低热值煤气在食品工业上的应用
李玉霞 姜友谊
（河南蓝天集团股份有限公司 燃气公司 驻马店）
（郑州中诚燃烧机工程技术有限公司 郑州市）
摘 要：介绍了低热值煤气与燃气红外线辐射燃烧技术的结合应用
关键词：低热值；煤气；食品工业；应用
一、 概述
所谓低热值煤气是指单位体积燃气的发热量低，一般指发热量在3000×4.18KJ/m3以下，如水煤气（发热量约2400×4.18KJ/m3）、发生炉煤气（发热量约1250×4.18KJ/m3）、高炉煤气（发热量约800×4.18KJ/m3）。成为低热值煤气的主要原因是煤气中含有较多的CO2、N2等不活性成分。因此供给同样的热量所必需的燃料气体的体积变的很大。此外，含多量不活性气体的煤气着火性差，火焰稳定性也不好。
长期的实践使我们知道着火困难、火焰不稳定就会导致在燃烧过程中产生回火、断火等，甚至发生危险事故。但是在我国目前情况下许多地方的低热值煤气又非常普遍，成本也很底，利用好这些低热值煤气非常符合实际情况。所以，这就促使我们通过研究与之相适应的、高效的燃烧技术，来突破解决低热值煤气的燃烧应用，以实现安全、高效的使用低热值煤气。通过我们近两年来的研究与实践，我们初步实现了低热值煤气在食品工业、金属铸造等领域的安全应用。这里对我们实践的初步经验进行总结，希望对相关同行有所帮助，也期望得到大家对不足之处批评指正。
二、 食品工业上的应用
改革开放以来，国内各行各业都得到了高速发展，尤其是食品工业，在国内粮食充足、人民生活达到温饱以后，对食品的品种及质量，要求不断更新和提高，为食品工业大发展提供了巨大而广阔的市场空间。
（一）食品工业的用热方法
我们了解到，食品工业的工艺用热方式，主要是在食品生产过程中，对其半成品进行加热、烘烤和消毒。这里分两个方面：一是使食品由生变熟，二是达到卫生消毒的标准要求。
从热源的角度分类，主要途径有两种：1.用电获取热源。这种方式生产成本高，而且我国的电力供应尚属发展阶段，在从过去一直到未来较长一段时期内，电价仍属不断提高的趋势，普及应用会受到较大制约；2.采用燃气供热。这种方法成本较低，价格比较稳定，许多低热值煤气可以利用，更重要的一点是近一两年燃气是我国飞速发展、高速普及的项目，随着西气东输工程投入使用，将非常适宜大量普及应用。可以预见今后燃气将会成为包括食品工业在内的许多行业用热的主要途径。
（二）低热值煤气与燃气红外线辐射技术的结合改造
1、 燃气红外线辐射燃烧原理
燃气红外线辐射技术一般使用的气源是热值高于20000×4.18KJ/m3的石油液化气。液化气的特征是着火性及火焰稳定性非常好。而低热值煤气在这两方面都不具备，如何利用低热值煤气与燃气红外线辐射技术，必须从这种燃烧技术的燃烧与控制方式两方面进行改进。首先我们分析一下燃气红外线辐射技术的燃烧方式：
燃气通过一定压力从喷嘴进入引射器的入口，同时卷吸入一定的助燃空气，在引射器内充分混合进入导流板及壳体内腔，最后通过（经精确测算与实验制成的）曲面多孔陶瓷燃烧辐射区，遇外界强力火源着火燃烧，火焰迅速遍及整个表面，约几分钟后，燃烧移至贴近外表面2mm的焰道内。此时浅蓝色火焰消失，表面灼热，颜色赤红，达到稳定燃烧。此刻表面温度达到800-1400℃，辐射波长主要为2--6mm的短、中波红外线。这个区间的波具有能量集中，热效应显著等特点。当被加热食品受到红外线辐射时，其分子振动频率与红外线频率相等，吸收红外线辐射能量，引起分子和原子强烈共振，使被加热食品加热达到工艺要求。
燃气红外线辐射燃烧器，燃烧过程中有以下几个特点：
（1）实现了燃气与空气的规定比例混合；
（2）燃烧焰道的容积热很高，使混合气体到达燃烧区后瞬间燃尽；
（3）火焰非常短，甚至看不到火焰；
（4）红外线辐射加热，无须中间传媒，不接触被加热食品；
（5）热效率非常高；不会二次（接触）污染。
2、 低热值煤气结合燃气红外线辐射技术的应用
结合燃气红外线辐射技术与低热值煤气的特征，我们采取了以下技术措施：
（1） 精确制定燃气与空气混合比例；
（2） 缩小陶板孔径，增加单位面积空数；
（3） 强力点火，实时检测。
从燃烧原理看，应减少空气吸入量，加大煤气送入量，相对增加可燃成分含量；
从燃烧方式看，要克服低热值煤气着火性差的特点，一要减少单孔通气量，二必须使用强力点火，使用自动高压电极火花点火。另一方面要解决低热值煤气易断火的缺点，应从控制角度着手，必须对火焰进行实时检测，如果断火必须立即切断气源，以保证安全。这几个方面结合起来就能有效保证低热值煤气燃烧的安全、稳定。所以我们认为安全有效利用低热值煤气必须与智能燃烧控制技术相结合，才能安全、高效使其发挥最大效能。 
