淺析蓄熱爐和聯體爐特點及結構優(yōu)化

郭 雷

（民政部一零一研究所，北京100070）

殯儀文化

淺析蓄熱爐和聯體爐特點及結構優(yōu)化

郭 雷

（民政部一零一研究所，北京100070）

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

蓄熱爐；聯體爐；結構優(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]。當下我國已經快速步入老齡化社會，每年的死亡人口數逐年增加。我國現有殯儀館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)能技術研究是殯葬行業(yè)一個非常重要的科研領域[3]。

蓄熱爐和聯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體爐各自的結構和工作原理進行了簡單介紹，并在此基礎上對實際應用中兩種爐型出現的主要問題進行了分析，并提出了相應的解決方案。

1.蓄熱爐特點

1.1 爐體結構

圖1 蓄熱爐結構示意圖

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進行加熱。爐體頂部安裝4組雙位氣動蝶閥，以此來控制高溫煙氣和常溫空氣的流向，從而達到交叉預熱的目的。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風和排煙，控制示意圖如下圖所示。

圖2 煙氣蓄熱系統工作原理圖

圖中A、B、C、D為4組蓄熱體。每組蓄熱體的進風與排煙由兩個雙位氣動蝶閥控制。當A、B進風時，C、D排煙。經過一段時間后，B、D進風，A、C排煙。經過一段時間后，C、D進風，A、B排煙。經過一段時間后，A、C進風，B、D排煙。經過一段時間后，A、D進風，B、C排煙,經過一段時間后，B、C進風，A、D排煙。由此完成一個高溫煙氣與常溫助燃風流向轉換周期，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行利用，換向閥以一定的頻率進行切換，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。缺點是在實際應用中，由于利用蓄熱體回收煙氣熱量反吹爐內加熱，需要兩組蓄熱體交替工作。在現場試驗中發(fā)現，換向閥切換反吹時，會對爐內工況產生很大影響，引起爐壓波動，爐內燃燒工況控制起來難度較大。

2.聯體爐特點

2.1 爐體結構

圖3 聯體爐結構示意圖

2.2 工作原理

聯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生的大量高溫煙氣，通過煙氣通道進入副爐體中，在副爐體中循環(huán)一圈后才進入排煙煙道中進行排煙，通過這種方式，對副爐體爐膛進行了加熱升溫，提高了煙氣余熱的利用效率。

2.3 存在問題

聯體爐最大的優(yōu)點就是有兩個主燃室，一室進行火化操作時，煙氣流經另一室，對另一室進行加熱提升溫度，當一室火化操作完成后，另一室溫度也升到一定程度，可以進行火化操作了，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，燃燒產生的高溫煙氣經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]，爐內的熱量主要就是以這種方式損失掉了。

3.結構優(yōu)化

3.1 爐體設計

基于以上的分析，將聯體爐和蓄熱爐的優(yōu)點合并起來，形成蓄熱式聯體爐。在聯體爐上采用蓄熱體技術進行煙氣熱量回收利用。蓄熱式聯體爐結構如下：

圖4 蓄熱式聯體爐結構示意圖

當主爐體工作時，高溫煙氣輸入到蓄熱體中，吸收到一定程度后，助燃風經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，實現了穩(wěn)定工況下的高溫煙氣余熱回收利用。

3.2 控制閥設計

為了使主爐體的熱量經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進行升級，在已有的蓄熱體后煙氣控制閥體系統的基礎上，在蓄熱體前再增加一套煙氣控制閥體系統，保證增加的煙氣控制閥體系統和之前的一套能協同作業(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的穩(wěn)定性。

4.結語

在單一蓄熱爐和聯體爐的基礎上，優(yōu)化爐體結構設計，將聯體爐和蓄熱爐的各自結構中的優(yōu)點保留的同時消除了各自的缺點。在聯體爐上采用蓄熱體技術進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加熱了另一室，避免了直排高溫煙氣時大量的熱量損失，通過兩組蓄熱體的交叉配合工作，實現了穩(wěn)定工況下的節(jié)能設計。

[1]陳柏峰.火化政策的實施與喪葬儀式的變遷——基于江西安遠縣的調查 [J].南京農業(yè)大學學報 (社會科學版)，2012,12（3):123-132.

[2]民政部.中國民政統計年鑒2015.

[3]盧軍.火化機節(jié)能技術研究[J].長沙民政職業(yè)技術學院學報，2006,13(4):87-89.

[4]楊軍，趙喜軍，王志強等.工業(yè)爐節(jié)能現狀和發(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：殯葬設施設備及產品的研究開發(fā)和質量檢測。