浙江龍酉源新能源科技有限公司研究出高導(dǎo)熱彌散式蓄熱燃燒技術(shù)亦稱為無焰燃燒技術(shù)(Flameless combustion-FLC)。其重點是擴展火焰邊界、讓燃料在高溫低氧濃度氣氛中緩慢燃燒。它包含兩項基本技術(shù)措施:第一項與預(yù)混式蓄熱燃燒技術(shù)一樣,是采用溫度效率高達 95%、熱回收率達 80%以上的蓄熱式換熱裝置,極大限度回收燃燒產(chǎn)物中的顯熱,用于預(yù)熱助燃空氣,獲得溫度為 800~1000℃,甚至更高的高溫助燃空氣;第二項是采取燃料單獨供應(yīng)并分級燃燒,通過高速高溫氣流卷吸爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物,稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度,獲得濃度為 3~15%(體積)的低氧氣氛。尤其是第二項措施使得燃料與空氣混合并燃燒的速度可以通過流場規(guī)劃控制形成低氧燃燒氣氛。在這種高溫低氧氣氛中,首先進行諸如裂解等重組過程,造成與傳統(tǒng)燃燒過程完全不同的熱力學條件,在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能,不再存在傳統(tǒng)燃燒過程中出現(xiàn)的局部高溫高氧區(qū)。這種燃燒是一種動態(tài)反應(yīng),火焰邊沿被設(shè)計為擴大到整個爐膛范圍,不具有靜態(tài)火焰,因而又被稱為彌散式燃燒或無焰燃燒。它具有高效節(jié)能和超低 NOX 排放等多種優(yōu)點。
(一)、龍酉源科技HTAC-RCB高導(dǎo)熱彌散蓄熱燃燒系統(tǒng)應(yīng)用原理圖
(2):彌散蓄熱燃燒系統(tǒng)應(yīng)用原理圖
如圖 2 所示,當常溫空氣經(jīng)過蓄熱室(蓄熱室 A、B 內(nèi)裝高鋁耐火球)A 時,蓄熱室 A 內(nèi)的耐火球的熱量傳給了空氣,使空氣達到 1100℃以上的高溫,經(jīng)過風口 A 返回給爐膛助燃;燃燒產(chǎn)物(煙氣)經(jīng)過風口 B 進入蓄熱室 B 將熱量傳給蓄熱室 B 內(nèi)的耐火球。換向后風口 B 返回熱空氣給爐膛助燃,風口 A 排煙氣給蓄熱室 A 的耐火球蓄熱。A、B 風口進入熱空氣、排出熱煙氣反復(fù)更換,耐火球放熱、蓄熱也伴隨變化,助燃風進入爐膛溫度始終保持在 1000-1100℃(比爐溫低 80~150℃)以上。按國內(nèi)公認的加熱爐節(jié)能理論,助燃風每提高 100℃節(jié)能約 5%。在蓄熱系統(tǒng)按上述交替方法工作的同時,燃料燃燒系統(tǒng)按照未進行蓄熱式改造前的原有方式正常工作,向大氣的排煙溫度低于 150℃。
第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)特點:
(1)爐壓穩(wěn)定,煙氣無損失流經(jīng)蓄熱體。
(2)蓄熱過程從點火就開始,最大可能的減少能源浪費。
(3)對蓄熱室內(nèi)的清理更容易。
(4)在使用蓄熱小球的情況下,選擇最佳直徑的蓄熱小球,這樣使得換熱面積和熱吞吐量盡可能的最大化。
(5)控制系統(tǒng)更方便易于操作,實現(xiàn)一鍵控制。
(6)能耗更低給企業(yè)帶來最客觀的經(jīng)濟效益。碳排放及氮氧化物排放減少,相對于常規(guī)的燃燒及換向蓄熱燃燒,為社會環(huán)境的改善也帶來巨大的貢獻。
(二)、第一代彌散式燃燒與預(yù)混式燃燒技術(shù)比較
(1)對于預(yù)混式蓄熱燃燒,由于燃料換向燃燒,火口和風口為同一個出口。為了穩(wěn)定火焰,其風量風速等參數(shù)無法設(shè)計為最有利于傳熱的數(shù)值,因而造成影響爐膛內(nèi)氣體流場的因素無法最優(yōu)化,影響了節(jié)能效果。
(2)對于預(yù)混式蓄熱燃燒,由于燃料隨助燃風的換向而換向,一旦蓄熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障,將直接影響燃料燃燒系統(tǒng),致使燃料燃燒系統(tǒng)無法工作,從而直接影響生產(chǎn)。對于彌散式蓄熱燃燒,由于熱風供應(yīng)系統(tǒng)與燃料供應(yīng)系統(tǒng)分離,所以一旦蓄熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題不會影響正常生產(chǎn),只是此時蓄熱式節(jié)能系統(tǒng)不工作,不節(jié)能了。
(3)對于預(yù)混式蓄熱燃燒,由于要保證火焰換向過程中爐壓的穩(wěn)定,必須要有平衡爐壓的副煙道。該煙道排出的熱煙氣無法被蓄熱系統(tǒng)回收,故節(jié)能效率大大下降。第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)解決了很多預(yù)混式蓄熱燃燒技術(shù)的問題,其特點如下:
1、爐壓穩(wěn)定,燒損在預(yù)混式蓄熱燃燒基礎(chǔ)上減少 3-5‰(按產(chǎn)量計);
2、剛投運時,在第一代基礎(chǔ)上節(jié)能 20%;
3、預(yù)混式熔化速度比第一代技術(shù)慢;
4、預(yù)混式火焰監(jiān)測等安全防爆技術(shù)需要完善;
5、燃料只適合天然氣等氣體燃料;
6、單爐生產(chǎn)技術(shù)不成熟;
(三)、彌散式蓄熱燃燒技術(shù)的發(fā)展:HTAC-RCB第二代+(發(fā)明專利+獨有技術(shù))
第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)在帶來了節(jié)能效果、爐壓穩(wěn)定的同時也產(chǎn)生了一些新的如生產(chǎn)速度、適用燃料種類等問題。為了解決第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)的不足,使彌散燃燒技術(shù)能夠推廣到整個鋁熔鑄以及其他工業(yè)爐行業(yè),龍酉源公司在長期進行蓄熱燃燒技術(shù)實驗和研究的基礎(chǔ)上逐步解決了第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)的不足,發(fā)展成為第二代彌散式蓄熱燃燒技術(shù),在第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上增加了以下專利技術(shù):
1、消除黑煙技術(shù)(實用新型)
2、復(fù)合換熱技術(shù)(發(fā)明專利)
3、低氧燃燒技術(shù)(發(fā)明專利)
4、自密封零泄漏高速換向技術(shù)(發(fā)明專利)
5、高速霧化燃料火焰穩(wěn)定技術(shù)(適用于液體燃料)
6、火焰監(jiān)測安全防爆技術(shù)(發(fā)明專利)
以上技術(shù)的使用,使得浙江龍酉源新能源科技有限公司第二代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)成為同工況下最為節(jié)能的燃燒技術(shù)。具備以下特點:
1、新技術(shù)比第一代技術(shù)節(jié)能上再節(jié)能+3-5%,長期節(jié)能再節(jié)能+10%。
2、爐壓穩(wěn)定,生產(chǎn)速度提升到可以比預(yù)混式蓄熱燃燒技術(shù)快。
3、零維護:故障概率為第一代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)10%,具備故障自動恢復(fù)功能。
4、燃氣泄漏監(jiān)測、火焰監(jiān)測、空氣供應(yīng)監(jiān)測等安全防爆技術(shù)得到完善。
5、適合燃料:天然氣(標配),可選:煤氣、固體顆粒燃料、液體燃料。
6、每套系統(tǒng)每臺爐量身定做,具有唯一性。單爐、子母爐等各種生產(chǎn)工藝均有獨特設(shè)計。
7、可升級至第三代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)(非標配,可選)。
公司目前應(yīng)用的第二代彌散式蓄熱燃燒技術(shù)是在第一代彌散式燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合該技術(shù)在熔鋁爐實際應(yīng)用中的操作經(jīng)驗,通過公司技術(shù)團隊不懈努力開發(fā)出來的熔鋁爐專用的新型蓄熱燃燒技術(shù),并已經(jīng)成功地在廣東、重慶、湖北等地區(qū)的一些鋁廠實施。證明其節(jié)能效果和系統(tǒng)穩(wěn)定性大大優(yōu)于以前的預(yù)混式和第一代彌散式燃燒系
(四)、蓄熱燃燒技術(shù)效果對比如下表
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技術(shù)成熟時間
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性能和運行特點
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預(yù)混式
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2011年前
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1、在沒有節(jié)能措施的熔鋁爐基礎(chǔ)上可節(jié)能20%-30%。
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2、爐壓不穩(wěn),時刻存在爆燃危險。
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彌散式第一代
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2011-2014
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1、剛投運時,在第一代基礎(chǔ)上節(jié)能20%,但隨時間推移能耗上升10%。
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2、故障率高、維護保養(yǎng)消耗大。
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3、生產(chǎn)速度比第一代技術(shù)慢。
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4、燒損在第一代基礎(chǔ)上減少1-2‰。
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5、火焰監(jiān)測等安全防爆技術(shù)不完善。
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6、燃料只適合天然氣。
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彌散式第二代
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2015
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1、新系統(tǒng)比第二代系統(tǒng)節(jié)能3-5%,長期節(jié)能15+20%。
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2、生產(chǎn)速度提升到可以比第一代系統(tǒng)快。
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3、零維護:故障概率為不高于第二代系統(tǒng)10%。
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4、火焰監(jiān)測等安全防爆技術(shù)得到完善(非標配,可選)。
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5、適合燃料:天然氣(標配),可選:煤氣、固體顆粒燃料、液體燃料。
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6、可升級至第三代(非標配,可選) 降低燒損率達2-4‰(每噸鋁節(jié)省2-4公斤鋁,國內(nèi)外獨有發(fā)明專利技術(shù))
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彌散式延伸技術(shù)
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2016-2017
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1、強化傳熱技術(shù)、人工智能等智能化。
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2、環(huán)保功能:二噁英裂解、脫硫、脫銷、PM2.5等超清潔排放
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(五)、 改造前后火焰對比照片(實景)
改造前的預(yù)混式蓄熱燃燒火焰
第一代蓄熱燃燒火焰
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