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蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性实验研究

作者:管理员 来源: 日期:2017-2-20 14:22:24
蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性实验研究
    摘要:对高温空气燃烧技术中的关键设备——蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性进行了实验测试。结果表明:蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的压力损失随着空气流速以及蓄热体长度的不同而变化,但总体上说,其压力损失并不大;四通换向阀的换向周期和蜂窝陶瓷蓄热体换热器的体积等是影响其温度效率和热回收率等热性能的重要因素。
  关键词:高温空气燃烧;蜂窝陶瓷蓄热体换热器;热动态特性
  中图分类号:TK16           文献标识码:A                          
  文章编号:1002-1639(2006)04-0035-03
  高温空气燃烧技术以其独特的节能与环保两大技术优势,正日益受到国内外政府、学术界和企业界的广泛关注 1~4。高温空气燃烧技术主要包括两项基本技术手段:一是燃烧所用的空气极限地回收烟气的显热,从而获得高温预热空气;二是对燃烧所用的预热空气中的含氧量进行稀释,使燃料在贫氧的条件下进行燃烧。作为高温空气燃烧的基本技术手段之一是利用具有高效热性能的蜂窝状陶瓷蓄热体换热器来对燃烧烟气的显热进行回收,并用以对空气进行加热进而产生高温空气。因此,对蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性进行研究与分析就显得十分重要,国内外的学者和技术人员对此问题也有研究5~7,但均不够细致和深入。有鉴于此,本文依据在大型高温空气燃烧实验台上对不同长度蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性所进行的实验测试进行了论述。
  1 实验台的设计
  本次实验是在中国船舶工业总公司上海 711 研究所热能工程部所建的一座工业性大型实验台上进行的,其结构简图如图 1 所示。
                    
  实验台为长 3.5 m、宽 3 m、高 2 m 的长方体,整个实验台由炉体、预热系统、冷却系统、平焰燃烧器、四通阀、蓄热式换热器、烟气外循环管道和燃气管道系统以及若干控制阀等所组成。在实验台上安装了 CCD 火焰检测系统、高温热流计、数字烟气分析仪以及测温热电偶等测量仪器。高温低氧燃烧系统,实质上是采用蓄热体换热器的燃烧装置,但是它与传统的蓄热室式热风炉又有一定的区别。对于一个标准的高温低氧燃烧系统单元而言,它的燃烧器总是成对地交替工作,而燃烧器的空气进口与排烟出口为同一通道。当左侧燃烧器工作时,右侧燃烧器处于排烟、蓄热状态。同理,当右侧的燃烧器工作时,左侧的燃烧器就处于排烟、蓄热状态。控制系统进行切换操作,完成一个循环周期。这种新型燃烧器除了具备传统的燃烧功能外,还具有换热、排烟、进风的功能。
  在蓄热式烧嘴中填充了堇青石材料制成的蜂窝状空气换热器,作为对空气进行预热的装置,其形状如图 2 所示。其比表面积为 1 667 m2/m3,蜂窝孔的面积为 2.25 mm2,可以根据需要来设置不同的长度和体积。本文主要讨论该装置在动态进行时的热物理性质。

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