蓄热式高温空气燃烧的关键设备

蓄热式高温空气燃烧技术的关键设备主要包括：蓄热体、换向阀及其换向时间等。

(1)蓄热体。蓄热体是高温空气燃烧技术中最为关键的部件，也是最具技术含量和体现工业制造水平的部件。由于蓄热体是在与燃烧空气或高温燃烧废气进行直接接触的过程中作为热交换器而发挥作用的。因此，要求具有较大的传热面积和耐久性能。另外由于是装在烧嘴内，因此，体积小和重量轻也是重要的。除此之外，也必须是在达到使用年限后废弃的时候不会污染环境的材料。

蓄热材料经历了由格子砖小球蜂窝体的进步，由格子砖到小球的提高使得蓄热式燃烧技术得以真正的实现，而小球到蜂窝体的提高使得蓄热式燃烧技术最终得到了完善。

20世纪80年代初英国开发成功的陶瓷球蓄热系统，大大超过了管式换热系统的废热利用效率，但仍存在Nox高、蓄热效率较低和设备笨重等缺点。为克服这些问题，NKK公司与日本工业炉公司研究开发出了一种高性能蜂窝状蓄热体，该蓄热体比表面积大。因此，重量仅是球状蓄热体的约十分之一，体积仅约为五分之一。另外还由于废气的通路呈直线且废气的通过接触面积也大，因此不易发生由于废气中粉尘造成的堵塞，压力损失相应也小。在达到使用年限后废弃的时候也不会污染环境，废弃的重量也只是球状蓄热体的十分之一左右。陶瓷小球和蜂窝体两种蓄热体材料性能比较见表2。

(2)换向阀及其换向时间。在HTAC技术中，由于必须在一定的时间间隔内实现空气与烟气的频繁切换，因此，换向阀是其关键部件之一。

目前使用的换向阀主要有：五通换向阀、直通式四通换向阀和旋转式四通换向阀等汹瑚]。传统的二位五通换向阀阀位变换是靠空气或电力驱动，一根阀杆有两块阀板，交替开闭不同气体通道，达到换向目的。这种阀体积庞大，采用集中换向，管路系统复杂。

旋转式四通换向阀是角位移阀，不管管道直径多大，阀杆旋转90。就能达到换向目的，所以此阀体积小，动作十分灵活；另外此阀的特殊密封结构，大大改善了其密封性能，使用寿命比较长。

直通式(升降开闭式)四通换向阀用一只阀代替了四只阀，使整个换向系统集中简捷，该阀共有4个气体通道，换向时靠气缸或液压缸带动两根阀杆升降，阀杆上的阀板用以开闭不同气体通道，完成空气(燃气)烟气的换向。这种阀相对较小，采用分散控制方式，使操作更加灵活，从而实现对炉温的精确控制并可达到均衡的炉温。

换向装置的切换时间影响陶瓷蜂窝体的温度效率和热效率，同时对炉温波动幅度和火焰燃烧状况也有很大影响，因此需要确定合适的换向时间。一方面，换向时间增加后，蓄热体的蓄热量会增加，蓄热体的温度相应升高，进而强化了放热阶段冷空气与蓄热体的对流换热，可促进余热回收率的升高。另一方面，换向时间的增加将使流过蓄热体的空气总质量不断升高，在蓄热量一定的情况下，单位质量的空气所能带走的热量必然降低，就不能维持较高的余热回收率水平，所以选取合适的换向时间是非常重要的。由于经过换热后的烟气温度很低，所以对换向阀的材料无特殊要求。但是，因为换向次数频繁，烟气中含有的微小粉尘会对频繁动作的部件构成磨损，所以要求换向阀应有较长的工作寿命和工作可靠性。

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