廣州市日森機械有限公司
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訪問次數(shù)：267更新時間：2019-02-02 20:25:21
蓄熱式燃燒系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)比，熱回收率大大提高，節(jié)能效果特別明顯，其節(jié)能率往往達到40～50%。這對于傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)來說幾乎是不可能的。
4.適用性較強，能用于多種不同工藝要求的工業(yè)爐
由于蓄熱式燃燒系統(tǒng)的爐溫均勻性好，爐溫波動小，不存在高溫區(qū)過分集中及火焰對工件的沖刷等問題，所以它的適用范疇較寬。目前己在大中型推鋼式及步進式軋鋼加熱爐、均熱爐、罩式熱處理爐、輻射管氣體滲碳爐、鋼包烘烤爐、玻璃熔化爐、熔鋁爐、鍛造爐等工業(yè)爐上使用。不論是采用蓄熱式燃燒器的爐子或蓄熱式工業(yè)爐，在實際運行中都比較穩(wěn)定可靠，取得了比較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
5.建設(shè)投資相對不高，投資回收期短
從全國冶金行業(yè)已經(jīng)改造或新建的二十余座蓄熱式工業(yè)爐情況來看，將傳統(tǒng)燃燒方式的工業(yè)爐改造為蓄熱式工業(yè)爐的投資比仍采用傳統(tǒng)燃燒方式的爐子要高，但是在同等要求下新建蓄熱式工業(yè)爐與新建傳統(tǒng)燃燒方式的工業(yè)爐投資基本相當或略有上升。蓄熱式工業(yè)爐與傳統(tǒng)燃燒方式工業(yè)爐在建設(shè)投資的比較上并沒有顯示較大的優(yōu)勢，但是在投資回收期的縮短上體現(xiàn)了強勁的優(yōu)勢。如果考慮到由于爐溫均勻而導(dǎo)致加熱質(zhì)量提高、氧化燒損減少，由于加熱能力的提高導(dǎo)致產(chǎn)量的增加等方面的收益，則綜合經(jīng)濟效益更加可觀。
三高效蓄熱式燒嘴的工作原理
配備在各種工業(yè)爐上的蓄熱式燃燒系統(tǒng)，由蓄熱式燒嘴、換向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
工作原理如上圖所示（圖一）
來自鼓風機的助燃空氣經(jīng)換向系統(tǒng)和燃料分別進入左側(cè)燒嘴的各自通道，助燃空氣由下向上通過蓄熱室A。預(yù)熱后的空氣從左側(cè)通道噴出并與燃料混合燃燒。燃燒產(chǎn)物對物料進行加熱后進人右側(cè)通道，在蓄熱室B內(nèi)進行熱交換將大部分熱量留給蓄熱體后,以200℃以下的溫度進入換向閥，經(jīng)引風機排入大氣。設(shè)定的換向時間一到控制系統(tǒng)發(fā)出指令，換向機構(gòu)動作，空氣、煙氣同時換向。此時助燃空氣從右側(cè)通道噴口噴出并與燃燒器B的燃料混合燃燒，這時左側(cè)噴口作為煙道。在引風機的作用下，使高溫煙氣通過蓄熱體、換向閥、引風機排出，一個換向周期完成。采用蓄熱式燒嘴可取消常規(guī)工業(yè)爐上的燒嘴、換熱器、高溫管道、地下煙道及高大的煙囪．操作及維護簡單，無煙塵污染，換向設(shè)備靈活，控制系統(tǒng)功能完備，爐內(nèi)溫度均勻，節(jié)能30%～50%。
一、工業(yè)鍋爐中熱管換熱器的應(yīng)用
我國工業(yè)鍋爐的運行效率普遍較低，通常比設(shè)計效率低8~10%，主要原因是排煙溫度高，過量空氣系數(shù)過大，灰渣含碳量過高；另有一類小型工業(yè)鍋爐，主要是指容量2t／h以下的小鍋爐，尾部未設(shè)受熱面，排煙溫度更高，可250℃。因此，采用熱管換熱器回收煙氣余熱，降低排煙溫度以提高鍋爐效率，有很好的前景。
1、熱管換熱器與常規(guī)換熱器的匹配
除了小型工業(yè)鍋爐沒有尾部受熱面外，大多數(shù)小型工業(yè)鍋爐尾部裝有鑄鐵省煤器，大型工業(yè)鍋爐尾部裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器。熱管換熱器可與常規(guī)換熱器在應(yīng)用時匹配在一起，它們各有特點。例如鑄鐵省煤器應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點是：耐用、承壓（給水泵可裝在省煤器入口），價格低；缺點是：重量大、外形尺寸較大、容易堵灰、結(jié)構(gòu)復(fù)雜（由肋片管及鑄鐵彎頭連接而成）。熱管省煤器耐低溫腐蝕性能好，在同樣煙氣溫度條件下，壁溫較高，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，煙氣側(cè)阻力可以設(shè)計得較??；其缺點是：價格較高，通常水側(cè)為常壓。鑄鐵省煤器與熱管省煤器是各有優(yōu)缺點，如果原來是沒有省煤器的鍋爐，我們主張安裝熱管省煤器；如果原來是已有鑄鐵省煤器的鍋爐，我們主張安裝熱管換熱器（空氣預(yù)熱器或省煤器），與已有鑄鐵省煤器匹配使用，而不拆除然鐵省煤器，具體應(yīng)用形式根據(jù)實際情況確定。我們特別管空氣預(yù)熱器在然鐵省煤器之后，它適合用于具有然鐵省煤器的小型工業(yè)鍋爐改造。
對于4t／h以上的工業(yè)鍋爐，尾部已裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器，如果排煙溫度大于180℃時可以在其后加裝熱管換熱器。
2、熱管換熱器特點
氣—氣型熱管換熱器即熱管空氣預(yù)熱器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用，可在冷熱流體兩側(cè)布置肋片，熱工性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)緊湊，zui能體現(xiàn)出熱管換熱器的優(yōu)點。氣—水型熱管換熱器即熱管省煤器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用，其主要的優(yōu)點是耐低溫腐蝕性能好，因為它在水側(cè)的熱阻比鑄鐵或煙管省煤器大，而它在氣側(cè)的熱阻比后兩者為小，所以在同樣條件下，壁溫較高，不易腐蝕與堵灰；鑄鐵省煤器易腐蝕堵灰。
3、熱管開水器的應(yīng)用
熱管開水器結(jié)構(gòu)*，體積緊湊，換熱量不大，如9.36×104KJ／h（2×104Kcal／h）可供2000人以下工廠全廠職工飲水的需求。也可設(shè)計成開水—熱水兩用的形式，在供應(yīng)開水時，冷水自動進入，開水自動流出，不需供開水時，轉(zhuǎn)換至另一出口，即供應(yīng)熱水。
由于熱管開水器換熱量不大，一般均與各種型式的省煤器或各種型式的空氣預(yù)縶器組合在一起。
4、各種組合裝置
在工業(yè)鍋爐中，余熱回收時往往采用組合裝置，已如前述。我們在推廣中zui為常用的方式是同時加熱空氣和水的方式，它具有明顯的優(yōu)點：采用熱空氣助燃對改善著火及燃燒有很大的好處，熱空氣溫度不必過高，大于60℃即可見效果；此外，熱水進鍋爐或是熱水供生活動應(yīng)用也是工廠所迫切要求的。應(yīng)用組合式換熱器中很好的方案，大體上一半熱管用于加熱空氣，另一半熱管用于加熱熱水，氣—氣與氣—水的組合有并聯(lián)及串聯(lián)兩種。
二、工業(yè)窯爐（冶煉爐）中熱管換熱器的應(yīng)用
工業(yè)窯爐（冶煉爐）是耗能大戶，且窯爐的種類十分繁多，爐子的熱效率國內(nèi)平均水平為*進水平的一半，總計年耗標準煤一億多噸，有很大的節(jié)能潛力，其排煙溫度較高，往往超過300℃，有的達到500~600℃甚至更高，作為余熱回收方案而言，較多采用空氣預(yù)熱器（當然也可采用余熱鍋爐），對于煙氣溫度在400℃以下的中低溫余熱，主要采用空氣預(yù)熱器，熱管換熱器在此能夠大顯身手。我國機械工業(yè)部標準“機械工業(yè)節(jié)能設(shè)計技術(shù)規(guī)定”中提到：工業(yè)爐窯排煙溫度為400℃以下時，宜采用熱管換熱器。
工業(yè)爐窯中有相當大一部分沒有裝引風機，要求余熱設(shè)備阻力小，同時因地位狹小，而要求設(shè)備緊湊，特別適合應(yīng)用熱管空氣預(yù)熱器。
我們應(yīng)用下列各種布置方式：
⑴窯爐＋熱管空氣預(yù)熱器
⑵窯爐＋熱管熱水器＋熱管空氣預(yù)熱器（適用于排煙溫度很高時）
⑶窯爐＋噴流或滲鋁管空氣預(yù)熱器＋熱管空氣預(yù)熱器（適用于較高的預(yù)熱空氣溫度時）
⑷窯爐＋各種型式空氣預(yù)熱器＋熱管熱水器或熱管開水器與熱水器復(fù)合裝置
⑸窯爐＋熱管余熱鍋爐
⑹窯爐＋其它換熱器＋熱管余熱鍋爐
⑺窯爐＋熱管余熱鍋爐＋其它換熱器
1、空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐
熱管換熱器型式的確定，應(yīng)當從以下幾個方面考慮：
①根據(jù)企業(yè)的需要，如果工業(yè)窯爐需要助燃，應(yīng)盡可能選用空氣預(yù)熱器。工藝需要蒸汽時，用余熱鍋爐。
②根據(jù)余熱回收的可能性，余熱鍋爐只有在排煙溫度大于300℃的工業(yè)爐中才有可能。
③可靠性，如果采用碳鋼一水熱管，其管內(nèi)工質(zhì)zui高工作溫度為300℃，以保證安全；熱管外側(cè)zui低壁面大于酸露點，以避免腐蝕。/這些限制對換熱器式的選擇也會有直接的影響。
④經(jīng)濟性，型式的選擇在有多種方案可能時，需進行經(jīng)濟性比較，（根據(jù)具體情況）選用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。
2、氣—氣及氣—水組合型熱管換熱器
由于工業(yè)窯爐的排煙溫度往往較高，有時超過400℃，可達到500~600℃，甚至更高。作為氣—氣型熱管換熱器，zui高允許的煙氣入口溫度在一般情況下僅為350~400℃，此時采用氣—水及氣—氣組合型熱管換熱器是一種很好的方案，即為煙氣溫度高于350~400℃的區(qū)域應(yīng)用氣—水式換熱器，而在煙氣溫度較低的區(qū)域應(yīng)用氣—氣型熱管換熱器。以上的劃分溫度是以應(yīng)用碳鋼一水熱管為依據(jù)的，其工質(zhì)的zui高允許溫度為300℃，具體屬于上述形式⑵。
3、熱管換熱器的匹配
工業(yè)窯爐有時需要300~400℃或更高溫度的熱空氣助燃。當熱空氣溫度超過250℃時，只用熱管空氣預(yù)熱器會使碳鋼一水熱管的zui高工作溫度超過300℃，因此空氣從進口溫度加熱到250℃時采用熱管空氣預(yù)熱器，而從250℃上升到更高值時采用常規(guī)空氣熱器，這是一種合理的布置方式，如上述形式⑶。
常規(guī)空氣預(yù)熱器可以選用滲鋁鋼管式或噴流式，因為它們可以與熱管空氣預(yù)熱器很好地匹配在一起。
4、熱管余熱鍋爐的不同類型
熱管余熱鍋爐可以分為二大類型：單管型及聯(lián)箱型，前者適用于小容量的余熱鍋爐，熱管放段直接插入汽包內(nèi)，我們研制的zui大容量為2t／h（蒸發(fā)量）；后者適用于大容量的余熱鍋爐，熱管放熱段插入垂直的大直徑管中，這些大直徑管由聯(lián)箱再引出管子通至汽包，我們研制的容量為1—10t／h（蒸發(fā)量）。這二種形式蒸汽側(cè)的結(jié)構(gòu)是不同的。
由于受至碳鋼－水熱管工質(zhì)zui高工作溫度為300℃的限制，余熱鍋爐蒸汽工作壓力不會超過1MPa，煙氣入口溫度一般也不能太高，如450~500℃為zui高值。當煙氣進口溫度很高時，可采用上述形式⑹。
5、工業(yè)窯爐中的氣—水型熱管換熱器
在工業(yè)窯爐中，由于生活的需要或生產(chǎn)工藝的需要，有時需要應(yīng)用上述形式⑷，不少情況下，為熱管熱水器與開水器復(fù)合裝置，它有相當廣泛的應(yīng)用前景，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。
三、結(jié)論
熱管換熱器在工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐中均可發(fā)揮不可替代的巨大作用，在對現(xiàn)有鍋爐、窯爐進行技改，及新建鍋爐、窯爐中可廣泛采用該設(shè)備。
蓄熱式燃燒技術(shù)
蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)是目前國內(nèi)外開始流行的一種革命性的全新燃燒技術(shù)，它通過高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預(yù)熱至*的800℃高溫，同時大幅度降低Nox排放量，使排煙溫度控制在露點以上、150℃以下范圍內(nèi)，zui大限度地回收煙氣余熱，使爐內(nèi)燃燒溫度更趨均勻。該技術(shù)針對燃料種類或熱值的不同，有單蓄熱與雙蓄熱之分。一般認為油類、高熱值煤氣及含焦油粉塵的熱臟發(fā)生爐煤氣則只需或只能采用助燃空氣單蓄熱方式；清潔的低熱值燃料（高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣）可采用雙蓄熱方式。
例如熔鋁爐的平均熱效率不到20%，排煙熱損失高達50%以上。雖然大型熔鋁爐安裝了空氣預(yù)熱器，但由于技術(shù)、價格、壽命等原因，通常也只能將空氣預(yù)熱到300℃左右，節(jié)能率只有20%左右，仍有30%以上的熱量隨煙氣排放到大氣中去，排煙溫度普遍在300℃以上。采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，不但克服了常規(guī)熔鋁爐的缺點，將余熱回收率提高到70%-90%，空氣預(yù)熱到800℃左右，煙氣排放溫度低于150℃，達到余熱回收的極限，而且投資少，見效快。
蓄熱式加熱爐實質(zhì)上是高效蓄熱式換熱器與常規(guī)加熱爐的結(jié)合體，主要由加熱爐爐體、蓄熱室、換向系統(tǒng)以及燃料、供風和排煙系統(tǒng)構(gòu)成。
其優(yōu)勢表現(xiàn)在下面幾個方面：
1爐溫更加均勻
一方面，由于煤氣和空氣在爐膛內(nèi)彌散燃燒，肉眼觀察無明顯火焰，因此，爐溫更均勻，而且無局部高溫區(qū)；另一方面，由于在每一對蓄熱室中都是燃燒側(cè)和排煙側(cè)隔幾分鐘就交替換位，因此，不存在燒偏的情況，使爐子兩側(cè)溫度異常均勻。實測表明，在普通加熱爐中，爐兩側(cè)溫差小于10℃；在大型鍛件熱處理爐中，整個爐膛溫差小于5℃。
由于爐溫分布均勻，加熱質(zhì)量大大改善，產(chǎn)品合格率大幅度提高。
2燃料選擇范圍更大
采用蓄熱式燃燒技術(shù)，空氣預(yù)熱溫度由過去的400～600℃可提高到800～1100℃。由于燃料的理論燃燒溫度大幅度提高，使燃料的選擇范圍更大，特別是可燃用800kcal/m3以下的低熱值燃料，如高爐煤氣或其他低熱值劣質(zhì)燃料。
適合輕油、重油、天然氣、液化石油氣等各種燃料，尤其是對低熱值的高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣具有很好的預(yù)熱助燃作用，擴展了燃料的應(yīng)用范圍。鋁熔化燃油單耗指標在60kg/t.A以內(nèi)。
3大幅度節(jié)能
由于煙氣經(jīng)蓄熱體后溫度降低到150℃以下（特殊情況下可降至70～80℃），將煙氣的絕大部分顯熱傳給了助燃空氣，做到了煙氣余熱的“極限回收”，因此，爐子燃料消耗量大幅度降低。對于一般大型加熱爐，可節(jié)能25%～30%；對于熱處理爐，可節(jié)能30%～65%。
4 NOX生成量更低
采用傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，助燃空氣預(yù)熱溫度越高，煙氣中NOX含量越大；而采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，在助燃空氣預(yù)熱溫度高達800℃的情況下，爐內(nèi)NOX生成量反而大大減少。由于蓄熱式燃燒是在相對的低氧狀態(tài)下彌散燃燒，沒有火焰中心，因此，不存在大量生成NOx的條件。煙氣中NOx含量低，有利于保護環(huán)境。
5金屬氧化燒損低
低氧燃燒的另一個好處是可降低被加熱金屬的氧化燒損。此外，蓄熱式燃燒還可以提高火焰輻射強度，強化輻射傳熱，提高爐子產(chǎn)量。
6既適合新建熔鋁爐或加熱爐，更適合舊型熔鋁爐或加熱爐的蓄熱式技術(shù)改造，可保留原爐基礎(chǔ)及鋼結(jié)構(gòu)不動，在爐兩側(cè)或同側(cè)增加蓄熱式燒嘴，施工簡單，技術(shù)*成熟。
7項目投資不大，節(jié)能效益顯著，投資回收期短。
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