燃氣爐中高溫空氣燃燒技術的由來

燃氣爐中高溫空氣燃燒技術的由來
    1982年英國Hotwork公司和British Gas公司合作，首次研制出了緊湊型的陶瓷球蓄熱系統RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系統采用陶瓷球作為蓄熱體，比表面積可達240m2/m3，因此蓄熱能力大大增強、蓄熱體體積顯著縮小、換向時間降至1～3min，溫度效率明顯提高(一般大于80％)，而預熱溫度波動一般小于15℃。在隨后幾年里，對該蓄熱系統又進行了大量的實驗研究并作了試用。在不銹鋼退火爐、步進梁式爐上的應用均達到了預期的效果，取得了顯著的經濟效益。
   日本在1985年前后詳細考察了RCB的應用技術和實際使用情況后，開始進一步研制。20世紀 90年代初，日本鋼管株式會社(NKK)和日本工業爐株式會社(NFK)聯合開發了一種新型蓄熱器，稱為高效陶瓷蓄熱系統HRS(High-cycle Regenerative Combustion System)。在蓄熱體選取上，采用壓力損失小、比表面積更大的陶瓷蜂窩體，以減少蓄熱體的體積和重量。為了實現低NOx排放，蓄熱體和燒嘴組成一體聯合工作，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環法來控制進氣，效果很好。NKK進行了多次試驗，對測得的數據進行了分析。結果發現，預加熱后進入燃燒器的空氣溫度已接近廢氣排放溫度。數據顯示，燃氣爐空氣預熱溫度達1300℃、爐內O2含量為11%時NOx排放量是40kg/m3 [1]。HRS的開發，不僅實現了煙氣余熱極限回收及NOx排放量的大幅度降低，而且這種新型燃燒器還引發產生了一種新的燃燒技術——高溫空氣燃燒技術HTAC(High Temperature Air Combustion)。
    HTAC技術在燃氣加熱爐中燃燒條件、反應機理、火焰特征等方面均表現得與傳統的燃燒爐技術不同。它是預熱空氣溫度達到800～1000℃以上，燃料在含氧較低(可低至2%)的高溫環境中燃燒。因為是在高溫條件下，可燃范圍擴大，在含氧大于2%時，就可保證穩定燃燒。燃燒過程類似于一種擴散控制式反應，不再存在局部高溫區，NOx在這種環境下生成受到抑制。同時,在這種低氧環境下，燃燒火焰具有與傳統燃燒截然不同的特征：火焰體積明顯增大，甚至可擴大到整個燃燒室空間；火焰形狀不規則，無火焰界面；常見的白熾火焰消失，火焰呈現薄霧狀；輻射強度增加，火焰的高度輻射減少。整個燃燒空間形如一個溫度相對均勻的高溫強輻射黑體，再加上反應速度快，爐膛傳熱效率顯著提高，而NOx排放量大大減少。

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