燃氣應用的新發展

時間：2024-04-26 03:47:12 理工畢業論文我要投稿

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燃氣應用的新發展

1燃氣紅外輻射加熱技術

1．1引言

紅外輻射，俗稱紅外線，是一種電磁波。它和可見光、紫外線、x射線以及微波、無線電一樣既具有波動性又具有粒子性，傳播速度約為3x108米／秒，可以在真空中傳播，也可以在介質中傳播，具有直射、折射、反射、干涉、衍射等物理現象。它們之間的區別僅在于波長(或頻率)不同�？梢姽獾牟ㄩL范圍約為0．38—0．75微米，紅外輻射的波長范圍約為0．75—1000微米，波長大于1000微米的為微波和無線電電波。通過三棱鏡可以把可見光分成為紫、藍、青、綠、黃、橙、紅七種顏色，而紅外輻射的波長比紅光的波長還長，即在光譜的紅色端以外，所以稱之為紅外線，人們的視覺感覺不到它。

燃氣與其燃燒所需的空氣全部預混以后，在一定條件下進行無焰燃燒，可以直接產生紅外輻射用于各種加熱過程。

燃氣紅外加熱技術在工業和民用燃燒設備中得到了廣泛的應用。實踐證明它比傳統的對流加熱具有投資省、啟動快、效率高、污染少等優點。經過特殊設計的紅外輻射器還能夠發射出波長較長的遠紅外輻射，對某些物體更有效地加熱，進一步節約能源。

常用的燃氣輻射器有金屬網輻射器和多孔陶瓷板輻射器兩種。目前國際上大力發展各種優質多孔陶瓷板燃氣輻射器，它具有燃燒均勻、輻射波波長較長和不易回火等優點。同濟大學燃氣紅外研究所采用一種全新的干法成型工藝，研究成功了x型復合層多孔陶瓷板燃氣輻射器。

1．2X型多孔陶瓷板燃氣輻射器的研究

X型復合層多孔陶瓷板燃氣輻射器有以下主要結構特點：

(1)具有高發射率表面層

多孔陶瓷板燃氣輻射器在正常工作時其表面溫度為800—850oC，在這種溫度下其主要的輻射能量波長為2—6微米。然而，普通陶瓷在這一波段內的發射率卻是很低的(見圖2，c)。為了提高輻射器的輻射能力，我們研究了一種高發射率材料，作為復合層多孔陶瓷板的表面層。它具有廣譜高發射率的特點(見圖2，b)，從而彌了陶瓷的缺點，使輻射能力提高。X型復合層多孔陶瓷板采用干壓法成型工藝，基板和表面層在模具中一次壓成，人窯后一起燒結，結合牢固不會脫落。與熱壓鑄成型法相比，干壓法不需要石蠟和制蠟餅工序，不需埋燒脫蠟過程，縮短了燒成周期，并大大提高了窯位的利用率。據估算，用新的干壓法工藝制造多孔陶瓷板，其原材料、輔助材料和能源的消耗約為熱壓鑄法工藝的1／2左右。

(2)機械強度和抗熱震性能較好

通過對基板材料配方、粉體制備與燒結工藝等反復研究和改進，提高了多孔陶瓷板的械械強度。又由于降低了熱膨脹系數，其抗熱震性能較好，能長期承受冷、熱急變而不破壞。

表1所示多孔陶瓷板的物理性能。從表中可以看出，用干壓法成型的多孔陶瓷板密度較低，而抗折強度和熱膨脹系數都優于國外同類產品的指標.

(3)燃燒穩定性和燃燒完全度好

對X型復合層多孔陶瓷板燃氣輻射器(新型輻射器)和市售的多孔陶瓷板燃氣輻射器的極限熱強度進行測試，其結果列于表2。從表中可見x型復合層多孔陶瓷板燃氣輻射器的極限熱強度較高，也即燃燒的穩定范圍較大。

燃燒完全度可用煙氣中一氧化碳的濃度來衡量。對復合層多孔陶瓷板進行燃燒試驗，其結果列于表3.將煙氣中一氧化碳Co的濃度(表示換算到a＝1的一氧化碳濃度)和多孔陶瓷板的表面溫度to(oC)繪成曲線表示于圖3，可以看出，額定負荷下(11kcal／cm2·h)煙氣中Co低于40pPm；當熱負荷在額定值的 20％范圍內波動時，C0在100pPm以下。總的來說，一氧化碳排放量是很低的。

從以上研究和試驗結果表明，X型復合層多孔陶瓷板機械強度較高，而熱膨脹系數較小，因此使用性能好。用它做成的x型多孔陶瓷板燃氣輻射器燃燒穩定，排煙中的C0含量較普通燃燒器大為降低，是一種清潔的綠色燃燒裝置。

1．3多孔陶瓷板燃氣輻射器的應用

燃氣紅外輻射器在各種干燥工藝上得到了廣泛的應用。實踐已經證明，燃氣紅外輻射器發出的輻射波長較長，使一些被加熱的物容易吸收，因此已在許多工藝中得到采用，如：

1、紡織、印染工業中的脫水和樹脂等浸漬物的干燥；

2、油漆、油墨或涂層的烘干；

3、蓄電池的鉛板的預烘；

4、陶瓷生產的烘干過程；

5、石棉石棉水泥瓦的烘干；

6、紙張和膠合板的干燥；

7、其它。

除了工業干燥以外，紅外輻射器用于食品烘焙也是非常合適的。許多食品采用燃氣紅外輻射烘烤不僅可以加快烘烤速度，而且色、香、味都比較好。因此現代的家用灶和商業灶里，安裝了各式各樣的燃氣紅外輻射器。

燃氣紅外輻射器也廣泛用于大空間采暖。輻射采暖不必加熱室內空氣，熱量直接被墻壁、天花板、地板等固體表面吸收，人在采暖房間里得到了取暖器和四周維護物的輻射，感覺比較舒適。此時室內空氣可以比對流采暖時低5—10oC，大大節約了熱能，而燃氣輻射采暖的初投資和運行費用比對流采暖系統低得多。