在RTO運行的時候可以看到以下現(xiàn)象,在RTO升溫完畢進入正常運行的時候,在閥門切換的時間段內(nèi),RTO進氣倉內(nèi),出蓄熱體的氣體溫度剛開始是接近爐膛溫度,隨著時間的推進,溫度會越來越低,到切換的時間時達到溫度低點。而RTO出氣倉中的溫度,出蓄熱體的氣體溫度隨著時間推移會越來越高。蓄熱體的平均熱效率(包括預熱過程的熱效率以及蓄熱過程的熱回收效率)與RTO切換閥的切換周期間隔息息相關,設想當時間足夠長,進蓄熱體的溫度等于出蓄熱體的溫度,則熱效率即變?yōu)榱懔恕?/div>
從角度進行分析蓄熱體的這種溫度波動現(xiàn)象,當爐膛中的高溫氣體通過陶瓷蓄熱體時,氣體中的熱量通過對流換熱,積蓄在蓄熱材料中,氣體溫度降低,蓄熱體溫度升高,此為熱量回收過程,儲能完畢后RTO切換閥門,此蓄熱體進入溫度較低的氣體,氣體在蓄熱體中通過對流換熱,把儲在其中的熱量換到較冷的氣體中,盡可能的達到爐膛的溫度,如此可大減少爐膛內(nèi)的直接加熱,可以降低RTO燃燒器的功率,達到節(jié)能的目的??梢园l(fā)現(xiàn),若想提高換熱的效率,一種有效的方法即提高換熱面積,如此提高蓄熱體的比表面積成為一個非常有效果的途徑。
從一代蓄熱體鵝卵石,到后面的矩鞍環(huán),再到現(xiàn)在的規(guī)整填料,都是提高比表面積,同時也降低壓降。比表面積并不是越大越好,也需要考慮氣流壓降的因素,需要有實際的工程運用價值,規(guī)整
蜂窩陶瓷蓄熱體的氣孔尺寸根據(jù)幾十年的實際工程運用經(jīng)驗,形成了常規(guī)的50cpsi(每平方英寸上的孔數(shù))規(guī)格,目前較為常規(guī)的單塊蓄熱體尺寸為150*150*150mm或者150*150*300mm的正方體或長方體型。在150邊長上開有40個左右小孔,氣流壓降控制在1500pa/米左右,若將孔數(shù)擴大到400cpsi,150邊長上有120個孔,比表面積增加了2.5倍左右,但蓄熱體的壓降則到8000pa/米以上(此處壓降對比都在相同的標況面風速1.2Nm/s條件下進行的),工程上缺少實際運用的可能性。運用較為成熟,高,效果好的,經(jīng)過多年實踐,普遍為150mm邊長有40個孔的蓄熱體,兼顧了經(jīng)濟型,成品率,效果等多個方面。
關于高工作溫度,由于其Al2O3的含量較低,其產(chǎn)品其實達不到宣傳的高工作溫度,藍太克公司會特別告知蓄熱體正常運行溫度不要超過950℃。
蜂窩陶瓷蓄熱體從開發(fā)出來即面臨堵孔的問題,藍太克公司開發(fā)的一款賽格蒙分層式蓄熱體可以較好的解決部分堵孔的問題,工程實踐中具有非常好的效果。運用多的為SHC-40規(guī)格,成為RTO蓄熱體的主流產(chǎn)品。其它規(guī)整蓄熱體也以40孔為主要的RTO用蓄熱體。
在陸震維編撰的《廢氣凈化技術》一書中,引用了德國人H.Hausen所做的數(shù)學模型,將蓄熱體的傳熱計算,轉(zhuǎn)換成換熱器的模型進行計算。其前提假定原理是一股氣體,在冷周期中吸收的熱量,與另一股氣體,在熱周期中釋放的熱量相等。當無限的經(jīng)常切換的限情況下,則熱效率與相同大小的間壁式換熱器一樣,當切換時間越長,熱效率則也越低。
目前對RTO的熱效率大多是按換熱器的溫度效率來計算。蓄熱體需用的量的計算過程如下:
a.根據(jù)蓄熱體的規(guī)格參數(shù),計算出比較面積m2/m3;b.設定所需要的熱效率,比如95%;c.設定爐膛溫度,如780℃;d.設定廢氣溫度,如25℃;e.設定廢氣風量,設置進入蓄熱式的風速;
f.根據(jù)熱效率公式,可得到出蓄熱式的溫度to;g.根據(jù)對流換熱系數(shù)公式,計算出換熱系數(shù)α;h.分別計算廢氣進出蓄熱體以及煙氣進出蓄熱體的換熱系數(shù),并且考慮爐膛內(nèi)熱輻射影響的換熱系數(shù),參考《傳熱學》,參考
王秉銓編撰《工業(yè)爐設計手冊》中,對流換熱器的的綜合換熱系數(shù)的計算公式。i.計算周期內(nèi)蓄熱體吸熱的熱量,及放熱的熱量,即進出蓄熱體的氣體的溫差的,選取數(shù)值高的Q。
j.根據(jù)蓄熱體的比
表面積,可得出蓄熱體體積,參照蓄熱體的單塊尺寸,根據(jù)設計的廢氣進蓄熱體的風速,可計算出,蓄熱體的迎風面面積,則可得出蓄熱體的堆高度。此處需要注意的是,通過公式計算出的換熱面積
A,包含了冷卻面積和加熱面積兩部分,所以計算蓄熱體用量時,只需要一半即可。因為蓄熱體蓄熱和放熱分別在2個室體內(nèi)進行。k.關于陶瓷蓄熱體對層的流體壓損,參考陸震維的《廢氣的凈化技術》一書,有詳細的計算過程,這里不做過多闡