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1“极限”回收烟气余热,预热空气HTAC技术由于采用了先进的蜂窝陶瓷作为蓄热体,因而能够实现常规预热方法不能实现的“极限”预热回收.它能极大地回收高温烟气物理显热,使排烟热损失降低到极低限度.普通空气预热器由于受材质及自身性能等因素的影响,只能把空气预热到600℃左右.而该技术可将空气预热到高温烟气温度的90%左右,如l 300℃的高温烟气,则可将空气预热到1 200℃左右.显然,空气被预热到高温增加了炉内的物理热,具有明显的节能效果.预热空气的燃料节约率计算公式为:
式中:s。为燃料节约率;H为被炉膛利用的单位体积的燃料有效热,Kj/m³;P为单位体积的空气带人的热量,kJ/m3;n为空气过剩系数;Lo为燃料燃烧理论空气需要量,Kj/m³;c。为燃料的比定压热容,Kj/(m³·K);tR为燃料的预热温度,℃.现以丙烷作燃料,计算空气预热获得睁燃料节约率.假定烟气人口温度为1200℃,出口温度为200℃,空气被预热到烟气入口温度的90%,即1080℃,空气系数为1.05,丙烷流量为0.Ol一,s,燃料的低发热量Q;为91 276.6 kJ/m',ce~为1.2kJ,(kg‘K),。_.【为1.23 k】,(1【g‘K),。丙烷为1.69tO/(ks·K),Pw筑为1.987吲岔,P§,为1.290 ks/甜,利用以上公式计算得燃料节约率s,为47.6%.然而,许多工业炉窑的高温烟气温度实际超过了1 200℃,而烟气出口温度也可降低到200℃以下,因此,燃料节约率实际上比计算值还要高.
2低空气过剩系救燃烧
由于HTAC技术“极限”回收了高温烟气余热,使助燃剂温度预热到了燃料着火点温度以上,因而,燃料分子与氧气一接触便能迅速燃烧;而且由于炉内烟气部分回流,燃烧火焰体积成倍增大,燃料与助燃剂在炉内混合均匀,因此,采用该技术,在空气过剩系数接近1.0的情况下也能实现完全燃烧.采用低空气过剩系数燃烧是比较经济的节能方法.在保证完全燃烧的前提下,空气过剩系数越小,节能效果越显著.
修正空气过剩系数的燃料节约率可用下列公式计算:
式中:s.为修正空气比的燃料节约率,%;n,为修正前空气过剩系数;n:为修正后空气过剩系数;T为炉温,K;Q,为单位体积燃料的低位发热量,kJ,m3;q,为理论燃烧时单位体积排烟带走的热量,kJ/m3.假设修正前空气过剩系数为1.2,采用HTAC技术后降低到1.05,其它假定条件同前,则利用公式(3)计算得s.为14.6%.若炉子实际空气系数大于1.2,则其燃料节约率还会更大.
3炉内换热增强带来的节能
采用HTAC技术,炉内气流强制循环流动,炉气混合均匀,对流换热增大,而且燃料在高温低氧气氛中燃烧,火焰体积成倍增大,火焰充满炉膛,炉膛温度分布趋向均匀,温差可减小至30—50℃.由于炉膛平均温度提高,炉气辐射能力也大大增强,因此被加热工件受热均匀,加热速度增快,换热效率提高·,从而提高了产量;此外,由于实际燃料消耗量不变,这就相当于间接节省了燃料.
另一方面,换热效率提高,使炉膛尺寸减小,从而减少了散热面积及炉衬的导热、蓄热损失,相应地提高了燃料的热能利用率,达到了节能的目的.
4综合节能率
HTAC技术既“极限”回收了高温烟气余热,又在很大程度上降低了空气过剩系数,同时改善了炉内换热条件,从而提高了工业炉窑的热能利用效率.回收烟气余热和降低空气过剩系数的综合节能率计算公式为‘“:S=5。+S。(1一S).经计算可知,S值为55.3%.综合所有节能因素,得出其燃料综合节约率可超过60%.
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