蓄热式燃烧系统换向与否的节能优劣对比分析

关键词：熔铝炉；不换向蓄热式燃烧；换向蓄热式燃烧；节能效果

　　燃料换向蓄热式燃烧技术是由英国Hotwork Development公司和British Gas公司合作开发推出的新式的蓄热式燃烧技术，近十几年以来在熔铝炉上获得了广泛的应用[1、2、3]。该技术采用耐火球做蓄热体，单位体积蓄热面积可达200m²；蓄热的空气温度可达1000℃，仅比炉内温度低200℃左右；回收了85%以上的烟气废热，并将这些热量返回炉中助燃，极大减少了燃料消耗，被国际上称之为21世纪的节能关键技术之一。换向蓄热式燃烧技术的工作原理如下：

　　如图1所示，蓄热室A处于鼓风状态时，烧嘴A点燃处于燃烧状态，此时蓄热室B处于引风状态，烧嘴B停止工作。高温烟气进入蓄热室B将热量传递给其中的陶瓷球；四通阀换向后，蓄热室B处于鼓风状态，烧嘴B开始燃烧。冷空气通过蓄热室B时吸收陶瓷球的热量，温度上升到1000度。此时烧嘴A停止工作，蓄热室A处于引风状态，高温烟气进入蓄热室A将热量传递给其中的陶瓷球，放热后烟气温度下降到150度左右进入引风机。烧嘴A蓄热室A、烧嘴B蓄热室B按照四通阀的换向交替工作。

　　对于换向式蓄热燃烧系统，由于燃料换向燃烧，在企业使用油料、特别是使用粘度较高的油料作为燃料时，烧嘴经常发生堵塞、结焦、断火、不燃等现象；给安全生产留下极大的隐患[4，5]。因此，近些年来人们提出了燃料不换向蓄热式燃烧技术。其工作原理如图2所示：

　　只安装一个燃料烧嘴，燃料自烧嘴喷入熔铝炉，不再换向。当常温空气经过蓄热室(蓄热室A、B内均装有高铝耐火球)A时，蓄热室A耐火球的热量传给了空气，使空气达到1000℃以上的高温，高速喷出后给燃料助燃；燃烧产物(高温烟气)进入蓄热室B将热量传给蓄热室B中的陶瓷球，温度下降到150度左右进入引风机。换向后，蓄热室B供热空气给燃料助燃，蓄热室 A排烟气给陶瓷球蓄热。A、B两蓄热室助燃、排烟反复更换，陶瓷球放热、蓄热也伴随变化，助燃空气温度始终保持在1000℃，比炉温低200℃左右，进入引风机排向大气的烟温在150℃左右。

　　不换向蓄热式燃烧技术只有一个燃料烧嘴，燃料连续燃烧不换向，因此也就不存在烧嘴堵塞、结焦、断火、不燃、爆鸣、爆燃等问题，其使用安全性及寿命均得到极大提高，乐意为小型熔炉厂家所采用。

　　不换向连续式蓄热烧嘴燃料和空气以单独的管道供应，在炉膛内依靠高流速的空气将燃料吸入后燃烧，燃烧的好坏取决于燃料和空气的相对速度和距离。铝炉的吨位越大，燃料喷口和空气喷口之间的距离也越大，空气也越难将燃料充分吸入，燃烧自然恶化。因此，不换向连续式蓄热烧嘴只适用于炉体较窄的熔炉。具体来说，是10吨以下的熔铝炉。

　　此外，由于燃料和空气在炉膛内边混合边燃烧，速度慢，温度低，熔化率一般不会超过2.5吨/小时，也不适合10吨以上的熔铝炉采用。

　　但是，不换向连续式蓄热烧嘴造价低，特别是采用重油做燃料时，不存在烧嘴堵塞、结焦、断火、不燃、爆鸣、爆燃等问题，其使用安全性及寿命均得到极大提高；所以，适用于10吨以下，特别是燃重油的小型熔铝炉。