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(lián)體爐特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)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(lián)體爐各自的爐體結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了概況介紹，并在此基礎(chǔ)上，分析了兩種爐體在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對它們的缺點(diǎn)進(jìn)行了爐體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工況下的節(jié)能設(shè)計(jì)。

蓄熱爐；聯(lián)體爐；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

引言

我國是一個殯葬大國，推行火葬是我國的一項(xiàng)基本國策[1]。當(dāng)下我國已經(jīng)快速步入老齡化社會，每年的死亡人口數(shù)逐年增加。我國現(xiàn)有殯儀館1800多家，在用火化機(jī)5900多臺，全年處理遺體量459.3萬[2]，遺體火化過程中產(chǎn)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(jī)的節(jié)能技術(shù)研究是殯葬行業(yè)一個非常重要的科研領(lǐng)域[3]。

蓄熱爐和聯(lián)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(jī)。本文主要對蓄熱爐和聯(lián)體爐各自的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡單介紹，并在此基礎(chǔ)上對實(shí)際應(yīng)用中兩種爐型出現(xiàn)的主要問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方案。

1.蓄熱爐特點(diǎn)

1.1 爐體結(jié)構(gòu)

圖1 蓄熱爐結(jié)構(gòu)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(fēng)進(jìn)行加熱。爐體頂部安裝4組雙位氣動蝶閥，以此來控制高溫?zé)煔夂统乜諝獾牧飨?，從而達(dá)到交叉預(yù)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(jìn)風(fēng)和排煙，控制示意圖如下圖所示。

圖2 煙氣蓄熱系統(tǒng)工作原理圖

圖中A、B、C、D為4組蓄熱體。每組蓄熱體的進(jìn)風(fēng)與排煙由兩個雙位氣動蝶閥控制。當(dāng)A、B進(jìn)風(fēng)時，C、D排煙。經(jīng)過一段時間后，B、D進(jìn)風(fēng)，A、C排煙。經(jīng)過一段時間后，C、D進(jìn)風(fēng)，A、B排煙。經(jīng)過一段時間后，A、C進(jìn)風(fēng)，B、D排煙。經(jīng)過一段時間后，A、D進(jìn)風(fēng)，B、C排煙,經(jīng)過一段時間后，B、C進(jìn)風(fēng)，A、D排煙。由此完成一個高溫?zé)煔馀c常溫助燃風(fēng)流向轉(zhuǎn)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(jìn)行利用，換向閥以一定的頻率進(jìn)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(diǎn)就是利用蓄熱體回收煙氣中的熱量，反吹回爐內(nèi)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(diǎn)是在實(shí)際應(yīng)用中，由于利用蓄熱體回收煙氣熱量反吹爐內(nèi)加熱，需要兩組蓄熱體交替工作。在現(xiàn)場試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，換向閥切換反吹時，會對爐內(nèi)工況產(chǎn)生很大影響，引起爐壓波動，爐內(nèi)燃燒工況控制起來難度較大。

2.聯(lián)體爐特點(diǎn)

2.1 爐體結(jié)構(gòu)

圖3 聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 工作原理

聯(lián)體爐主要包括由主爐體和副爐體兩大部分。由于火化機(jī)在實(shí)際應(yīng)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(chǎn)生的大量高溫?zé)煔?，通過煙氣通道進(jìn)入副爐體中，在副爐體中循環(huán)一圈后才進(jìn)入排煙煙道中進(jìn)行排煙，通過這種方式，對副爐體爐膛進(jìn)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(lián)體爐最大的優(yōu)點(diǎn)就是有兩個主燃室，一室進(jìn)行火化操作時，煙氣流經(jīng)另一室，對另一室進(jìn)行加熱提升溫度，當(dāng)一室火化操作完成后，另一室溫度也升到一定程度，可以進(jìn)行火化操作了，從而節(jié)約了升溫時間和部分熱量。缺點(diǎn)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(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)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(nèi)的熱量主要就是以這種方式損失掉了。

3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 爐體設(shè)計(jì)

基于以上的分析，將聯(lián)體爐和蓄熱爐的優(yōu)點(diǎn)合并起來，形成蓄熱式聯(lián)體爐。在聯(lián)體爐上采用蓄熱體技術(shù)進(jìn)行煙氣熱量回收利用。蓄熱式聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)如下：

圖4 蓄熱式聯(lián)體爐結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)主爐體工作時，高溫?zé)煔廨斎氲叫顭狍w中，吸收到一定程度后，助燃風(fēng)經(jīng)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(nèi)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(yù)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(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定工況下的高溫?zé)煔庥酂峄厥绽谩?/p>

3.2 控制閥設(shè)計(jì)

為了使主爐體的熱量經(jīng)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(tǒng)進(jìn)行升級，在已有的蓄熱體后煙氣控制閥體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在蓄熱體前再增加一套煙氣控制閥體系統(tǒng)，保證增加的煙氣控制閥體系統(tǒng)和之前的一套能協(xié)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(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

在單一蓄熱爐和聯(lián)體爐的基礎(chǔ)上，優(yōu)化爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將聯(lián)體爐和蓄熱爐的各自結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點(diǎn)保留的同時消除了各自的缺點(diǎn)。在聯(lián)體爐上采用蓄熱體技術(shù)進(jìn)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(fēng)加熱了另一室，避免了直排高溫?zé)煔鈺r大量的熱量損失，通過兩組蓄熱體的交叉配合工作，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定工況下的節(jié)能設(shè)計(jì)。

[1]陳柏峰.火化政策的實(shí)施與喪葬儀式的變遷——基于江西安遠(yuǎn)縣的調(diào)查 [J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 (社會科學(xué)版)，2012,12（3):123-132.

[2]民政部.中國民政統(tǒng)計(jì)年鑒2015.

[3]盧軍.火化機(jī)節(jié)能技術(shù)研究[J].長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006,13(4):87-89.

[4]楊軍，趙喜軍，王志強(qiáng)等.工業(yè)爐節(jié)能現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].冶金能源，2011,30(6):42-44.

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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(shè)施設(shè)備及產(chǎn)品的研究開發(fā)和質(zhì)量檢測。