蓄熱式燃燒技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展了近二十年了，通過科研工作者的努力，取得了相當?shù)募夹g(shù)成果和經(jīng)濟效益。但也反映出了一些不足?？陀^地講，我國對蓄熱式燃燒技術(shù)的認識還不如國外發(fā)達我國深刻，目前考慮的還僅僅是節(jié)能，并不是真正意義上的“第二代蓄熱式燃燒技術(shù)”。至今我們在蓄熱式焚燒爐（RTO）和催化焚燒爐（CO）等VOCs廢氣處理設(shè)備上已有了自己的一些Zhuanli（Zhuanli號見頁面下方或者漢藍Zhuanli），并且在國內(nèi)有了相對廣泛的應(yīng)用，取得了相當?shù)慕?jīng)濟效益。下面對現(xiàn)存幾個問題做一個簡單分析。
1蜂窩體的使用壽命不高
目前國內(nèi)蜂窩體的使用壽命均不是很高。加熱爐上的蜂窩體使用壽命一般為3～6個月，甚至出現(xiàn)過使用一個星期就大量碎裂的情況。用于鋼包烘烤器上的蓄熱體因煙氣溫度低使用壽命有所增加。蓄熱體在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題主要有熔化、軟化、破裂、堵塞和腐蝕等，其中蓄熱體材料的抗熱震穩(wěn)定性差是工程設(shè)計中較常出現(xiàn)的問題。造成以上問題的原因主要有以下三點：
(1)材料問題蜂窩體長期工作在急冷急熱、還可能帶有腐蝕性氣體的惡劣環(huán)境中，經(jīng)常承受著高溫作用和因內(nèi)外溫差變化而引起的應(yīng)力作用。這種工作環(huán)境對蓄熱體的材料提出了苛刻的要求。
為了增加蓄熱量，減小蓄熱室的體積，需要增加蓄熱體的密度。但抗熱震穩(wěn)定性與密度在一定程度上是互相排斥的，即密度越高，抗熱震穩(wěn)定性一般都比較差。
在使用過程中，蓄熱體與氣流進行熱交換，一些帶有腐蝕性的氣體和顆粒會對蜂窩體產(chǎn)生不利影響。比如氧化鐵顆粒會降低鋁硅材質(zhì)的軟熔溫度，使蜂窩體熔化而堵死氣孔；酸性氣體會對蜂窩體產(chǎn)生腐蝕作用；微小顆粒會附著在蜂窩體表面而堵塞氣體通道等。
(2)偏流問題蓄熱室內(nèi)熱交換過程大致如下：在排煙階段，煙氣流經(jīng)蜂窩體時將顯熱儲存在蜂窩體中，加熱蜂窩體；在燃燒階段，空氣(或煤氣)流經(jīng)蜂窩體時被加熱，余熱被重新帶回爐內(nèi)。在以上的任何一個階段，如果氣體在蓄熱室內(nèi)出現(xiàn)偏流，經(jīng)過若干次換向后容易導致蜂窩體局部高溫而產(chǎn)生熱應(yīng)力。當產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超出其承受極限時，蜂窩體就會破裂。
(3)“二次燃燒”問題蓄熱式燃燒系統(tǒng)的空氣噴口和煤氣噴口一般都是相互獨立的，這樣有利于形成爐內(nèi)低氧氣氛，拓展火焰邊界，形成均勻的溫度場，提高加熱質(zhì)量和減少氮氧化物的排放。但是對空氣和煤氣兩股射流的速度、交角和距離的較佳值很難把握，一旦處理不當則容易造成爐內(nèi)局部煤氣燃燒不充分而其它地方氧氣還有剩余。這些煙氣在被吸入蓄熱室時，空氣和煤氣會重新接觸產(chǎn)生“二次燃燒”，放出的熱量可以被蜂窩體吸收，盡管沒有造成能量損失，但局部高溫很容易使蜂窩體熔化而失效。
研制出一種高品質(zhì)的蓄熱材料來適應(yīng)蓄熱體惡劣的工作環(huán)境是提高其使用壽命有效的辦法。
2 關(guān)于副煙道的討論
國內(nèi)對此問題存在著兩種觀點，一種認為沒有必要加副煙道；另一種認為必須加副煙道。投入使用的蓄熱式加熱爐有的使用了副煙道，有的沒有使用。
(1)從能量的角度來看，只有高爐煤氣雙預熱時水當量比略大于10，而其它如焦爐煤氣、天然氣單預熱時水當量比均大于1 0。這就意味著通過預熱煤氣和空氣的辦法仍然無法將煙氣中的顯熱全部吸收，一定要有少部分的煙氣直接排出爐外。在不能提高蓄熱室排煙溫度的情況下?lián)Q向閥和引風機只能夠承受有限的溫度)，只能通過副煙道來實現(xiàn)這一目的。
(2)從工程實踐的角度看，沒有加副煙道的加熱爐幾乎無一例外的存在爐壓大、冒火嚴重等缺點。這樣很容易燒壞現(xiàn)場的工作設(shè)備，惡化車間的操作環(huán)境；如果使用高爐煤氣等ＣＯ含量高的煤氣，還容易因燃燒不而對現(xiàn)場操作人員的身體健康造成危害。
(3)從風機工作能力的角度看，通常使用的引風機似乎也沒有這個能力將爐內(nèi)的煙氣全部引出。預熱后的空氣和煤氣至少以40～50ｍ/ｓ的速度噴入爐內(nèi)，經(jīng)燃燒反應(yīng)后體積膨脹，引風機是否能夠以40～50ｍ/ｓ甚至更高的速度將煙氣從爐內(nèi)引出值得懷疑。況且一味加大強制排煙，是否會因引風速度過快而影響爐內(nèi)的燃燒效果，還有待進一步證實。
好的辦法就是在蓄熱式加熱裝置上安裝可調(diào)煙道閘板和金屬換熱器(加熱爐可以適當增設(shè)預熱段)。當然采取這種措施的利弊還要視具體情形來定。
3 節(jié)能效果的分析
查閱許多文獻資料，經(jīng)常能看到這樣一句話：“蓄熱式燃燒技術(shù)可實現(xiàn)煙氣的極限回收?！备鶕?jù)目前蓄熱式燃燒的應(yīng)用效果來看，空氣和煤氣的預熱溫度似乎與理論計算還有差距。要想實現(xiàn)所謂的“極限回收”，以下三個條件必須認真考慮：
(1)確保煙氣較大程度地通過蜂窩體排出
蓄熱式燃燒要想較大程度的回收煙氣中的顯熱，就必須較大程度的使煙氣流經(jīng)蓄熱室。蓄熱式燒嘴在燃燒狀態(tài)時，為了合理組織爐內(nèi)氣體流動，必須使煤氣和空氣高速噴入爐內(nèi)，這就需要適當?shù)目s小噴口面積；而下個狀態(tài)——蓄熱狀態(tài)時，本來煙氣排出的速度就小于空氣和煤氣的流入速度，加上煙氣的流動阻力加大和流通面積變小，相比之下，排煙量在一定程度上遠小于煤氣或空氣的流入量，從而影響節(jié)能效果。所以筆者認為，蓄熱式燃燒技術(shù)需要認真研究的課題之一就是：如何在不影響燃燒效果的前提下，增加流經(jīng)蓄熱室的煙氣量。如果這個問題沒有得到很好的解決，很可能會成為制約蓄熱式燃燒技術(shù)節(jié)能效果的瓶頸。
(2)蜂窩體的體積必須合理
蓄熱室中蜂窩體的體積大小必須合適，蜂窩體的多少與排煙量、蜂窩體的比表面積、煙氣溫度、蜂窩體的傳熱系數(shù)、比熱、煤氣種類和燒嘴能力等諸多因素有關(guān)。如果蜂窩體放少了，在一個換向周期內(nèi)，蜂窩體沒有能力將煙氣當中的顯熱全部回收，節(jié)能效果將下降。但也并非多多益善，如果蜂窩體放得太多，會使排煙溫度過低，腐蝕性氣體如硫化物以及水蒸汽在其內(nèi)大量凝結(jié)(因為很多煤氣的燃燒產(chǎn)物中都含有ＳＯｘ和Ｈ2Ｏ)，硫化物容易腐蝕蜂窩體，水的出現(xiàn)無疑將加劇蜂窩體的損壞，兩者都將降低蜂窩體的工作性能和使用壽命，影響節(jié)能效果。
在設(shè)計蓄熱室時，不能單純?yōu)榱藴p小其體積而一味地提高蜂窩體的比表面積，要考慮蜂窩體的堵塞問題；同時還應(yīng)考慮蜂窩體的質(zhì)量是否能將一個換向周期內(nèi)的煙氣顯熱全部吸收。
(3)提高蓄熱室內(nèi)氣流的均勻度
蓄熱室氣流分布狀況將影響蓄熱室的熱交換能力、空氣煤氣的預熱溫度、蜂窩體的使用壽命等，所以提高蓄熱室內(nèi)煙氣、空氣和煤氣分布的均勻性是一個迫切需要解決的問題。因為氣流在蓄熱室中均勻流動時，會提高蜂窩體的利用率，從而提高蓄熱室的溫度效率和熱效率，同時還可以減小蜂窩體因各處溫度不均產(chǎn)生危險的溫度應(yīng)力。為了提高蓄熱室內(nèi)氣流的均勻度，一般采取的措施有增加燒嘴內(nèi)擴散段的長度、安裝導流板、防止蜂窩體之間互相遮蔽、盡量避免氣體流道出現(xiàn)劇烈的轉(zhuǎn)彎等。
其它諸如引風機的工作能力、切換閥的密封性能等也是保證節(jié)能效果的關(guān)鍵因素。
蓄熱式燃燒系統(tǒng)是一個有機的結(jié)合體，作為該系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的蜂窩體、換向閥和燒嘴，必須有著很高的工作性能和使用壽命。在我國的能源嚴重緊缺，環(huán)境污染日益嚴重的情況下，迫切需要新型、高效、環(huán)保的燃燒技術(shù)，蓄熱式燃燒技術(shù)順應(yīng)了當前的形勢，具有廣闊的發(fā)展前景。但目前我國對蓄熱式燃燒技術(shù)的研究還存在一些不足，在推廣和應(yīng)用的同時，應(yīng)加大研究力度，掌握此項技術(shù)的精髓。
