低熱值煤氣在食品工業上的應用
李玉霞 姜友誼
（河南藍天集團股份有限公司 燃氣公司 駐馬店）
（鄭州中誠燃燒機工程技術有限公司 鄭州市）
摘 要：介紹了低熱值煤氣與燃氣紅外線輻射燃燒技術的結合應用
關鍵詞：低熱值；煤氣；食品工業；應用
一、 概述
所謂低熱值煤氣是指單位體積燃氣的發熱量低，一般指發熱量在3000×4.18KJ/m3以下，如水煤氣（發熱量約2400×4.18KJ/m3）、發生爐煤氣（發熱量約1250×4.18KJ/m3）、高爐煤氣（發熱量約800×4.18KJ/m3）。成為低熱值煤氣的主要原因是煤氣中含有較多的CO2、N2等不活性成分。因此供給同樣的熱量所必需的燃料氣體的體積變的很大。此外，含多量不活性氣體的煤氣著火性差，火焰穩定性也不好。
長期的實踐使我們知道著火困難、火焰不穩定就會導致在燃燒過程中產生回火、斷火等，甚至發生危險事故。但是在我國目前情況下許多地方的低熱值煤氣又非常普遍，成本也很底，利用好這些低熱值煤氣非常符合實際情況。所以，這就促使我們通過研究與之相適應的、高效的燃燒技術，來突破解決低熱值煤氣的燃燒應用，以實現安全、高效的使用低熱值煤氣。通過我們近兩年來的研究與實踐，我們初步實現了低熱值煤氣在食品工業、金屬鑄造等領域的安全應用。這里對我們實踐的初步經驗進行總結，希望對相關同行有所幫助，也期望得到大家對不足之處批評指正。
二、 食品工業上的應用
改革開放以來，國內各行各業都得到了高速發展，尤其是食品工業，在國內糧食充足、人民生活達到溫飽以后，對食品的品種及質量，要求不斷更新和提高，為食品工業大發展提供了巨大而廣闊的市場空間。
（一）食品工業的用熱方法
我們了解到，食品工業的工藝用熱方式，主要是在食品生產過程中，對其半成品進行加熱、烘烤和消毒。這里分兩個方面：一是使食品由生變熟，二是達到衛生消毒的標準要求。
從熱源的角度分類，主要途徑有兩種：1.用電獲取熱源。這種方式生產成本高，而且我國的電力供應尚屬發展階段，在從過去一直到未來較長一段時期內，電價仍屬不斷提高的趨勢，普及應用會受到較大制約；2.采用燃氣供熱。這種方法成本較低，價格比較穩定，許多低熱值煤氣可以利用，更重要的一點是近一兩年燃氣是我國飛速發展、高速普及的項目，隨著西氣東輸工程投入使用，將非常適宜大量普及應用。可以預見今后燃氣將會成為包括食品工業在內的許多行業用熱的主要途徑。
（二）低熱值煤氣與燃氣紅外線輻射技術的結合改造
1、 燃氣紅外線輻射燃燒原理
燃氣紅外線輻射技術一般使用的氣源是熱值高于20000×4.18KJ/m3的石油液化氣。液化氣的特征是著火性及火焰穩定性非常好。而低熱值煤氣在這兩方面都不具備，如何利用低熱值煤氣與燃氣紅外線輻射技術，必須從這種燃燒技術的燃燒與控制方式兩方面進行改進。首先我們分析一下燃氣紅外線輻射技術的燃燒方式：
燃氣通過一定壓力從噴嘴進入引射器的入口，同時卷吸入一定的助燃空氣，在引射器內充分混合進入導流板及殼體內腔，最后通過（經精確測算與實驗制成的）曲面多孔陶瓷燃燒輻射區，遇外界強力火源著火燃燒，火焰迅速遍及整個表面，約幾分鐘后，燃燒移至貼近外表面2mm的焰道內。此時淺藍色火焰消失，表面灼熱，顏色赤紅，達到穩定燃燒。此刻表面溫度達到800-1400℃，輻射波長主要為2--6mm的短、中波紅外線。這個區間的波具有能量集中，熱效應顯著等特點。當被加熱食品受到紅外線輻射時，其分子振動頻率與紅外線頻率相等，吸收紅外線輻射能量，引起分子和原子強烈共振，使被加熱食品加熱達到工藝要求。
燃氣紅外線輻射燃燒器，燃燒過程中有以下幾個特點：
（1）實現了燃氣與空氣的規定比例混合；
（2）燃燒焰道的容積熱很高，使混合氣體到達燃燒區后瞬間燃盡；
（3）火焰非常短，甚至看不到火焰；
（4）紅外線輻射加熱，無須中間傳媒，不接觸被加熱食品；
（5）熱效率非常高；不會二次（接觸）污染。
2、 低熱值煤氣結合燃氣紅外線輻射技術的應用
結合燃氣紅外線輻射技術與低熱值煤氣的特征，我們采取了以下技術措施：
（1） 精確制定燃氣與空氣混合比例；
（2） 縮小陶板孔徑，增加單位面積空數；
（3） 強力點火，實時檢測。
從燃燒原理看，應減少空氣吸入量，加大煤氣送入量，相對增加可燃成分含量；
從燃燒方式看，要克服低熱值煤氣著火性差的特點，一要減少單孔通氣量，二必須使用強力點火，使用自動高壓電極火花點火。另一方面要解決低熱值煤氣易斷火的缺點，應從控制角度著手，必須對火焰進行實時檢測，如果斷火必須立即切斷氣源，以保證安全。這幾個方面結合起來就能有效保證低熱值煤氣燃燒的安全、穩定。所以我們認為安全有效利用低熱值煤氣必須與智能燃燒控制技術相結合，才能安全、高效使其發揮最大效能。 
