目(mu)前，我國(guo)的資源和(he)環境問(wen)題日益突(tu)出，迫(po)切(qie)要求高(gao)能耗行業全面推行高(gao)效、清(qing)潔的燃燒技(ji)術。技術，又稱高(gao)溫(wen)空氣(qi)燃燒技術，是20世紀90年代在(zai)發達國(guo)家開始推廣(guang)的(de)(de)一項新(xin)型的(de)(de)燃燒技術，它具有(you)高(gao)效煙氣(qi)余熱回收(shou)、空氣(qi)和煤氣(qi)預熱溫度高(gao)以及低氮(dan)氧化(hua)物(wu)排放的(de)(de)優越性，主要用于鋼鐵、冶金(jin)、機械(xie)、建材(cai)等工(gong)業部門(men)中，并(bing)已出現(xian)迅猛(meng)發展的(de)(de)勢頭。至今我們(men)已有(you)了自己的(de)(de)一些專(zhuan)利，并(bing)且(qie)在(zai)國(guo)內有(you)了相對廣(guang)泛的(de)(de)應用，取得了相當的(de)(de)經(jing)濟效益。

關鍵部件(jian)

1、蓄熱體

蓄熱體(ti)是高溫空(kong)氣燃燒(shao)技(ji)術的關鍵部件，其主要技(ji)術指標如下：

    (1)蓄(xu)熱(re)能力：單(dan)位體積蓄(xu)熱(re)體的(de)蓄(xu)熱(re)量要大，這樣(yang)可減小蓄(xu)熱(re)室(shi)的(de)體積，需(xu)要通(tong)過材(cai)料的(de)比熱(re)ＣＰ來衡量。(2)換熱速度：材料(liao)的導熱系數λ可以反映固體內部熱量傳遞的快慢，導熱系數大可以迅速地將熱量由表面傳至中心，充分發揮蓄熱室的能力；高溫時，材料輻射率可表征氣體介質與蜂窩體熱交換的強弱。(3)熱震穩定性：蓄熱體需要在反復加熱和(he)冷卻的工況(kuang)下運行，在巨大溫差(cha)和(he)高(gao)頻變(bian)換的作用下，很容(rong)易脆裂、破碎和(he)變(bian)形等，導致氣流通道堵塞，壓力損(sun)失(shi)加大，甚至無法(fa)繼續工作。(4)抗氧化和(he)(he)腐蝕(shi)(shi)性：有些材料在一定的溫度和(he)(he)氣氛(fen)下發生(sheng)氧化和(he)(he)腐蝕(shi)(shi)，會(hui)堵(du)塞氣體(ti)通道(dao)，增加流通阻(zu)力(li)。(5)壓力(li)(li)損(sun)失(shi)：在氣體(ti)(ti)通(tong)(tong)過蜂窩(wo)體(ti)(ti)通(tong)(tong)道(dao)時(shi)，會產生(sheng)(sheng)摩擦阻(zu)(zu)力(li)(li)損(sun)失(shi)，在流經兩塊蜂窩(wo)體(ti)(ti)交(jiao)界面時(shi)因(yin)流通(tong)(tong)面積(ji)突變和(he)各(ge)個通(tong)(tong)道(dao)之間可能(neng)發生(sheng)(sheng)交(jiao)錯而產生(sheng)(sheng)局部阻(zu)(zu)力(li)(li)損(sun)失(shi)；前(qian)者對傳(chuan)熱(re)有利，后者對傳(chuan)熱(re)是不利的(de)，因(yin)此應盡(jin)力(li)(li)減(jian)少局部阻(zu)(zu)力(li)(li)損(sun)失(shi)來降(jiang)低風機的(de)動力(li)(li)消耗。(6)經(jing)濟(ji)性：它(ta)是一個(ge)重要(yao)的指標，一種蜂(feng)窩體(ti)如果各種性能都好，但(dan)成本很高，推廣和應用會受(shou)到限(xian)制。

    2　換向閥(fa)

由(you)于必須在一定的時間(jian)間(jian)隔內實現空氣(qi)、煤氣(qi)與(yu)煙(yan)氣(qi)的頻(pin)繁切換，換向(xiang)閥(fa)也成(cheng)為(wei)與(yu)余熱回收率密(mi)切相(xiang)關的關鍵部件(jian)之一。盡管經換熱后的煙(yan)氣(qi)溫(wen)度很(hen)低，對換向(xiang)閥(fa)材料無(wu)特殊要求，但必須考慮換向(xiang)閥(fa)的工作(zuo)壽命和可靠性(xing)。因(yin)為(wei)煙(yan)氣(qi)中(zhong)含有較多的微小粉塵以及頻(pin)繁動作(zuo)，勢必對部件(jian)造成(cheng)磨(mo)損(sun)，這些(xie)因(yin)素應(ying)當在選用(yong)換向(xiang)閥(fa)時加以考慮。如果出現閥(fa)門密(mi)封不嚴(yan)、壓力損(sun)失(shi)過大、體(ti)積過大、密(mi)封材料不易(yi)更換、動作(zuo)速度慢等問題，會影響系(xi)統(tong)的使用(yong)性(xing)能(neng)和節能(neng)效(xiao)果。

    3　燒(shao)嘴燒(shao)嘴的設計原則(ze)是不(bu)能讓空(kong)氣(qi)和煤氣(qi)混合(he)(he)得(de)太(tai)快，這(zhe)樣容易形(xing)成局部高溫，但也不(bu)能混合(he)(he)得(de)太(tai)慢，防止煤氣(qi)在(zai)蓄熱(re)室出現“二次(ci)燃燒(shao)”甚(shen)至燃燒(shao)不(bu)充分(fen)。為(wei)了保證燃料(liao)在(zai)低(di)氧氣(qi)氛中燃燒(shao)，必須在(zai)設計其供給通道時(shi)，考慮燃料(liao)和空(kong)氣(qi)在(zai)空(kong)間的擴散、與爐內煙氣(qi)的混合(he)(he)和射流(liu)的角度及深度，而這(zhe)些(xie)參(can)數應(ying)根據加熱(re)裝置(zhi)尺寸、加熱(re)工藝(yi)要求、燃料(liao)種(zhong)類、燒(shao)嘴大小、預熱(re)溫度和空(kong)煤氣(qi)壓力等因(yin)素來確定。6 m0 L$ b- m& ]: A7 s

蓄熱(re)式燃燒技術又(you)被稱(cheng)為“高溫稀薄燃燒”技術。實現這種低氧燃燒的有效途徑之一是：合理的布置燒嘴的位置和數量以及各個燃燒單元的相對位置關系和換向方式，有效地組織爐膛內氣流的流動，依靠預熱后空氣和煤氣射流的高速卷吸，使爐內產生大量煙氣回流。一般來說，射流的速度越大，爐內的卷吸和回流作用越強烈，就越有利于實現低氧的氣氛，而這種相對很低的煤氣和氧氣濃度降低了平均燃燒速度，拓展了燃燒邊界，形成了均勻的溫度場，并降低了ＮＯｘ的排放。

對現存(cun)幾個(ge)問題的(de)分析

蓄(xu)熱式燃(ran)燒(shao)技(ji)術在中國發展了近二十年了，通過科(ke)研工作者的(de)努力，取得(de)了相當的(de)技(ji)術成果和經濟效益。但也反(fan)映出了一(yi)些不足。客觀地講，我國對蓄(xu)熱式燃(ran)燒(shao)技(ji)術的(de)認識還不如國外發達(da)國家深刻(ke)，目前考慮的(de)還僅僅是(shi)節能，并不是(shi)真正(zheng)意義上的(de)“第二代蓄熱式燃燒技術”。

    1　蜂窩(wo)體的使(shi)用(yong)壽命不高

目前(qian)國(guo)內(nei)蜂窩體(ti)的(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)均不是(shi)很高。加熱爐上的(de)蜂窩體(ti)使用(yong)(yong)壽命(ming)一般(ban)為3～6個(ge)月，甚至(zhi)出現過使(shi)用(yong)(yong)一個(ge)星期就大量碎(sui)裂(lie)的(de)情況。用(yong)(yong)于(yu)鋼包烘烤器上(shang)的(de)蓄熱(re)體因煙氣溫度(du)低使(shi)用(yong)(yong)壽命有所增(zeng)加。蓄熱(re)體在使(shi)用(yong)(yong)過程(cheng)中經常出現的(de)問題主要有熔化、軟化、破裂(lie)、堵(du)塞和(he)腐(fu)蝕等，其中蓄熱(re)體材料的(de)抗熱(re)震穩定性差是(shi)工程(cheng)設計中最常出現的(de)問題。造成以(yi)上(shang)問題的(de)原因主要有以(yi)下三點：

    (1)材料問題蜂窩體長期工作在急冷急熱(re)、還可能帶(dai)有腐蝕(shi)性(xing)氣(qi)體的(de)惡(e)劣環境中，經常承受(shou)著高溫(wen)作用和因內(nei)外溫(wen)差變(bian)化而引起的(de)應(ying)力作用。這種工作環境對蓄熱(re)體的(de)材料提出了(le)苛刻的(de)要求。

為了增(zeng)加蓄(xu)熱(re)量，減小蓄(xu)熱(re)室(shi)的體(ti)積，需要增(zeng)加蓄(xu)熱(re)體(ti)的密度。但(dan)抗熱(re)震穩定(ding)(ding)性與(yu)密度在(zai)一(yi)定(ding)(ding)程度上是(shi)互(hu)相排(pai)斥的，即密度越高，抗熱(re)震穩定(ding)(ding)性一(yi)般都比較差。

在(zai)使用過程中，蓄熱體(ti)(ti)(ti)(ti)與氣流進行熱交換(huan)，一(yi)些帶有(you)腐(fu)蝕性的(de)氣體(ti)(ti)(ti)(ti)和顆粒(li)(li)會對(dui)(dui)蜂(feng)(feng)窩體(ti)(ti)(ti)(ti)產生不利影響。比(bi)如氧(yang)化(hua)鐵(tie)顆粒(li)(li)會降低(di)鋁硅材(cai)質的(de)軟熔溫度，使蜂(feng)(feng)窩體(ti)(ti)(ti)(ti)熔化(hua)而堵死氣孔；酸性氣體(ti)(ti)(ti)(ti)會對(dui)(dui)蜂(feng)(feng)窩體(ti)(ti)(ti)(ti)產生腐(fu)蝕作用；微(wei)小(xiao)顆粒(li)(li)會附(fu)著在(zai)蜂(feng)(feng)窩體(ti)(ti)(ti)(ti)表面(mian)而堵塞氣體(ti)(ti)(ti)(ti)通道等。

    (2)偏流問題蓄熱室內熱交換過程大致如下(xia)：在排(pai)煙階段，煙氣(qi)(qi)流經(jing)蜂窩(wo)體(ti)時將顯(xian)熱儲存在蜂窩(wo)體(ti)中，加熱蜂窩(wo)體(ti)；在燃燒階段，空氣(qi)(qi)(或(huo)煤氣)流(liu)經蜂(feng)窩(wo)體時(shi)被(bei)加(jia)熱，余熱被(bei)重新帶回爐內。在以上的(de)任(ren)何一(yi)個階段，如(ru)果氣體在蓄熱室內出現(xian)偏(pian)流(liu)，經過若干(gan)次換向后容易導(dao)致蜂(feng)窩(wo)體局部高(gao)溫而產(chan)(chan)生(sheng)熱應(ying)力。當(dang)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)溫度應(ying)力超出其承(cheng)受極限時(shi)，蜂(feng)窩(wo)體就會破裂。

    (3)“二(er)次燃(ran)(ran)燒”問題蓄熱(re)式(shi)燃(ran)(ran)燒系統的(de)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)噴口(kou)和(he)(he)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)噴口(kou)一般(ban)都(dou)是(shi)相(xiang)互獨立的(de)，這樣有利于(yu)形(xing)成(cheng)爐內低氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛，拓展(zhan)火(huo)焰邊界，形(xing)成(cheng)均(jun)勻的(de)溫(wen)(wen)度場，提高加熱(re)質量和(he)(he)減(jian)少氮氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)的(de)排放。但(dan)是(shi)對空氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)兩股射流的(de)速度、交角(jiao)和(he)(he)距離的(de)最佳值(zhi)很難把(ba)握，一旦處理不當則(ze)容(rong)易造(zao)成(cheng)爐內局(ju)部(bu)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)燃(ran)(ran)燒不充分而(er)其它(ta)地(di)方氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)還有剩余。這些煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)在被吸(xi)入蓄熱(re)室時，空氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)會重新接觸(chu)產生“二(er)次燃(ran)(ran)燒”，放出(chu)的(de)熱(re)量可以(yi)完全被蜂(feng)窩體吸(xi)收，盡管沒有造(zao)成(cheng)能量損失，但(dan)局(ju)部(bu)高溫(wen)(wen)很容(rong)易使蜂(feng)窩體熔(rong)化而(er)失效(xiao)。

研(yan)制出一種高品質(zhi)的蓄熱材(cai)料來適應(ying)蓄熱體(ti)惡劣的工作(zuo)環(huan)境是提高其使用壽命(ming)最有效的辦法。

2　關于(yu)副煙(yan)道(dao)的討論

3　國內(nei)對(dui)此問題存在著兩種(zhong)觀點(dian)，一(yi)種(zhong)認為沒有必要加(jia)副煙(yan)道；另一(yi)種(zhong)認為必須加(jia)副煙(yan)道。投(tou)入使用(yong)(yong)的(de)蓄熱式加(jia)熱爐有的(de)使用(yong)(yong)了(le)副煙(yan)道，有的(de)沒有使用(yong)(yong)。

    (1)從(cong)能量的角(jiao)度來看，只有高爐煤氣雙(shuang)預(yu)熱時水當(dang)量比略大于(yu)1 0，而其它如焦爐煤氣、天(tian)然氣單預熱(re)時水當(dang)量比均大于1 0。這就意味著通過預熱(re)(re)煤氣和空(kong)氣的(de)辦法仍然無法將(jiang)煙氣中的(de)顯(xian)熱(re)(re)全部吸(xi)收，一定要有(you)少部分的(de)煙氣直接(jie)排出爐外。在不能提高(gao)蓄熱(re)(re)室排煙溫(wen)度(du)的(de)情況下換向閥和引風(feng)機只能夠承(cheng)受有(you)限的(de)溫(wen)度(du))，只(zhi)能通(tong)過(guo)副煙道來實現這一目的。

    (2)從(cong)工程(cheng)實踐的(de)(de)角度看，沒有加副煙道(dao)的(de)(de)加熱爐(lu)幾乎無一例外的(de)(de)存(cun)在(zai)爐(lu)壓大、冒火嚴重等(deng)缺點(dian)。這樣很容(rong)易燒壞現場(chang)的(de)(de)工作設備(bei)，惡化車間的(de)(de)操(cao)作環境；如果使(shi)用(yong)高爐(lu)煤(mei)氣等(deng)ＣＯ含量高的(de)(de)煤(mei)氣，還容(rong)易因燃燒不完全而(er)對(dui)現場(chang)操(cao)作人員的(de)(de)身(shen)體健康造成(cheng)危害(hai)。

 ;   (3)從風機工作能力的角度看，通常使用的引(yin)風機似乎(hu)也沒有這(zhe)個(ge)能力將爐內的煙氣(qi)(qi)全部引(yin)出。預熱后的空氣(qi)(qi)和煤(mei)氣(qi)(qi)至(zhi)少以40～50ｍ/ｓ的速度噴入爐內，經燃燒反應后體積膨脹，引(yin)風機是否能夠以40～50ｍ/ｓ甚(shen)至更高的速(su)(su)度將煙氣從爐(lu)內引出(chu)值(zhi)得懷疑(yi)。況且(qie)一(yi)味加大強制排煙，是否會因引風速(su)(su)度過(guo)快(kuai)而影響爐(lu)內的燃燒效果，還有待進一(yi)步證實。

最好的辦法就是(shi)在蓄熱(re)式加(jia)熱(re)裝置上(shang)安裝可調煙(yan)道閘板和金屬換熱(re)器(加熱爐可以適當增設預熱段)。當然采取(qu)這種措施的(de)利弊還要視具體(ti)情形來定(ding)。