過去的蓄熱爐都用柵格結構的耐火磚砌成,如冶金工業、玻璃工業中常見的熱風爐。目前這種蓄熱體早已淘汰。近代蓄熱體都採用陶瓷材料,並做成蟬窩狀結構藉以提高熱效率和降低氣體通過時的流動阻力。在rto裝置的蓄熱室中,常放置陶瓷材料製成的蓄熱填充物,主要型別有散堆填料(顆粒填料,例如矩鞍環)和規整填料(例如蜂窩填料和板波紋填料)兩大類。常見的陶瓷蓄熱體形狀有球狀鞍環狀、管狀、多層板片(或波紋板)和蜂窩狀。蜂窩陶瓷蓄熱體按孔口的形狀又可分為圓形、三角形、四邊形和六邊形等。
評價蓄熱體的優劣,主要是其熱效率和氣流通過時的壓力損失,而這方面又與蓄熱體的結構形狀、尺寸大小和材質(熱容,熱導率,輻射率)有關。
目前,rto裝置中常用的陶瓷蓄熱體有如下幾類。
(1)陶瓷矩鞍環填料陶瓷矩鞍環填料是化工、石油工業中用於傳質過程的傳統塔填料。因為陶瓷矩鞍環價廉,而且能滿足蓄熱燃燒淨化有機廢氣的工藝要求,所以目前在許多rto裝置中還在應用。陶瓷矩鞍環及其幾何特性如圖1和表1所示。圖1(a)是常見的陶瓷矩鞍環,在rto中比其他陶瓷散堆填料用得最多;新型陶瓷矩鞍環,比原矩鞍環上多了一條筋,從而增加了比表面積和機械強度,而且還可進一步避免填料間的相互疊套。
在陶瓷矩鞍環這種散堆填料的情況下,所用的蓄熱材料對換熱效率是起決定性作用的。此外,由於顆粒填料在床層中的排列具有明顯的三維空間序列,所以氣體通過床層的流動呈湍流狀態。氣體在蓄熱室中周期性地反向流動,使蓄熱體不斷交替地加熱和冷卻,因而在一定程度上,氣流通過床層時並非均勻分布,床層的中心區域未必真正參與熱交換。按照經驗,對於一定尺寸的每立方公尺陶瓷矩鞍環,有個相應的有效換熱面積。陶瓷矩鞍環與規整填料相比,其主要優點是**低廉,但缺點是阻力比規整填料大,而且填料邊緣容易破碎而造成床層空隙被堵塞,從而會使床層阻力更大和降低了使用壽命。按照工業應用的一般經驗,如rto裝置中用lin(25.4mm)陶瓷矩鞍環作為蓄熱體,則為了達到95%的熱效率需要8~9ft(2.44~2.74m)的床層高度,切換時間為2minl10。
(2)ty-pak和 hex-pak填料,已成功地用於rto裝置中。 ty-pak填料的形狀如圖2(a)所示。這種填料設計成扁平狀的優點是:當填料散堆時,每個填料始終呈平鋪狀相互重疊,從而使整個床層結構具有規整填料的特徵,即氣流分布較為均勻,可防止溝流;同時這填料結構比般填料具有較髙的強度。試驗表明,在相同熱效率情況下,與1in矩鞍環相比壓降低28%,即每年大約可節省操作費用20%。
除 ty-pak型別外,如圖2(b)所示,還開發了 hex-pak型別的蓄熱體來滿足不同的要求。 hex-pak與1.5in(38mm)矩鞍環相比,不僅防堵效能好,而且壓降可降低25%~30%。因為 hex pak蓄熱體可以整砌,所以其效能接近規整填料或與蜂窩填料相當。
夾角有多大
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