燃?xì)庠钣酂峄厥占靶顭嵫b置研究*

郭仁東，劉春花，黃翠翠，胡逸靜

（山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253034）

能源是能被人類直接取得或者通過加工、轉(zhuǎn)換取得的各種資源，包括太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水能、地?zé)崮堋⒑四艿龋粌H可以滿足人類生活生產(chǎn)所需要的各式各樣的能量資源需要，而且為人類的經(jīng)濟(jì)生活提供物質(zhì)基礎(chǔ)。實(shí)際上，能源是直接或間接向人類提供任何形式的能量，合理利用能源能促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展。能源是衡量一個(gè)國家綜合國力和人民生活水平的重要指標(biāo)，任何發(fā)展都離不開能源，因此能源的可持續(xù)發(fā)展是每個(gè)國家發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)都是以環(huán)境為代價(jià)取得的，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與環(huán)境的矛盾日益尖銳，生活中居民的浪費(fèi)現(xiàn)象也日益突出。只有重視節(jié)能環(huán)保，堅(jiān)持清潔安全發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又快又好地發(fā)展。事實(shí)上，節(jié)能環(huán)保有兩個(gè)方面的意義：一是能源的高效利用，二是對(duì)環(huán)境的保護(hù)。節(jié)能環(huán)保在我國是一項(xiàng)艱巨而長(zhǎng)遠(yuǎn)的任務(wù)。余熱是耗能設(shè)備中未被利用的那部分熱量，而余熱回收是回收生產(chǎn)生活中所產(chǎn)生的廢熱，將其通過一定的技術(shù)手段進(jìn)行回收再利用，以達(dá)到節(jié)能的目的。如家用燃?xì)庠睿瑩p失熱量高達(dá)30%以上，把這部分熱量拿去加熱其他東西，可以達(dá)到節(jié)能的目的。

1 燃?xì)獾臒嶂导皽囟葓?chǎng)研究

1.1 燃?xì)饣鹧鏈囟?/h3>

人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛使用的燃?xì)赓Y源，其著火溫度為560℃，火焰溫度可高達(dá)1840℃，溫度場(chǎng)為100～1000℃。與空氣完全混合燃燒的火焰呈現(xiàn)淡藍(lán)色，火力旺盛。燃?xì)獾幕鹧骖伾珪?huì)隨著溫度的變化而變化，溫度越高，顏色變化得越快，可以由紅色變成黃色再變成橙色，有的高溫還可以變成藍(lán)色，溫度越高火焰呈藍(lán)色的程度越深。在充分燃燒時(shí)，火焰的顏色是藍(lán)色，因而火焰顏色可以檢驗(yàn)燃燒是否充分，見圖1。

圖1 燃燒時(shí)的火焰

1.2 余熱回收器金屬壁面導(dǎo)熱傳熱量、溫度計(jì)算

煙氣與煤氣灶余熱回收器表面進(jìn)行的傳熱過程為煙氣與壁面的對(duì)流傳熱、壁面導(dǎo)熱以及壁面和水的對(duì)流傳熱。傳熱方程式如下。

式中：Ф為單位時(shí)間通過某一給定面積的熱量，W；KA為綜合傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；Δt為溫差，℃。

燃?xì)庠畹臏囟葓?chǎng)溫度分布圖和立面尺寸圖見圖2、圖3。

圖2 燃?xì)庠顪囟葓?chǎng)溫度分布（單位：mm）

圖3 燃?xì)庠盍⒚娉叽鐖D（單位：mm）

2 熱能回收蓄能設(shè)備

2.1 概述

在市場(chǎng)調(diào)研中，環(huán)形腔吸熱器已在東北農(nóng)村地區(qū)被廣泛地使用，可以將收集的熱水能量直接送至家用散熱器系統(tǒng)采暖，極大地解決了無城市供熱管網(wǎng)用戶的供熱問題。此項(xiàng)目從材料和形狀兩個(gè)方面對(duì)環(huán)形腔式蓄熱器進(jìn)行改造，使其滿足煤氣爐的形狀和材料特性，具有安全、美觀、耐用、安裝輕便與拆卸簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。目前，城市家庭燃?xì)庠钸€沒有熱能回收儲(chǔ)能設(shè)備，對(duì)其的市場(chǎng)需求應(yīng)該是巨大的。

家用爐具余熱回收儲(chǔ)能設(shè)備見圖4，其原理如下：在點(diǎn)火燃燒階段，火焰向周圍環(huán)境釋放多余的熱能，加熱環(huán)形腔熱能回收裝置。接收腔內(nèi)充滿循環(huán)水，水加熱后，通過重力循環(huán)自出水管流向高層儲(chǔ)能裝置。蓄熱裝置的低溫水陷入環(huán)形腔熱能接收器，通過入口管，加熱余熱爐，然后從出口管流向高層儲(chǔ)能水箱，以便高層儲(chǔ)能水箱中的熱水達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。高層蓄能水箱的熱水可作為室內(nèi)熱水設(shè)備的補(bǔ)償熱，節(jié)約能源（電力），提高冬季采暖的室內(nèi)溫度質(zhì)量。它也可以用來補(bǔ)償電熱水器的熱水，或者直接用于廚房洗碗的熱水。

圖4 煤氣灶余熱回收器

2.2 余熱回收器與蓄熱水箱裝置

冷水通過燃?xì)庠钣酂峄厥掌鞅患訜幔缓筝斔偷接盟畢^(qū)，反復(fù)循環(huán)實(shí)現(xiàn)余熱回收。

煤氣爐余熱回收裝置是余熱回收技術(shù)的關(guān)鍵組成部分。燃燒系統(tǒng)的每個(gè)單元由1組余熱回收裝置、1對(duì)燃燒器、1個(gè)加熱爐、2組閥門、2組三通換向閥和軟管組成，其原理見圖5。

3 結(jié)束語

文章主要介紹了燃?xì)庠钣酂峄厥占靶顭嵫b置的原理及理論研究，結(jié)果表明余熱回收利用可以極大地提高燃?xì)庠钊剂系睦眯剩瑢?duì)于大面積推廣下的整體節(jié)能效益極其顯著。目前，國內(nèi)外農(nóng)村家庭將該熱量回收設(shè)備用在以煤炭、木材為燃料的傳統(tǒng)爐灶上，并未廣泛推廣使用，這是因?yàn)榛厥赵O(shè)備與輸配系統(tǒng)和儲(chǔ)熱裝置不匹配。如果研究設(shè)計(jì)出與之匹配、造價(jià)合理、安裝簡(jiǎn)易的輸配系統(tǒng)與儲(chǔ)熱裝置，該余熱回收裝置就會(huì)被廣泛應(yīng)用，從而節(jié)省更多的熱量及費(fèi)用。