在高溫窯爐中,熱損失的很大部分是排煙的熱量損失。當(dāng)煙氣溫度為900~1300 ℃時(shí),煙氣余熱占爐子總能耗的50%~70%。因此,積極采用先進(jìn)的煙氣余熱回收技術(shù),在工業(yè)窯爐燃燒系統(tǒng)中安裝換熱器,將煙氣的余熱回收用于預(yù)熱助燃空氣,可以從根本上提高工業(yè)爐的能源利用率,蜂窩體陶瓷是一種性能優(yōu)越的蓄熱體,是蓄熱節(jié)能技術(shù)中的關(guān)鍵材料。它的性能決定了余熱回收體系的整體性能。
一:蜂窩體為什么能蓄熱?
蜂窩體陶瓷作為蓄熱體,使傳統(tǒng)的蓄熱室發(fā)生了巨大的變化。從原來(lái)的格子磚發(fā)展成為陶瓷小球,又發(fā)展為蜂窩體蓄熱,蓄熱室的比表面積急劇增大,體積明顯減小,換向時(shí)間大大縮短,換熱性能得到極大提高,整個(gè)蓄熱的過(guò)程如下圖。
蜂窩體陶瓷蓄熱的蓄熱過(guò)程,當(dāng)煙氣流過(guò)蜂窩體時(shí),煙氣把自身的熱量傳給蜂窩體,蜂窩體存儲(chǔ)熱量,溫度逐漸升高;當(dāng)冷流體流過(guò)時(shí),冷流體從蜂窩體得到熱量,蜂窩體的溫度逐漸降低。如此反復(fù),形成一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的傳熱過(guò)程。這樣,通過(guò)蜂窩體的助燃空氣達(dá)到了預(yù)定高溫,通過(guò)的煙氣又下降到了預(yù)定低溫,蜂窩體就把高溫?zé)煔庵械娘@熱轉(zhuǎn)移到了助燃空氣中。蜂窩體蓄熱過(guò)程的工作原理依靠蜂窩體傳熱面結(jié)構(gòu)緊湊,比表面積大,流通性能好。不易積灰、堵塞 ,冷、熱流體摻混少,即使蓄熱體產(chǎn)生裂紋也不會(huì)對(duì)蓄熱有大的影響;而且換向周期短,經(jīng)過(guò)蓄熱體預(yù)熱后的空氣溫度比較均勻。
二:蜂窩陶瓷蓄熱體的材質(zhì)使用問(wèn)題。
耐高溫是蜂窩陶瓷蓄熱體的優(yōu)點(diǎn)之一,在于能夠克服常規(guī)金屬換熱器不能在高溫下長(zhǎng)期工作的弱點(diǎn)。無(wú)論是高溫余熱回收,還是實(shí)現(xiàn)高溫預(yù)熱,蜂窩陶瓷蓄熱體必須首先滿(mǎn)足長(zhǎng)期在高溫下工作的要求,其次是抗金屬氧化物的侵蝕,大部分冶金窯爐廢氣中含有各種雜質(zhì),導(dǎo)致在高溫使用時(shí),蜂窩體會(huì)與廢氣中的部分物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而降低其使用壽命。為了提高其高溫穩(wěn)定性,相繼使用的材質(zhì)有莫來(lái)石質(zhì)、剛玉質(zhì)、堇青石質(zhì)等蜂窩陶瓷但是,由于這些材料的熱膨脹系數(shù)隨強(qiáng)度的提高而增大,在蓄熱燃燒要求的溫度急劇變化(在空氣中急冷溫差在 800 ℃以上的惡劣環(huán)境條件下),其使用壽命還是受到較大的影響,這是其使用的最大問(wèn)題雖然在蜂窩式蓄熱體材質(zhì)和配方上加大了研制力度,但在結(jié)構(gòu)和制造工藝上改變不大,蜂窩體的使用壽命還是不太理想。