，其结构主要包括五个部分：排气部分主要由炉体废气排放装置构成；燃烧部分主要包括混合管、燃烧器、铸铁、不锈钢或铸铜等材质；控制部分主要为开关阀、减压阀，用于调节流量与进气压力；点火部分主要包括脉冲与压电点火器；安全部分为燃气泄露报警装置与熄火保护装置。
2、主要污染物质
由于我国烤炉的设计与生产大多参照欧美国家，不同于一般的厨房炉具，具有自身的特点，在燃烧过程中会产生大量的烟气污染物。原因在于结构的限制导致燃气烤炉的热流量普遍较小，烧烤面与燃烧管之间的距离要大很多，影响了热传递效率，导致烧烤使用效率相对一般厨具要低很多。此外，燃气烤炉在使用过程中会排放大量的污染气体，比如二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮与二氧化氮，以及少量的二氧化硫、三氧化硫等，对人体危害巨大的物质是一氧化氮与氧化硫物质。现阶段大部分的燃气在燃烧之前都会经过一定的脱硫处理，所以硫含量相对很低，在安全性评价与污染物考量中大多以一氧化碳和氧化氮物质为主。通常针对CO，只要空气流通性较强，就不会发生大量聚集现象，避免对人体造成较大的危害；而针对NO1、NO2物质，生成原理相对复杂，很难有通用的方法限制其燃烧生成量，一般达标率很低。
3、烟气排放浓度要求
国际对户外烧烤烟气排放浓度具有严格的控制标准，往往需要对燃气炉具进行各项性能与组件的检测，并对燃烧产生的污染物浓度制定严格限制。比如欧洲的NOx排放标准规定，在自然通风的情况下，对燃烧产生的NOx浓度按照指标分级，包含五个等级。如表1所示。
在燃气燃烧排放的污染物质中，CO对人体的危害程度最高，作为无色、无味的气体，被人体吸入后会迅速与血红蛋白结合，导致人体缺氧，即一氧化碳中毒。根据北美户外燃气烤炉气体排放标准规定，干烟气中的一氧化碳浓度在间接排烟中应当满足≤0.08%，而在直接排烟中应当满足≤0.2%。不同含量的一氧化碳对人体的危害也有所不同：含量为0.016%-0.040%时，人会感到头痛、容易疲倦、产生耳鸣；含量为0.040-0.096时，人体会意识不清，两眼发黑，伴随剧烈气喘；含量为0.096-0.230时，会出现昏厥与痉挛；而达到0.230-0.0430时，就会呼吸停止；大于0.480%时，会立即死亡。
4、燃气烤炉安全装置
一般而言，户外燃气烤炉的热负荷比厨房的燃气灶更高，原因在于燃烧空间非常开阔，内膛比较深，给燃气充足的燃烧空间，促进二次燃烧，确保火焰的传播范围与速度达到要求。由于较深的内膛，使得在燃气燃烧过程中产生的火焰具有较差的稳定性，而为了保证火焰的稳定性，其进气压力需要控制在一定的范围内，即额定压力，以保证烤炉的安全性。多数烤炉在点火方式会设置相应的点火燃烧器，由火焰蔓延到燃烧器。此外还有的烤炉加装熄火保护装置，通过程序设定确保燃烧器在外界因素干扰下突然熄灭而不会导致燃烧管破坏。可以安装手动快速切断阀，提高烤炉的安全性。点火方式一般为长明小火、电子脉冲自动点火等，点火燃烧器的位置设置在易燃点与燃烧器处，火焰接触燃烧器，避免部件过热导致损坏。
二、控制污染物的方法
户外燃气烤炉多应用于户外，空气相对流通，但是燃烧过程中产生的污染物如果不加以控制或限制，难免会对大气环境造成较大的危害，所以在户外燃气烤炉的使用过程中，采用几种方式对污染物排放进行控制，主要针对一氧化碳与一氧化氮展開控制分析。
1.选择清洁燃气
燃气烤炉的燃料种类非常多，应当选择清洁度高、安全性高的燃料，才能够从根本上减少污染废气物的排放。燃烧过程所产生的物质主要取决于燃料的成分，采用清洁的燃料能够减少污染气体的生成成分。还应当选择燃烧率高的户外燃气烤炉，便于提高燃烧效率，降低污染物的生成含量。在烧烤过程中，还可以尽量降低温度，防止高溫作用下有害物质的产生对人体造成危害。
2.内膛合理设计
根据户外燃气烤炉的使用情况显示，大多数户外燃气烤炉的内膛深度对污染物的影响非常显著，表现在，比较深的内膛为燃气与空气提供了充足的燃烧混合空间，便于燃气的完全燃烧，进而减少污染物的生成。相对的，比较浅的内膛限制了燃料与空气的混合空间，导致燃气燃烧不充分，产生大量烟气，有害物质伴随烟气生出，造成污染。而另一方面，如果烤炉的内膛太深，也会影响燃气的燃烧效率，导致热量的传播不足，影响了烧烤效率。所以内膛深度的合理设计对污染物排放量的控制很重要。 3.煙气净化装置与吸附剂
可以采用烟气净化装置与吸附剂，比如负离子净化装置，包含活性炭与活性氧化铝等成分，其原理是對烟气原子的吸附与合成，以及部分氧化，进而减少烟气中的污染气体。还可以采用机械排烟，比如在内膛中设置一个小型的排烟机，也可以在外部设置抽烟机或排风扇，能够加快烟气的扩散，加快燃料的燃烧，降低污染物的浓度。加强自然通风是一种最简单经济的方法，利用内膛外的空气流动产生的通风为自然通风，能够稀释污染物浓度，增加氧气的含量，确保燃气能够充分燃烧。
三、户外燃气烤炉安全评价
采用层次分析法对户外燃气烤炉的安全性进行综合评价，将定性与定量相结合，将有关决策元素分解为目标与准则，即将复杂的决策层次化，进而比较各种因素的重要性。
1.安全评价体系
主要采用层次分析法构建安全评价体系，根据烧烤过程的实际要点与技术特点，设立三大风险指标，烧烤人员作业风险A1、设备性能安全风险A2、环境污染风险A3，再将三个指标细分为10项子项目，即：烧烤人员知识技能欠缺R1、违章烧烤操作R2、人员安全意识淡薄R3、烤炉制造缺陷R4、点火系统故障R5、燃气管装置故障R6、输气管泄露R7、污染物环境条件R8、烧烤产生油烟R9、泄露的燃气R10。表2为三大风险指标构成的判断矩阵。矩阵中元素的取值反映了因素两两相比的的重要程度差异。
2.评价结果
从操作风险、烤炉风险以及环境污染风险三方面展开深入研究，通过评价体系与判断矩阵的构建，这里省去具体的计算过程，计算结果各指标相对总目标的权重为：R1=0.1059、R2=0.196、R3=0.3498、R4=0.0589、R5=0.0108、R6=0.0195、R7=0.0331、R8=0.0361、R9=0.0573、R10=0.1363。结果表明：诸多安全隐患中，烧烤人员的安全意识淡薄与燃气泄漏这两个因素是户外燃气烤炉的主要安全隐患源。
结语：综合全文，通过对户外燃气烤炉的基本介绍与性能要求概述，明确了我国现阶段户外烤炉存在的安全隐患、需要提高的性能与技术等，并提出了控制烧烤中污染物的方法，最后利用层次分析法判断出影响户外烤炉安全的最主要因素为烧烤人员自身的安全意识与操作技术，以及燃气泄漏可能存在的安全隐患。
参考文献：
[1]张建可.户外燃气烤炉性能分析及安全评价[D].华南理工大学，2016.
关键词：户外燃气烤炉；性能分析；污染物；安全评价
引言：随着国民生活水平的不断提高，传统的饮食结构已经无法满足人们的物质需求，加上民用燃气使用量的不断增加，户外燃气烤炉已经成为人们休闲饮食中的主要流行趋势，家家自备户外燃气烤炉已经成为喜闻乐见的方式，市场需求量与发展前景可见一斑。尽管如此，由于我国基本国情的限制，目前国内大部分的户外燃气烤炉都是模仿于西方国家，几乎没有自己比较优质的产权，相关的燃气烤炉研究也非常稀有，户外燃气烤炉普遍存在安全系数不高、燃烧不稳定、热效率较低、污染物排放超标等现象，带来较大的人身与环境安全隐患。因此在国内，燃气烤炉的高效生产与安全使用受到所有厂家与设计企业的关注。
一、户外烤炉的介绍与安全使用要求
1、户外燃气烤炉介绍
从功能用途来看，户外燃气烤炉是一种户外休闲式烹饪器具，主要用于食物烧烤，大多以燃气为主要烧烤燃料。随着户外燃气烤炉的火热，相关产品类型也在不断更新换代，人们对户外烧烤的要求也更偏向于休闲放松化，并不过于注重食物的烧烤速率，所以户外烤炉的设计与生产也在向清洁的方向转型发展。户外燃气烤炉使用过程中，通常以保持适当的食品与燃烧物位置来实现食物的烧烤加热，这种位置与间距也是烤炉设计与生产构造原则。以一种常见的户外烤炉为例，其结构主要包括五个部分：排气部分主要由炉体废气排放装置构成；燃烧部分主要包括混合管、燃烧器、铸铁、不锈钢或铸铜等材质；控制部分主要为开关阀、减压阀，用于调节流量与进气压力；点火部分主要包括脉冲与压电点火器；安全部分为燃气泄露报警装置与熄火保护装置。
2、主要污染物质
由于我国烤炉的设计与生产大多参照欧美国家，不同于一般的厨房炉具，具有自身的特点，在燃烧过程中会产生大量的烟气污染物。原因在于结构的限制导致燃气烤炉的热流量普遍较小，烧烤面与燃烧管之间的距离要大很多，影响了热传递效率，导致烧烤使用效率相对一般厨具要低很多。此外，燃气烤炉在使用过程中会排放大量的污染气体，比如二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮与二氧化氮，以及少量的二氧化硫、三氧化硫等，对人体危害巨大的物质是一氧化氮与氧化硫物质。现阶段大部分的燃气在燃烧之前都会经过一定的脱硫处理，所以硫含量相对很低，在安全性评价与污染物考量中大多以一氧化碳和氧化氮物质为主。通常针对CO，只要空气流通性较强，就不会发生大量聚集现象，避免对人体造成较大的危害；而针对NO1、NO2物质，生成原理相对复杂，很难有通用的方法限制其燃烧生成量，一般达标率很低。
3、烟气排放浓度要求
国际对户外烧烤烟气排放浓度具有严格的控制标准，往往需要对燃气炉具进行各项性能与组件的检测，并对燃烧产生的污染物浓度制定严格限制。比如欧洲的NOx排放标准规定，在自然通风的情况下，对燃烧产生的NOx浓度按照指标分级，包含五个等级。如表1所示。
在燃气燃烧排放的污染物质中，CO对人体的危害程度最高，作为无色、无味的气体，被人体吸入后会迅速与血红蛋白结合，导致人体缺氧，即一氧化碳中毒。根据北美户外燃气烤炉气体排放标准规定，干烟气中的一氧化碳浓度在间接排烟中应当满足≤0.08%，而在直接排烟中应当满足≤0.2%。不同含量的一氧化碳对人体的危害也有所不同：含量为0.016%-0.040%时，人会感到头痛、容易疲倦、产生耳鸣；含量为0.040-0.096时，人体会意识不清，两眼发黑，伴随剧烈气喘；含量为0.096-0.230时，会出现昏厥与痉挛；而达到0.230-0.0430时，就会呼吸停止；大于0.480%时，会立即死亡。
4、燃气烤炉安全装置
一般而言，户外燃气烤炉的热负荷比厨房的燃气灶更高，原因在于燃烧空间非常开阔，内膛比较深，给燃气充足的燃烧空间，促进二次燃烧，确保火焰的传播范围与速度达到要求。由于较深的内膛，使得在燃气燃烧过程中产生的火焰具有较差的稳定性，而为了保证火焰的稳定性，其进气压力需要控制在一定的范围内，即额定压力，以保证烤炉的安全性。多数烤炉在点火方式会设置相应的点火燃烧器，由火焰蔓延到燃烧器。此外还有的烤炉加装熄火保护装置，通过程序设定确保燃烧器在外界因素干扰下突然熄灭而不会导致燃烧管破坏。可以安装手动快速切断阀，提高烤炉的安全性。点火方式一般为长明小火、电子脉冲自动点火等，点火燃烧器的位置设置在易燃点与燃烧器处，火焰接触燃烧器，避免部件过热导致损坏。
二、控制污染物的方法
户外燃气烤炉多应用于户外，空气相对流通，但是燃烧过程中产生的污染物如果不加以控制或限制，难免会对大气环境造成较大的危害，所以在户外燃气烤炉的使用过程中，采用几种方式对污染物排放进行控制，主要针对一氧化碳与一氧化氮展開控制分析。
1.选择清洁燃气
燃气烤炉的燃料种类非常多，应当选择清洁度高、安全性高的燃料，才能够从根本上减少污染废气物的排放。燃烧过程所产生的物质主要取决于燃料的成分，采用清洁的燃料能够减少污染气体的生成成分。还应当选择燃烧率高的户外燃气烤炉，便于提高燃烧效率，降低污染物的生成含量。在烧烤过程中，还可以尽量降低温度，防止高溫作用下有害物质的产生对人体造成危害。
2.内膛合理设计
根据户外燃气烤炉的使用情况显示，大多数户外燃气烤炉的内膛深度对污染物的影响非常显著，表现在，比较深的内膛为燃气与空气提供了充足的燃烧混合空间，便于燃气的完全燃烧，进而减少污染物的生成。相对的，比较浅的内膛限制了燃料与空气的混合空间，导致燃气燃烧不充分，产生大量烟气，有害物质伴随烟气生出，造成污染。而另一方面，如果烤炉的内膛太深，也会影响燃气的燃烧效率，导致热量的传播不足，影响了烧烤效率。所以内膛深度的合理设计对污染物排放量的控制很重要。 3.煙气净化装置与吸附剂
可以采用烟气净化装置与吸附剂，比如负离子净化装置，包含活性炭与活性氧化铝等成分，其原理是對烟气原子的吸附与合成，以及部分氧化，进而减少烟气中的污染气体。还可以采用机械排烟，比如在内膛中设置一个小型的排烟机，也可以在外部设置抽烟机或排风扇，能够加快烟气的扩散，加快燃料的燃烧，降低污染物的浓度。加强自然通风是一种最简单经济的方法，利用内膛外的空气流动产生的通风为自然通风，能够稀释污染物浓度，增加氧气的含量，确保燃气能够充分燃烧。
三、户外燃气烤炉安全评价
采用层次分析法对户外燃气烤炉的安全性进行综合评价，将定性与定量相结合，将有关决策元素分解为目标与准则，即将复杂的决策层次化，进而比较各种因素的重要性。
1.安全评价体系
主要采用层次分析法构建安全评价体系，根据烧烤过程的实际要点与技术特点，设立三大风险指标，烧烤人员作业风险A1、设备性能安全风险A2、环境污染风险A3，再将三个指标细分为10项子项目，即：烧烤人员知识技能欠缺R1、违章烧烤操作R2、人员安全意识淡薄R3、烤炉制造缺陷R4、点火系统故障R5、燃气管装置故障R6、输气管泄露R7、污染物环境条件R8、烧烤产生油烟R9、泄露的燃气R10。表2为三大风险指标构成的判断矩阵。矩阵中元素的取值反映了因素两两相比的的重要程度差异。
2.评价结果
从操作风险、烤炉风险以及环境污染风险三方面展开深入研究，通过评价体系与判断矩阵的构建，这里省去具体的计算过程，计算结果各指标相对总目标的权重为：R1=0.1059、R2=0.196、R3=0.3498、R4=0.0589、R5=0.0108、R6=0.0195、R7=0.0331、R8=0.0361、R9=0.0573、R10=0.1363。结果表明：诸多安全隐患中，烧烤人员的安全意识淡薄与燃气泄漏这两个因素是户外燃气烤炉的主要安全隐患源。
结语：综合全文，通过对户外燃气烤炉的基本介绍与性能要求概述，明确了我国现阶段户外烤炉存在的安全隐患、需要提高的性能与技术等，并提出了控制烧烤中污染物的方法，最后利用层次分析法判断出影响户外烤炉安全的最主要因素为烧烤人员自身的安全意识与操作技术，以及燃气泄漏可能存在的安全隐患。
参考文献：
[1]张建可.户外燃气烤炉性能分析及安全评价[D].华南理工大学，2016.