助燃空氣取自環境(室溫-20℃~40℃),通過熱交換器預先加熱助燃空氣。預熱空氣與燃料混合燃燒可有效節約燃料(約3.9%/100℃)及降低碳排放。
工作原理
空氣預熱燃燒器的工作原理與一般全自動鼓風式燃油、燃氣或油/氣二用燃燒器相同,其區別在於利用煙氣(廢氣)餘熱預先加熱助燃空氣。典型空氣預熱燃燒器的助燃空氣溫度範圍從50℃至250℃,個別情況可以>300℃。
助燃空氣密度隨著溫度的提升而降低,空氣預熱燃燒器的空氣/燃料流量比例與一般鼓風式(室溫)燃燒器是不同的。
具體用途
空氣預熱燃燒器通常用於民用或工業用熱力設備,例如鍋爐、空調機組、熔爐、退火爐及除濕、乾燥、熱處理、定型等..設備。
若該設備煙氣(廢氣)排放的溫度越高,通過熱交換器可提供更高溫的助燃空氣,可以節約更多燃料。
結構
空氣預熱燃燒器包含下列主要組件:
1. 鼓風裝置:
主要包含鼓風機(由電動機直接或間接驅動)、變頻器、風量調節機構及鼓風確認裝置。
2. 燃料輸送裝置:
2.1 燃油部份:主要包含過濾器、輸油泵、穩壓裝置、加熱系統(只用於高黏度燃料油)、安全切斷閥、流量調節閥、連線管道及壓力計。
2.2.燃氣部份:主要包含過濾器、穩壓裝置、安全切斷閥、氣閥檢漏系統、流量調節閥、連線管道及壓力計。
3. 燃燒頭(高溫區):
主要包含火焰管、燃油管及霧化噴嘴、燃氣管及燃氣噴嘴、點火電極及穩焰裝置。
燃燒頭按預熱空氣溫度設計,按運行條件配套保溫/隔熱及安全裝置。
4. 自動控制箱:
主要包含燃燒程式控制器及火焰監測(熄火保護)裝置、負荷調節控制器、點火變壓器及繼電器、開關、指示燈等電氣控制元件。
節能、環保
一般鼓風式燃油、燃氣燃燒器的助燃空氣取自環境(室溫)與燃料混合後燃燒的溫度>1000℃,用於加熱熱能設備內的介質。燃燒後產生高溫煙氣(廢氣)經煙囪排放到大氣,污染環境。
例如:
1.蒸汽鍋爐:介質溫度~160℃;煙氣溫度~220℃
2.導熱油爐(熱媒鍋爐):介質溫度~300℃;煙氣溫度~380℃
這類設備的煙氣(廢氣)排放大量熱能,有效的熱能回收方案可節約能源。
在該類設備的煙氣出口安裝煙氣/空氣熱交換器,一方面降低排煙溫度,另一方面提升助燃空氣溫度。使用空氣預熱燃燒器可以節約燃料。
效益計算範例:
設備種類 | 蒸汽鍋爐 | 導熱油爐 | |
燃料 | 天然氣 | 天然氣 | |
煙氣溫度 | ℃ | 220 | 380 |
環境溫度 | ℃ | 20 | 20 |
助燃(預熱)空氣溫度 | ℃ | 120 | 200 |
助燃空氣升溫 | ℃ | 100 | 180 |
運行助燃空氣計量(λ=1.15) | (kg/hr)/kW | 1.419 | 1.419 |
空氣比熱(約數) | (kJ/kg)/ ℃ | 1.005 | 1.005 |
節省燃料 | (kJ/hr)/kW | 142.61 | 256.70 |
節省燃料 | kW/kW | 0.0396 | 0.0713 |
節省燃料 | % | 3.96 | 7.13 |
以上只是空氣預熱燃燒器的典型範例,相同原理可套用在無數的熱能設備。
助燃空氣溫度每提高100℃,可以節省燃料約3.9%,同時減小碳排放(按燃燒天然氣計算)約0.05(kg/hr)/(℃-MW)。