蓄热式燃气加热炉烧嘴成对布置,相对的两个烧嘴为一组(A、B烧嘴)。从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴A后,在流过蓄热式烧嘴A陶瓷小球蓄热体时被加热,常温空气被加热到接近炉膛温度(一般为炉膛温度的80%~90%)。被加热后的高温空气进入炉膛后,卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流,贫氧高温空气与注入的燃料混合,实现燃料在贫氧状态下燃烧;与此同时,炉膛内的热烟气经过蓄热式烧嘴B排出,高温热烟气通过蓄热式烧嘴B时将显热储存在蓄热式烧嘴B内的蓄热体内,然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。当蓄热体储存的热量达到饱和时进行换向,蓄热式烧嘴A和B变换燃烧和蓄热工作状态,如此周而复始,从而达到JN和降低NOX排放量等目的。
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蓄热式燃烧技术改变了传统的燃烧方式,主要表现为燃料与空气以适当速度从不同的喷嘴通道进入炉内,并卷吸炉内的燃烧产物,空气中的O2含量被稀释,燃料在炉膛中高温(1 000℃以上)低氧浓度场(5%~6.5%)工况下燃烧,此种燃烧方式带来了许多优点:
由于蓄热体“极限回收”了烟气中大部分的余热,并由参与燃烧的介质带回炉内,大大降低了炉子的热支出,所以采用蓄热式燃烧技术的炉子比传统熔化炉JN。
燃料在高温低氧浓度工况下燃烧,在炉内形成没有明显火焰的弥漫燃烧,消除了火焰产生的局部高温区,火焰边界几乎扩大到整个炉膛,使炉温更加均匀。蓄热式烧嘴工作状态频繁交换,使燃烧热点的位置及炉气流动方向频繁改变,强化了炉气对流,减小炉内死角,也使炉温更加均匀。
燃料节省25%,相应的CO2排放量也减少25%。由于局部高温区的消除,有效的降低了NOX的生成量。
蓄热体是蓄热式燃烧技术关键部分,它要求蓄热体具有蓄热量大、换热速度好、高温强度好、阻力损失小、抗氧化抗渣性强,而且经济耐用。
陶瓷球的原理就是在蓄热室内填冲直径相同的许多陶瓷实心球,堆积呈固定床,球径一般在15-25mm之间。
陶瓷球蓄热体比表面积240m2/m3,众多的小球将气流分割成很小流股,气流在蓄热体中流过时,形成强烈紊流,有效地冲破了蓄热体表面的附面层,又由于球径很小,传热半径小,热阻小,密度高,导热性强,加之换向系统设计独特,故可实现频繁且快速的换向,固此,蓄热体可利用30次/H,高温烟气流经蓄热体床层后便可将烟气降至150℃排放。常温空气流径蓄热体在相同路径内即可预热至反比烟气温度低50℃,温度效率高达95%以上。另外,因为蓄热体体积十分小巧,加之小球床的流通能力强,即使积灰的阻力增加也不影响换热指标,陶瓷小球的更换,清洗非常方便,并可重复利用。