火之加热应用.pdf

火 之 加 熱 應 用 燃燒過程釋出化學能而形成的燃燒熱，可轉換成為功輸 出，藉以產生電力或動力，也可直接將其做為加熱製程的 熱源。常見的加熱應用在家庭能源方面，包括瓦斯爐、熱 水器、烤爐、蒸汽式暖氣設備、壁爐中木材燃燒生熱、控 窯和烤肉等，都是大家耳熟能詳的實例；在工業製程方 面，則涵蓋煉鋼、煉鐵、製玻、石灰、造磚、窯燒等製程， 還有提煉原油和煤炭液化、氣化等工業製程，皆利用燃燒 放熱來做為熱源。 日常生活使用的瓦斯熱 水器（或瓦斯爐） ，其原 理與本生燈類似，係利 用瓦斯燃料從噴嘴噴出 以產生內外壓力差，進 而將空氣吸入混合管中 與燃料混合（此相當於 預先混入一次空氣）；燃 料空氣預混氣經點燃 後，形成多管（或多環） 的部份預混噴流火焰， 燃料的化學能由燃燒火 焰釋出且轉換成熱能， 再藉以進行加熱過程。 常見瓦斯爐的結構大致上可分成控制器（包含燃料調節 閥、噴嘴和點火器） 、空氣調節閥、混合管、爐頭和爐蓋 （或焰孔）五大部份。瓦斯爐的設計參數，包括：瓦斯供 應壓力、吸入空氣與瓦斯的混合比例、瓦斯爐噴嘴口徑大 小、爐頭焰孔口徑大小、爐頭焰孔出口流速、焰孔間距、 瓦斯焰孔和加熱面之間距、以及火焰間的相互作用等，對 整體火焰的燃燒特性皆有顯著的影響，也直接關係著加熱 效率的高低。 1 焰孔 爐頭 點火器 混合管 二次空氣調節閥 燃料調節閥 一次空氣入口 瓦斯爐或瓦斯熱水器因在家 庭中使用，需要進一步考量使 用的安全性，諸如：火焰的穩 定性（火焰浮火、回火和吹 離），以及燃燒污染物的適當 控制，尤其是一氧化碳和氮氧 化物的排放率。 適當的空氣與瓦斯混合比例使得 瓦斯爐火焰呈現藍色的穩定火 焰，由於燃燒完全，可大量降低一氧化碳的排放。 在工業製程方面，各行業的燃燒過程所消耗的能源比例相 當高，而其主要用途不外乎產生蒸汽和加熱應用兩大類。 美國各工業利用燃燒過程產生蒸汽和加熱應用之能源使用比例 能源使用比例 (%) 工業別 蒸汽利用 加熱應用 燃燒過程 煉油業 29.6 62.6 92.2 木材製品業 84.4 6.0 90.4 鋼鐵業 22.6 67.0 89.6 化工業 49.9 32.7 82.6 製玻業 4.8 75.2 80.0 金屬鑄造業 2.4 67.2 69.6 煉鋁業 1.3 17.6 18.9 資料來源： U.S. Dept. of Energy, May 1998.