蓄熱式燒嘴自身蓄熱燒嘴的開發(fā)1自身蓄熱燒嘴的開發(fā)近年來要是提到節(jié)能，幾乎都要說到蓄熱式燒嘴，它的高熱效率已為同行業(yè)人士所深知。但是，目前只有很少的一部分爐子采用此項(xiàng)技術(shù)。因?yàn)椴痪皻庖紤]減少設(shè)備投資固然是重要因素，最主要的想來還是造價高。

現(xiàn)有的蓄熱式燒嘴系統(tǒng)是兩個燒嘴作為一組，每個燒嘴隔幾十秒切換燃燒一次，即所謂雙子式燒嘴系統(tǒng)。兩個燒嘴需要6個換向閥，還要兩套安全裝置，這樣造價就上去了；此外，兩個燒嘴還需要用配管聯(lián)結(jié)，復(fù)雜的配管也增加了成本。其次要考慮的因素是蓄熱部分的尺寸較大，增大了燒嘴本體的尺寸，難以設(shè)置在小型爐子上。我公司考慮到這些問題妨礙了蓄熱式燒嘴的推廣，于是著手開發(fā)能滿足低造價、單一、緊湊、低NOx等要求的燃燒系統(tǒng)，結(jié)果可以在一個燒嘴內(nèi)完成蓄熱燃燒，終于實(shí)現(xiàn)了自身蓄熱燒嘴系統(tǒng)。2自身蓄熱燒嘴系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的原理是將燒嘴內(nèi)部分割成若干對作為蓄熱室，切換并使流體交替通過這些蓄熱室便完成了蓄熱燃燒。圖1示意圖圖2示意圖圖1和圖2是基本的示意圖。其結(jié)構(gòu)是：中心部位供應(yīng)燃料，燒嘴本體內(nèi)部劃分成A、B兩部分。每一部分都有空氣入口和煙氣出口，各接口配切換閥。蓄熱體分割成4部分并互相隔離。A室和A流路的兩個蓄熱室聯(lián)結(jié)，B室和B流路的蓄熱室聯(lián)結(jié)。圖1上A室的助燃空氣入口和B室的煙氣出口處切換閥開著，其他的切換閥關(guān)閉，流體的流動過程是助燃空氣從A室進(jìn)入，通過A流路的兩個蓄熱室變成高溫空氣，和燃料混合后燃燒。煙氣在爐內(nèi)循環(huán)后回到燒嘴，進(jìn)入B流路的蓄熱室成為低溫?zé)煔猓瑥腂室排出。經(jīng)十余秒后切換閥的位置如圖2所示，現(xiàn)在助燃空氣通過B室從B流路的蓄熱室出來進(jìn)入爐內(nèi)，再經(jīng)A流路的蓄熱室從A室排出。這樣反復(fù)進(jìn)行就能在一個燒嘴內(nèi)完成蓄熱燃燒。

應(yīng)用此項(xiàng)原理制造的商品就是SRB型自身蓄熱燒嘴系統(tǒng)。圖3和圖4是構(gòu)造圖并表示了流體的流動方向。燒嘴由下列部件組成：燒嘴噴管、供氣側(cè)和排氣側(cè)的切換閥、本體、蓄熱體、端面板和燒嘴磚。內(nèi)置點(diǎn)火器的燒嘴噴管位于中心線上并插入到燒嘴磚的端面附近。供氣側(cè)和排氣側(cè)接口處配置互成直角的蝶閥并作為切換閥，由壓縮空氣驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)式拖動裝置進(jìn)行切換動作。本體內(nèi)部隔開，形成A室和B室。蓄熱室和燒嘴磚的通道都分成四部分，A室和A流路相接，B室和B流路相接。燒嘴磚的前端切去四個角后由正方形變成八角形，每一斜面上開一個孔和流路橫向垂直連接。蓄熱體使用陶瓷小球，裝在四個盒里以便更換，如圖5所示。

流體的流動情況是：助燃空氣導(dǎo)入A室，通過A流路上的兩個蓄熱體盒得到熱量成為高溫助燃空氣，再通過燒嘴磚內(nèi)的通道進(jìn)入爐內(nèi)，與來自燒嘴噴管的可燃?xì)怏w混合并燃燒。這時爐內(nèi)一部分煙氣因A流路上助燃空氣的噴射作用被吸引，經(jīng)斜面上的橫孔流入，形成煙氣再循環(huán)。燃燒后的煙氣在爐內(nèi)循環(huán)，再經(jīng)燒嘴磚上B流路的孔進(jìn)入B流路。通過兩個蓄熱體盒和B室引向煙氣出口。由于在斜面上設(shè)置了橫孔煙氣的短路(從A流路直接進(jìn)入B流路)即可有效避免。這樣流動十余秒后切換閥切換成圖4的狀態(tài)，助燃空氣導(dǎo)入B室，煙氣經(jīng)A室排放。

圖3構(gòu)造圖3性能3.1殘留(エスク-プ)率的影響

一般說來，通過蓄熱室的煙氣量越多，熱效率越高；但因空氣和煙氣的質(zhì)量、比熱都不同，即使空氣100%接受了煙氣傳給的熱量，煙氣內(nèi)還殘留了一部分熱量。這部分熱量是不可能回收的，它使燒嘴排放的煙氣溫度上升，或者說要考慮輔助煙道外殘留的熱量。圖6是殘留率與燒嘴排煙溫度的關(guān)系，圖7是殘留率與熱效率的關(guān)系。殘留率為零時燒嘴排煙溫度最高，隨著殘留率的增加排煙溫度開始降低。殘留率在0%～10%范圍內(nèi)熱效率大體上一定，約86%，超過15%時熱效率開始降低。

圖4構(gòu)造圖圖5蓄熱體盒的更換圖由圖7可見，即使殘留率10%～15%范圍內(nèi)對熱效率也毫無影響，但是，燒嘴排煙溫度如能降低就是優(yōu)點(diǎn)。因此，我公司進(jìn)行爐壓控制時輔助煙道處的殘留率保持在10%～15%范圍內(nèi)，這部分熱量如設(shè)置預(yù)熱室再進(jìn)一步利用，殘留率保持在0%左右，整體熱效率仍能提高。我們想建議各最終用戶、各設(shè)備制造廠設(shè)置或設(shè)計這樣的爐子。圖6殘留率與燒嘴排煙溫度的關(guān)系圖7殘留率與熱效率的關(guān)系3.2切換時間的影響

從效率的觀點(diǎn)來說，切換閥的切換時間是越短越好，但就切換閥和拖動裝置的壽命而言則是越長越好。圖8是溫度特性，圖9是NOx特性。切換時間短對溫度并沒有什么大不了的差別，15秒以上就有顯著的變化。NOx值在5秒最高，延長切換時間就降低。因此，切換時間以15秒左右為宜，以后按15秒進(jìn)行試驗(yàn)。圖8切換時間與溫度特性的關(guān)系圖9切換時間與NOx的關(guān)系圖10爐溫與溫度特性的關(guān)系3.3溫度特性和燃料節(jié)約率

圖10和圖11表示了自身蓄熱燒嘴最關(guān)心的溫度特性和燃料節(jié)約率。隨著爐溫的上升，排煙溫度、空氣預(yù)熱溫度、燃料節(jié)約率都在升高，但排煙溫度和空氣預(yù)熱溫度的升溫速度差別較大，后者升溫速度快；爐溫越高，換熱效率越好，燃料節(jié)約率的特性與此一致。圖11爐溫與排煙溫度、燃料節(jié)約率的關(guān)系圖12爐內(nèi)O2量與NOx的關(guān)系3.4NOx特性

這個問題和環(huán)境保護(hù)有關(guān)，努力削減CO2排放量確實(shí)對地球環(huán)境作出貢獻(xiàn)，但如NOx排放量過多的話效果就打折扣。自身蓄熱燒嘴系統(tǒng)的特點(diǎn)是從結(jié)構(gòu)上火焰噴出方向和排煙方向是相反的，必然出現(xiàn)煙氣再循環(huán)，使NOx排放量降低。此外，采用燃料和助燃空氣分開平行流動的獨(dú)特的燃燒方式也是想降低NOx排放量。圖12是爐內(nèi)氧量對NOx排放量的影響，圖13是爐溫的影響。爐內(nèi)氧量在7%～8%附近出現(xiàn)峰值，0%～6%范圍內(nèi)的變化相當(dāng)大，5%和1%相差一倍以上?？梢哉J(rèn)為，低O2燃燒是關(guān)鍵。爐溫要是超過1200℃，NOx排放量將急劇增加?？磥磉@也是火焰溫度上升的起因。圖13爐溫與NO