淺析蓄熱爐和聯(lián)體爐特點及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

郭 雷

（民政部一零一研究所，北京100070）

殯儀文化

淺析蓄熱爐和聯(lián)體爐特點及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

郭 雷

（民政部一零一研究所，北京100070）

文中對蓄熱爐和聯(lián)體爐各自的爐體結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了概況介紹，并在此基礎(chǔ)上，分析了兩種爐體在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點，并針對它們的缺點進(jìn)行了爐體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，在實現(xiàn)煙氣熱量回收利用、減少大量熱量損失的同時避免了爐體工況的大幅波動，從而實現(xiàn)穩(wěn)定工況下的節(jié)能設(shè)計。

蓄熱爐；聯(lián)體爐；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

引言

我國是一個殯葬大國，推行火葬是我國的一項基本國策[1]。當(dāng)下我國已經(jīng)快速步入老齡化社會，每年的死亡人口數(shù)逐年增加。我國現(xiàn)有殯儀館1800多家，在用火化機5900多臺，全年處理遺體量459.3萬[2]，遺體火化過程中產(chǎn)生大量大氣污染物，減少火化過程中的燃油消耗，節(jié)能的同時也減少了污染物的生成，所以火化機的節(jié)能技術(shù)研究是殯葬行業(yè)一個非常重要的科研領(lǐng)域[3]。

蓄熱爐和聯(lián)體爐就是在此背景下研發(fā)出來的兩種類型的節(jié)能環(huán)保型火化機。本文主要對蓄熱爐和聯(lián)體爐各自的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡單介紹，并在此基礎(chǔ)上對實際應(yīng)用中兩種爐型出現(xiàn)的主要問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方案。

1.蓄熱爐特點

1.1 爐體結(jié)構(gòu)

圖1 蓄熱爐結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

蓄熱爐配備兩組共4個蓄熱體，工作時，一組蓄熱的同時，另一組放熱量，交叉利用煙氣的高溫對助燃風(fēng)進(jìn)行加熱。爐體頂部安裝4組雙位氣動蝶閥，以此來控制高溫?zé)煔夂统乜諝獾牧飨颍瑥亩_(dá)到交叉預(yù)熱的目的。選用的雙位氣動蝶閥型號為DQSW2，工作壓力為0～0.1MPa,控制壓力為0.25～0.6MPa。每一組換向閥控制一組蓄熱體的進(jìn)風(fēng)和排煙，控制示意圖如下圖所示。

圖2 煙氣蓄熱系統(tǒng)工作原理圖

圖中A、B、C、D為4組蓄熱體。每組蓄熱體的進(jìn)風(fēng)與排煙由兩個雙位氣動蝶閥控制。當(dāng)A、B進(jìn)風(fēng)時，C、D排煙。經(jīng)過一段時間后，B、D進(jìn)風(fēng)，A、C排煙。經(jīng)過一段時間后，C、D進(jìn)風(fēng)，A、B排煙。經(jīng)過一段時間后，A、C進(jìn)風(fēng)，B、D排煙。經(jīng)過一段時間后，A、D進(jìn)風(fēng)，B、C排煙,經(jīng)過一段時間后，B、C進(jìn)風(fēng)，A、D排煙。由此完成一個高溫?zé)煔馀c常溫助燃風(fēng)流向轉(zhuǎn)換周期，即蓄熱體的一個蓄熱周期。這樣4組換向閥交替換向既能最大效率地對煙氣余熱進(jìn)行利用，換向閥以一定的頻率進(jìn)行切換，使兩組蓄熱體處于蓄熱與放熱交替工作狀態(tài)，常用的切換周期為20～200秒。

1.3 存在問題

蓄熱爐最大的優(yōu)點就是利用蓄熱體回收煙氣中的熱量，反吹回爐內(nèi)加熱，避免了燃燒中大量的熱被煙氣帶走損失掉，因此能節(jié)約大量燃料。缺點是在實際應(yīng)用中，由于利用蓄熱體回收煙氣熱量反吹爐內(nèi)加熱，需要兩組蓄熱體交替工作。在現(xiàn)場試驗中發(fā)現(xiàn)，換向閥切換反吹時，會對爐內(nèi)工況產(chǎn)生很大影響，引起爐壓波動，爐內(nèi)燃燒工況控制起來難度較大。

2.聯(lián)體爐特點

2.1 爐體結(jié)構(gòu)

圖3 聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 工作原理

聯(lián)體爐主要包括由主爐體和副爐體兩大部分。由于火化機在實際應(yīng)用中多為間歇工作方式，頭次使用時需要從冷爐狀態(tài)啟動，主爐體在工作過程中產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔猓ㄟ^煙氣通道進(jìn)入副爐體中，在副爐體中循環(huán)一圈后才進(jìn)入排煙煙道中進(jìn)行排煙，通過這種方式，對副爐體爐膛進(jìn)行了加熱升溫，提高了煙氣余熱的利用效率。

2.3 存在問題

聯(lián)體爐最大的優(yōu)點就是有兩個主燃室，一室進(jìn)行火化操作時，煙氣流經(jīng)另一室，對另一室進(jìn)行加熱提升溫度，當(dāng)一室火化操作完成后，另一室溫度也升到一定程度，可以進(jìn)行火化操作了，從而節(jié)約了升溫時間和部分熱量。缺點是副爐體燃燒室升溫的熱量還是來自于主爐體的燃燒器輸出的能量，總輸出的能量并沒有減少多少，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過主副兩個爐體后排出，大量的熱量被煙氣帶走，煙氣帶走的熱量占燃料總供熱量的30%以上[4]，爐內(nèi)的熱量主要就是以這種方式損失掉了。

3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 爐體設(shè)計

基于以上的分析，將聯(lián)體爐和蓄熱爐的優(yōu)點合并起來，形成蓄熱式聯(lián)體爐。在聯(lián)體爐上采用蓄熱體技術(shù)進(jìn)行煙氣熱量回收利用。蓄熱式聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)如下：

圖4 蓄熱式聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)主爐體工作時，高溫?zé)煔廨斎氲叫顭狍w中，吸收到一定程度后，助燃風(fēng)經(jīng)過蓄熱體吸收熱量后吹入副爐體，解決了蓄熱爐熱量反吹時只能吹回原來的燃燒室、引起爐膛內(nèi)工況大幅波動的問題。這樣既避免了對原來燃燒室的工況的影響，有利于燃燒工況的穩(wěn)定；又預(yù)熱了另一個燃燒室，避免了大量的熱量損失。而且通過兩組蓄熱體的配合，交叉蓄熱和反吹，保證了主爐體和副爐體能同時工作，實現(xiàn)了穩(wěn)定工況下的高溫?zé)煔庥酂峄厥绽谩?/p>

3.2 控制閥設(shè)計

為了使主爐體的熱量經(jīng)蓄熱體后反吹入副爐體，需要對原來的蓄熱爐煙氣控制閥體系統(tǒng)進(jìn)行升級，在已有的蓄熱體后煙氣控制閥體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在蓄熱體前再增加一套煙氣控制閥體系統(tǒng)，保證增加的煙氣控制閥體系統(tǒng)和之前的一套能協(xié)同作業(yè)，爐體工況的好壞將很大程度上取決于兩套閥體控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

在單一蓄熱爐和聯(lián)體爐的基礎(chǔ)上，優(yōu)化爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計，將聯(lián)體爐和蓄熱爐的各自結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點保留的同時消除了各自的缺點。在聯(lián)體爐上采用蓄熱體技術(shù)進(jìn)行煙氣熱量回收利用，這樣既克服了反吹時對原燃燒室工況的影響，保證原燃燒室燃燒工況的穩(wěn)定，又利用反吹的助燃風(fēng)加熱了另一室，避免了直排高溫?zé)煔鈺r大量的熱量損失，通過兩組蓄熱體的交叉配合工作，實現(xiàn)了穩(wěn)定工況下的節(jié)能設(shè)計。

[1]陳柏峰.火化政策的實施與喪葬儀式的變遷——基于江西安遠(yuǎn)縣的調(diào)查 [J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 (社會科學(xué)版)，2012,12（3):123-132.

[2]民政部.中國民政統(tǒng)計年鑒2015.

[3]盧軍.火化機節(jié)能技術(shù)研究[J].長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006,13(4):87-89.

[4]楊軍，趙喜軍，王志強等.工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].冶金能源，2011,30(6):42-44.

TH6

A

1671-5136(2017)02-0038-02

2017-05-19

郭雷（1979-），男，民政部一零一研究所工程師、碩士。研究方向：殯葬設(shè)施設(shè)備及產(chǎn)品的研究開發(fā)和質(zhì)量檢測。