董福胜
广州市殡葬服务中心 广东广州 510000
摘要：随着各行业对节能环保意识的提升，人们开始利用技术来改善行业现状，以此实现节能减排的目的，保护环境的同时，获得更好的经济效益。对于殡葬行业来说，火化机的节能技术应用，是火化设备升级和改造的关键，目前的节能技术由富氧燃烧技术、热风管技术、余热回收技术等几种，本项目从热管换热器的设计与升级来探讨火化设备节能技术的应用。
关键字：殡葬行业；火化设备；热管换热器；节能技术
引言
随着市场的迅猛发展，人口老龄化和死亡率的增加，殡葬行业迎来较为稳定的发展阶段，而火化设备作为殡葬设备中最耗能、污染最大的设备，历来是行业研究和改进的重点，火化设备的节能和创新已经成为殡葬行业火化设备技术提升的关键指标。我国目前的火化机主要是以轻柴油为燃料，由于燃烧过程不充分，热能利用率低，会产生很多烟尘和有毒气体，不但是资源的浪费，对环境的污染也非常严重。本文基于殡葬行业火化设备热管换热器的设计实现来提高火化设备的余热回收以及减少能源耗损。
一、殡葬行业火化设备技术概况
我国殡葬行业火化设备技术的研究主要集中在富氧燃烧技术、热风管技术、余热回收技术等几种。
1、富氧燃烧技术
富氧燃烧技术，顾名思义，就是采用氧气实现助燃的技术，一般行业都是采用氧气浓度高于21%的气体参与燃烧，实现助燃。目前该技术被广泛应用于垃圾焚烧、锅炉等的节能环保改造上。
2004年，国家发改委实施的《关于组织实施“节能和新能源关键技术”国家重大技术开发专项的通知 》中，将富氧燃烧技术列入其中。富氧燃烧技术也是目前火化设备节能改造中最常见的技术之一。
其在火化设备的应用原理是将富氧设备产生的富氧气体与火化设备供风系统的空气混合，经过科学配比，送入主燃烧室，以此帮助燃料及遗体充分燃烧，减少烟尘以及有害气体的出现。
2、热风管技术
热风管技术是指将火化设备的供风管道埋入设备的炉膛壁或烟道中，利用设备工作时产生的高温来加热供风管道，使管道内的空气温度迅速上升后再将热空气送入设备中，以此来加速遗体的燃烧过程，该技术可以有效减少各种燃烧不完全的有害气体产生，同时，由于提高了热效率，可以降低燃料的使用数量，达到节能减排保护环境的目的。
3、余热回收技术
烟气的余热，是优质的可再生资源，加以利用的话，能够减少社会能源供需矛盾，目前火化设备的余热回收技术最常用的是列管式换热器。由于低温烟气分布分散、易腐蚀等特点，导致常规的换热器无法满足回收需求，但热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、维护方便等特点，非常适合应用于低温烟气余热回收工程。
余热回收技术是利用换热器来回收火化设备中的热量，并对热量加以利用，提高能源利用率，目前殡葬行业换热器技术已经非常成熟，是节能技术中最常用的技术之一。本文从热管换热器的技术优化为出发点，探讨殡葬行业火化设备热管换热器的应用创新。
二、殡葬行业火化设备热管换热器的设计应用与优化
1、热管换热器的特点
热管换热器具有显著的特点：如结构紧凑、传热效率高、环境适应性强等，热管换热器技术的出现，可以提升设备的使用寿命。
（1）热管换热器用于易燃、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。
热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。
（2）经济实用
热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流体分别在被分隔开的热管两端流动，由于热管内工质相变流动的换热系数远高于管外流动烟气的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。
（3）解决磨损和堵灰等问题
对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。
（4）热管换热器用于带有腐蚀性的烟气换热时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。
2、热管换热器的设计与优化过程
本文对换热器的研究主要分为三个阶段。
2016年6月开始，进行第1代列管式换热器的设计，因为当时布袋除尘入口温度不能够高于200℃，项目通过对烟气成分和烟气进口温度进行多次的测量和分析，用烟气成分算出焓温表后对初步方案进行热力计算、对结构强度进行计算，反复修改了换热器的传热面积，最后计算出口温度为185℃，在换热器本体的设计中，设计了带警报孔的拉杆，有效降低了平板的厚度，节约制造成本。将高温气急冷至200℃以下，减小二噁英的再生成，并达到布袋除尘器的工作温度范围。
但列管式换热器在运用时，出现了许多不足，在本项目进行升级优化之前，殡葬行业的火化设备一直使用的是普通列管式换热器，由于火化设备的烟气含尘量较高，高速气流通过列管时产生摩擦，3mm厚的钢管，用不到一年半，就会穿孔，水就会进入布袋除尘器, 布袋就会板结失效。这十分不利于当时的行业发展。
因此，在2017年，本项目提出高效热管换热器(倾斜排列热管换热器)的设计，解决了列管式换热器因换热管磨损漏水时对布袋的严重损害，有效提高了烟气后处理设备运行的可靠性，提高整套火化设备的出勤率。
2019年12月到2020年4月，本项目提出了第2代垂直排列热管换热器的设计，通过热力计算后，将倾斜管热管改为垂直排列，解决了倾斜排列热管换热器中热管容易爆管问题，现今，项目技术在多个机构中实现平稳正常运用。本项目通过研究，经过多次试验和投入使用，各项指标均达到国家标准，具有良好的经济、社会及环境效益，其中二噁英的排放控制达到了国际先进水平。
三、技术创新点和可行性
本项目的热管换热器结构简单，成本低廉，安装和使用方便，热交换效率高，使用寿命长，更利于推广，为行业解决了节能减排的重大问题
从目前数据来看，本项目的技术创新点在于：（1）减少二噁英类污染物的排放。本项目采用热管换热器技术，可以在源头遏制二噁英类有害物质的产生，为脱汞、脱硝、除酸、等提供极为有利的处理环境，对热能综合回收利用具有良好的效果。（2）通过热管换热器技术的优化，将设备延伸应用于加热火化炉燃烧所需空气，可以对遗体火化过程中的烟气进行控制，调节燃烧室的工作温度，既可以使燃料与遗体充分燃烧，减少污染排放，实现热能回收再利用，又可以使二噁英类污染物、二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳等其它污染物排放达到国家一级标准。
从以上可以看出，热管换热器技术的出现，对提高火化设备的可靠性和节能改造有着重要意义，不仅可以减少烟气对环境的污染，还能够提升经济效益，因此，项目具有较好的可行性。
随着行业技术的研究领域不断扩大，研究范围不断增加，目前传统的技术已经不再适用，急需进行改造升级，本项目通过5年的研发和更新换代，对热管换热器的技术运用已经非常成熟，可以投入量产，这对行业来说意义重大。
四、结束语
殡葬行业的火化设备节能技术，是行业开发的重点，这对环境保护和行业能源回收利用提出了良好的技术支撑，由于技术的局限性，我国的火化设备普遍存在能耗高、污染重、成本高等问题，烟气中的二噁英类污染物是我国六大重点污染源之一，而环境污染和有害气体的排放，也严重制约了殡葬行业的可持续发展。随着殡葬行业观念的更新以及环保意识的增强，对火化设备的节能、环保属性提出了更好的要求。
本项目针对目前市面上火化设备可靠性和节能技术的不足，以自主创新为主，经过多年的研究和试验，解决了目前行业设备节能技术的难题，特别是在烟气处理与热能回收利用和环保等方面，均有突破性进展，我国在殡葬行业领域的技术研究起步晚，技术落后，项目的提出，也为行业发展提供了更多的可能性和创新性。
参考资料：
[1]孙星星. 低温烟气余热回收用气—液式热管换热器研究[D].重庆大学,2016.
[2]焦春玲,白延斌,霍海红,白亚娟.某工程热管换热技术的设计与应用分析[J].制冷与空调(四川),2021,35(02):263-266.
[3]刘启宏, 高效环保节能火化机与烟气深度净化技术. 山东省,威海鲁源科技环保设备有限公司,2012-12-29.
[4]卢军.火化机节能技术研究[J].长沙民政职业技术学院学报,2006(04):87-89.