燃气炉中高温空气燃烧技术的由来

燃气炉中高温空气燃烧技术的由来
    1982年英国Hotwork公司和British Gas公司合作，首次研制出了紧凑型的陶瓷球蓄热系统RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系统采用陶瓷球作为蓄热体，比表面积可达240m2/m3，因此蓄热能力大大增强、蓄热体体积显著缩小、换向时间降至1～3min，温度效率明显提高(一般大于80％)，而预热温度波动一般小于15℃。在随后几年里，对该蓄热系统又进行了大量的实验研究并作了试用。在不锈钢退火炉、步进梁式炉上的应用均达到了预期的效果，取得了显著的经济效益。
   日本在1985年前后详细考察了RCB的应用技术和实际使用情况后，开始进一步研制。20世纪 90年代初，日本钢管株式会社(NKK)和日本工业炉株式会社(NFK)联合开发了一种新型蓄热器，称为高效陶瓷蓄热系统HRS(High-cycle Regenerative Combustion System)。在蓄热体选取上，采用压力损失小、比表面积更大的陶瓷蜂窝体，以减少蓄热体的体积和重量。为了实现低NOx排放，蓄热体和烧嘴组成一体联合工作，采用两段燃烧法和烟气自身再循环法来控制进气，效果很好。NKK进行了多次试验，对测得的数据进行了分析。结果发现，预加热后进入燃烧器的空气温度已接近废气排放温度。数据显示，燃气炉空气预热温度达1300℃、炉内O2含量为11%时NOx排放量是40kg/m3 [1]。HRS的开发，不仅实现了烟气余热极限回收及NOx排放量的大幅度降低，而且这种新型燃烧器还引发产生了一种新的燃烧技术——高温空气燃烧技术HTAC(High Temperature Air Combustion)。
    HTAC技术在燃气加热炉中燃烧条件、反应机理、火焰特征等方面均表现得与传统的燃烧炉技术不同。它是预热空气温度达到800～1000℃以上，燃料在含氧较低(可低至2%)的高温环境中燃烧。因为是在高温条件下，可燃范围扩大，在含氧大于2%时，就可保证稳定燃烧。燃烧过程类似于一种扩散控制式反应，不再存在局部高温区，NOx在这种环境下生成受到抑制。同时,在这种低氧环境下，燃烧火焰具有与传统燃烧截然不同的特征：火焰体积明显增大，甚至可扩大到整个燃烧室空间；火焰形状不规则，无火焰界面；常见的白炽火焰消失，火焰呈现薄雾状；辐射强度增加，火焰的高度辐射减少。整个燃烧空间形如一个温度相对均匀的高温强辐射黑体，再加上反应速度快，炉膛传热效率显著提高，而NOx排放量大大减少。

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