燃气红外辐射加热技术

燃气红外辐射加热技术

1燃气叮其燃烧所需的空气全部预混以后，在肯定条件下进行无焰燃烧，可以直接产生红外辎射用于各种加热过程。

燃气红外加热技术在工业和民用燃烧设施中得到了广泛的应用。实践证明它比传统的对流加热具有投资省、启动快、效率高、

污染少等优点。经过特殊设计的红外辐射器还能够放射出波长较长的远红外和射，对某些物体更有效地加热，进一步节省能源。

常用的燃气辐射器有金属网辐射器和多孔陶瓷板辐射器两种。目前国际上大力进展各种优质多孔陶瓷板燃气辐射器，它具有

燃烧匀称、辐射波波长较长和不易回火等优点。同济高校燃气红外讨论所采纳一种全新的干法成型工艺，讨诒胜利了X型复合

层多孔陶瓷板燃气辐射器。

1.2X型多孔陶瓷板燃气辐射器的讨论

X型复合层多孔陶瓷板燃气辐射器有以下主要结构特点：

(1)具有高放射率表面层

多孔陶瓷板燃气辐射器在正常工作时其表面温度为80085CTC,在这种温度下其主要的辐射能量波长为26微米。然而，

一般陶瓷在这〜波段内的放射率却是很低的(见图2,c)。为了提高辐射器的辐射力量，我们讨论了一•种高放射率材料，作为复

合层多孔陶瓷板的表面层。它具有广谱高放射率的特点(见图2,b),从而弥了陶瓷的缺点，使粕射力量提高。X型复合层多孔

陶瓷板采纳干压法成型工艺，基板和表面层在模具中•次压成，人窑后•越烧结，结合坚固不会脱落。与热压铸成型法相比，

干压法不需要石蜡和制蜡饼工序，不需埋烧脱蜡过程，缩短了烧成周期，并大大提高了窑位的采用率。据估算，用新的干压法

工艺制造多孔陶瓷板，其原材料、帮助材料和能源的消耗约为热压铸法工艺的1/2左右。

(2)机械强度和抗热震性能较好

通过对基板材料配方、粉体制备与烧结工艺等反复讨论和改进，提高了多孔陶瓮板的械械强度。又山于降低了热膨胀系数，

其抗热震性能较好，能长期承受冷、热急变而不破坏。

表1所示多孔陶瓷板的物理性能。从表中可以看出，用干压法成型的多孔陶瓷板密度较低，而抗折强度和热膨胀系数都优于

国夕•同类产品的指标.

(3)燃烧稳定性和燃烧完全度好

对X型复合层多孔陶瓷板燃气辐射器(新型藕射器)和市售的多孔陶瓷板热气辐射器的极限热强度进行测试，其结果列于表2。

从表中可见x型复合层多孔陶瓷板燃气辐射器的极限热强度较高，也即燃烧的稳定范围较大。

两解燃气辐射器的极限热

燃烧完全度可用烟气中一氧化碳的浓度来衡量。对受合层多孔陶瓷板进行燃烧试验，其结果列于表3.将烟气中一氧化碳Co

的浓度(表示换算到a=l的一氧化碳浓度)和多孔陶瓷板的表面温度io(“C)绘成曲线表示于图3,可以看出，制定负荷下(llkcal

/cn?-h)烟气中Co低于40Ppm；当热负荷在额定位的+20%范围内波动时，C0在lOOpPm以下。总的来说，一氧化碳排放量是

很低的。

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RiI“暮度的4*气中kH

从以上讨论和试验结果表明，X型复合层多孔陶瓷板机械强度较高，而热膨张系数较小，因此使用性能好。用它做成的x型

多孔陶瓷板燃气辐射器燃烧稳定，排烟中的CO含量较一般燃烧器大为降低，是一种清洁的绿色燃烧装置。

1.3多孔陶瓷板燃气辐射器的应用

燃气红外辐射器在各种干燥工艺上得到了广泛的应用。实践已经证明，燃气红外辐射器发出的辐射波长较长，使一些被加热

的物简单汲取，因此已在很多工艺中得到采纳，如：

1、纺织、印染工业中的脱水和树脂等浸渍物的干燥；

2、油漆、油墨或涂层的烘干；

3.蓄电池的铅板的预烘।

4、陶瓷生产的烘干过程；

5、石棉石棉水泥瓦的烘干：

6、纸张和胶合板的干燥：

7、其它。

除「工业干燥以外，红外辐射器用于食品烘焙也是特别合适的。很多食品采纳燃气红外辐射烘烤不仅可以加快烘烤速度，而

且色、香、味都比较好。因此现代的家用灶和商业灶里.，安装了各式各样的燃气红外辎射器。

燃气红外辐射器也广泛用于大空间采暖。辐射采暖不必加热室内空气，热量直接被墙壁、天花板、地板等固体表面汲取，人

在采暖房间里得到了取暖器和四周维护物的辐射，感觉比较舒适。此时室内空气可以比对流采暖时低5—1019,大大节省了热

能，面燃气轴射采暖的初投资和运行费用比对流泯暖系统他得多。

下面以上海灯芯绒厂印染车间予烘工段采纳自然气辐射器的实例分析其合理性。

⑴经济性分析

初投资一采纳电加热板和燃气辐射器，造价基本相同，6万元

运行费一预烘工段加热功率为288千瓦

(a)用电成本:288千瓦x0.73元/千瓦•时=21()元/时

(b)用自然气成本：

选用RFT—3.0的短形自然气翘射器，96只：

每只辐射曙耗气量为0.3米3/时：

总用气量为96x0.3=28.8米、八寸：

自然气单价为2.1元/米3

用气成本为28.8米3/时x2.1元/米占60.5元/时：

两种方案比较结果：用电加热预烘的运行成本为自然气红外线的3.47倍。

(2)环境污染程度

♦•I两种方案对环境的污染程度

污染物C02CH4SO2\()、\()CCO

天然气IIIIII

电加热4.123.825144.234.17111.6

分析结果表明采纳自然气辐射器是比电加热板合理得多.

2燃气空调的进展

2.I进展燃气空调的有利条件

近几年各大城市和中、小城市建了很多高楼，绝大多数采纳电力驱动的空调，以燃气为能源的汲取式空调虽已开头进展，但

所占比例甚小。

从国外状况来看，美、日等国特别重视燃气空调的讨论叮开发，在大型高层建筑中燃气空调所占比例正在不断地增加。采纳

燃气空调不仅可以缓和夏季的用电高峰、填补夏季的用气低谷，还可以削减一次能源的消钳，削减对环境的污染。

我们国家进展燃气空调也已经具备有利的条件：

（1）燃气资源丰富自然气正从西北、西南向东输送。

液化自然气从国外引进的笫一个项目已经确定，其次个项目也开头论证。

代自然气的数量不断增加。液化气和空气按各占50%比例混合后，用管道输送，今后可直接转换成自然气供应。（2）电

力负荷高峰和燃气负荷低谷有待平衡

S市电力负荷、燃气负荷的三年统计资料列于图4

（3）环境爱护已成为政府和百姓的共同要求

能源消费是环境污染的主要来源。

按得到单位热量消耗•次能源的污染物排放量进行比较，各种能源使用时的排放系数见表5。可以看到，燃煤所排放的污染

物最多，使用自然气排放的污染物最少。而使用电能时，由于火力发电的一次能源采用率仅为0.33,其污染物排放系数高达

燃烘、燃油时的三倍。因此，从爱护环境的角度动身，必需转变目前以燃煤和电力为主的能源结构，进展燃气空调是今后的一

个方向。

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以上三种系统中，汲取式系统已为人们所熟识，具有设施投资较少、运行工质对环境无害以及维护便利、无噪声等优点。国

内产品质量也不错，因而使用较多。其缺点是制冷性能系统COP较低，一般为0.8-1.2。

热——电联产系统是一种全能系统，发电效率为15—35%,综合效率为80%,发电规模可从20kw的小容量到2000kw中容

量。用燃气轮机时可大到10万kw,但初投资较大。

压缩式系统能量采用率较高，装机容量适合于一般高层建筑，韧投资不大，对于自然气即将来临的地区走一种比较节能的

冷、热源方案值得推举。

各种制冷机组的一次能耗比较。

以单台机组的冷量为1l63kw（100万kcal/h）,依据常用产品样本的额定工况卜.的数据，可以进行冷水机组的能耗比较。

从图6中可以看出，离心式制冷机的一次能耗为97.3kg/h（标煤耗），螺杆式机组的能耗与离心式的基本和当，热泵能耗为

1.49倍,蒸汽汲取式为1.8—2.2倍,直燃式则分别为其1.56倍（燃气）和1.46倍（油）。

离心式和螺杆式制冷机由于压缩机的转速高，压缩比大，理论COP值大，相同制冷量下，所需的轴功率小；而汲取式制冷

机组的COP值较小，所需的一次能源量较大；蒸汽双效汲取式机组由于存在锅炉房供热损失的问题，因此其能耗比直燃式机组

还要大，不过汲取式机组的用电负荷很小；对于热泵机组，虽然同样采纳堞杆式压缩机，空气热源泵的COP仅3.7,单位冷

量耗功为0.2kw/kw.

与其它方式相比，自然气发动机驱动的压缩式制冷机的一次能耗最少。其初投资比一般电空调有所增加，但因其运行费用

低，在2—3年内便可回收多付的设施费。

燃气发动机驱动的制冷机具有以下优点：

(1)能源采用率高，发动机废热可加以采用，特殊是直接驱动热泵时，输入100%,其出力可达150-170%。目前使用较多的

是燃气直接驱动的螺杆式