陸明偉　陳厶瑋

摘 要：蓄熱式高效換熱燃燒技術(shù)是熱工領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，它不斷的發(fā)展和技術(shù)的革新滿足了我國當(dāng)前資源和環(huán)境的要求，更從根本上降低了加熱爐的排煙溫度，提高了加熱爐的燃料節(jié)約率和能源利用率，既減少了大氣污染物的排放，又節(jié)約了能源。

關(guān)鍵詞：蓄熱式換熱 蓄熱體 節(jié)能環(huán)保

中圖分類號(hào)：TK16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0001-01

現(xiàn)代科技不斷發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)不斷進(jìn)步及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，對(duì)加熱爐的工藝性能要求越來越高，燃料節(jié)約率高、能源利用性好以及環(huán)保節(jié)能成為加熱爐高效發(fā)展的主要性能指標(biāo)。我公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的加熱爐中，蓄熱式高效換熱燃燒技術(shù)得到了很好的發(fā)展和利用，新型內(nèi)插式和外拉式等蓄熱式燒嘴的研究使用更大大提高了加熱爐的節(jié)能效益。

1 蓄熱式高效換熱燃燒技術(shù)

1.1 蓄熱高效換熱燃燒技術(shù)工作原理

全新型蓄熱式高效換熱燃燒技術(shù)是利用蓄熱室換熱原理，使低溫空氣從鼓風(fēng)機(jī)通過空氣管道由換向系統(tǒng)進(jìn)入蓄熱室（或蓄熱燒嘴）進(jìn)行蓄熱，預(yù)熱的高溫空氣通過蓄熱體進(jìn)入爐內(nèi)與燃?xì)饣旌先紵慌c此同時(shí)燃燒產(chǎn)生的煙氣流經(jīng)另一個(gè)配對(duì)的蓄熱室（或蓄熱燒嘴），此時(shí)蓄熱體儲(chǔ)存熱能，降低煙溫至低于150℃左右，低溫?zé)煔饬鹘?jīng)換向系統(tǒng)借助引風(fēng)機(jī)的作用排出。這個(gè)過程中換向裝置以一定頻率進(jìn)行切換（30～200 s），使得成對(duì)的蓄熱室（或蓄熱燒嘴）處于蓄熱和放熱的交換工作狀態(tài)，進(jìn)而節(jié)約能源，降低污染物的排放。

1.2 我國蓄熱高效換熱燃燒技術(shù)的發(fā)展

在我國，加熱爐使用的燃料多為低熱值燃料（如高爐煤氣），這樣就出現(xiàn)了大量的高爐煤氣被放散的現(xiàn)象，能源損失嚴(yán)重。80年代中后期，我國熱工科研人員開始研究蓄熱換熱燃燒技術(shù)，結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，著力進(jìn)行陶瓷小球蓄熱體燃燒技術(shù)的研究和應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合此項(xiàng)技術(shù)在國際上應(yīng)用產(chǎn)生的不足開發(fā)研究成適合我國加熱爐獨(dú)具特色的蓄熱式換熱燃燒技術(shù)。

國內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，而在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中工業(yè)產(chǎn)業(yè)占有重要的地位，節(jié)能環(huán)保又逐漸成為工業(yè)領(lǐng)域的重要課題。國內(nèi)多家公司紛紛開展蓄熱式燃燒技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，成功研制了新型節(jié)能蓄熱燃燒器并加強(qiáng)了換向系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平。此外，蓄熱式加熱爐通常采用的加熱方式有空氣單蓄熱和空煤氣雙蓄熱兩種，我國的熱工工藝人員更在加熱爐上研發(fā)使用了常規(guī)和雙蓄熱組合式的燃燒技術(shù)，并在某鋼廠的生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好的節(jié)能效果。蓄熱式燃燒技術(shù)的逐漸成熟，使得在蓄熱式換熱燃燒技術(shù)方面形成了比較完善的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思想，蓄熱式技術(shù)在加熱爐上的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)量、低熱耗、少污染和高自動(dòng)化的水平。

2 關(guān)于蓄熱體

蓄熱式換熱燃燒技術(shù)的重要組成部分就是蓄熱體，蓄熱體的選擇對(duì)于工業(yè)爐的節(jié)能效果有著至關(guān)重要的作用。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和工業(yè)爐設(shè)備在生產(chǎn)實(shí)踐中的技術(shù)革新，國際上常用的蓄熱體主要有陶瓷小球蓄熱體和蜂窩式蓄熱體。下面我們從3個(gè)重要部分對(duì)兩種蓄熱體在加熱爐上的使用效果進(jìn)行對(duì)比介紹。

2.1 通過蓄熱體的透熱程度分析蓄熱能力

小球蓄熱體通常為Φ12～20 mm球面體，以Φ15 mm小球蓄熱體為例，其透熱深度是7.5 mm；蜂窩式蓄熱體多為密布細(xì)小孔道的立方體，以100×100×100 mm規(guī)格24×24孔、孔壁厚度為0.7 mm的蜂窩式蓄熱體為例，其透熱深度僅為0.35 mm；二者相差21倍多。在正常的換熱周期內(nèi)，蓄熱體表面熱流強(qiáng)度變化幅度很小，假定表面熱流強(qiáng)度不變的情況下，蓄熱體的蓄熱深度越小，透熱效果越好，蓄熱能力就越好，就越能夠發(fā)揮蓄熱體的蓄熱作用。

2.2 配合蓄熱體使用的換向系統(tǒng)和換向時(shí)間

小球蓄熱體通常采用集中換熱，如果換向時(shí)間為60 s，在一個(gè)換向周期內(nèi)，使用小球蓄熱體的加熱爐換向時(shí)爐內(nèi)熄火時(shí)間約10 s左右，占換向周期時(shí)間的6%；然而當(dāng)蜂窩式蓄熱體也采用集中換向時(shí)，由于換向周期短，熄火時(shí)間就占換向周期時(shí)間的30%，但是以我公司為例，實(shí)際生產(chǎn)中通常采用蜂窩式蓄熱體全分散換向控制，技術(shù)先進(jìn)，蓄熱效果良好，但閥數(shù)量多，系統(tǒng)復(fù)雜。

2.3 蓄熱體的阻力損失

對(duì)于陶瓷小球蓄熱體組成的蓄熱室而言，小球間縫隙有大有小，有寬有窄，是不規(guī)則的。當(dāng)高溫?zé)煔饣虮活A(yù)熱的空氣流過這些堆積的小球時(shí)形成渦流狀態(tài)，其局部阻力損失和摩擦阻力損失就大大增加。

對(duì)于蜂窩式蓄熱體組成的蓄熱室而言，其形狀使氣體的流通通道是一個(gè)個(gè)直直的格子通道，具有一定的規(guī)則性和一致性。當(dāng)氣體流過這些筆直的通道時(shí)形成層流狀態(tài)，其局部阻力損失和摩擦阻力損失就大大減小。

在實(shí)際生產(chǎn)和使用中，蓄熱體的比表面積、傳熱效率、耐熱溫度、抗燒性及積渣程度等都影響著蓄熱體的使用情況，我們要根據(jù)不同爐型和不同的工藝需要選擇合適的蓄熱體。

3 蓄熱式高效換熱燃燒技術(shù)的節(jié)能效益

21世紀(jì)，我國鋼鐵工業(yè)面臨的能源形式十分嚴(yán)峻，節(jié)約能源，提高燃料利用率，減少熱損失是鋼鐵行業(yè)的發(fā)展方向，蓄熱式加熱爐的發(fā)展成為一項(xiàng)必不可少的重要節(jié)能技術(shù)。

從長期的生產(chǎn)和實(shí)踐中可以看出，采用蓄熱式燃燒技術(shù)后加熱爐的排煙溫度低于150℃，煙氣的物理熱得到很好的回收利用，因而與常規(guī)余熱回收工業(yè)爐相比其節(jié)能潛力巨大，特別是對(duì)低熱值燃料（如高爐煤氣），采用單蓄熱燃燒方式燃料節(jié)約率能達(dá)到25%以上，而采用雙蓄熱燃料節(jié)約率更達(dá)到了45%以上之多，換言之向大氣環(huán)境排放的CO2量就大大的降低，大大緩解了大氣的溫室效應(yīng)，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境，節(jié)能減排的預(yù)期。同時(shí)我國鋼鐵企業(yè)高爐煤氣平均放散率約為13.72%，如果將放散的高爐煤氣全部加以利用的話，相當(dāng)于每年節(jié)約260萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可見新技術(shù)帶來的效益可觀。

綜上高效蓄熱式換熱燃燒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以簡(jiǎn)單歸納為：

（1）爐溫均勻，加熱質(zhì)量好。

（2）最終排煙溫度低，節(jié)能效果好，燃耗低。

（3）煙氣中NOx含量低，環(huán)境污染小。

（4）燃燒噪音低，氧化燒損少。

（5）適用于老舊爐子改造，產(chǎn)量提高，成本降低，效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 趙沛，蔣漢華.鋼鐵節(jié)能技術(shù)分析[M].冶金工業(yè)出版社.