多孔介质燃烧技术研究进展及应用

2024年多孔介质燃烧市场前景分析引言多孔介质燃烧技术是一种基于多孔介质的燃烧方式，具有高效、清洁、节能的特点。

随着环境污染日益严重和能源资源的逐渐枯竭，多孔介质燃烧技术在解决能源问题和减少环境污染方面具有广阔的应用前景。

多孔介质燃烧技术的基本原理多孔介质燃烧技术利用多孔介质的特性，通过调节其孔隙结构和表面性质，使燃料充分与氧气接触，并在燃烧过程中控制燃烧速率和温度分布。

基本原理包括质量传递、热传导、化学反应和动量传递等过程。

多孔介质燃烧的优势高效能源利用多孔介质燃烧技术能够提高燃料的燃烧效率，使得燃料能够更充分地燃烧，减少能源的浪费。

清洁环保多孔介质燃烧技术可以控制燃烧过程中产生的有害气体和颗粒物的排放，减少空气污染和温室气体的排放。

资源可持续利用多孔介质燃烧技术可以利用废弃物、生物质等可再生资源作为燃料，促进资源的循环利用和可持续发展。

2024年多孔介质燃烧市场前景分析国内市场多孔介质燃烧技术在中国市场具有广阔的应用前景。

随着国家环保政策的不断加强，对于清洁能源和减排技术的需求日益增长。

多孔介质燃烧技术能够有效地解决传统燃烧方式存在的环境问题，受到政府和企业的重视。

国际市场多孔介质燃烧技术在国际市场也具备较大的市场前景。

发达国家对于环境保护和能源利用效率要求较高，多孔介质燃烧技术作为一种清洁高效的能源转化技术，受到了广泛关注。

尤其在欧洲和北美等地区，多孔介质燃烧技术已经得到较为广泛的应用。

市场机遇和挑战多孔介质燃烧技术在市场上面临着机遇和挑战。

机遇在于多孔介质燃烧技术相比传统燃烧方式具有明显的优势，受到政府政策和市场需求的推动。

然而，挑战也不可忽视，如技术难度较高、成本较高等。

同时，多孔介质燃烧技术还需要进一步加强创新研发，提高技术水平和竞争力。

市场发展趋势多孔介质燃烧技术在市场上呈现出以下发展趋势：1.技术不断创新：提高多孔介质燃烧技术的燃烧效率、环境适应性和可靠性，加强技术研发和创新。

2.降低成本：通过降低多孔介质燃烧技术的生产和运营成本，提高其市场竞争力。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期乙烯裂解炉多孔介质燃烧器的研究与开发李宁1，2，李金科2，董金善1（1 南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 211816；2 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃兰州 730060）摘要：裂解炉用燃烧器是乙烯装置的关键装备，在稳定燃烧的同时又要满足特定的工艺要求和日益严苛的环保要求。

近年来多孔介质燃烧技术的兴起，为乙烯裂解炉燃烧器带来了新的变革。

本文利用CFD 技术和热态试验方法设计开发出一种新型乙烯裂解炉用多孔介质燃烧器。

通过数值分析研究双层多孔介质结构内的燃烧状态，其多孔介质区域上游为30PPI 的Al 2O 3泡沫陶瓷，下游为10PPI 的SiC 泡沫陶瓷，研究发现在当量比φ=0.8、入口流速 u 0=0.8m/s 时更符合裂解炉内燃烧氛围。

对裂解炉内传统底部燃烧器+多孔介质侧壁燃烧器进行联合仿真，仿真结果表明，炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。

制备2台多孔介质燃烧器联合底部燃烧器在热态试验炉上试烧，主要观察其火焰稳定性，实验结果表明，燃烧状态良好且NO x 排放更低。

关键词：裂解炉用燃烧器；多孔介质；燃烧；污染；数值分析；热态试验中图分类号：TK116 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）S1-0073-11Research and development of porous medium burner in ethylenecracking furnaceLI Ning 1，2，LI Jinke 2，DONG Jinshan 1(1School of Mechanical and Power Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211861, Jiangsu, China; 2Tianhua Instiuteof Chemical Machinery & Automation Co., Ltd., Lanzhou 730060, Gansu, China)Abstract: The burner used in cracking furnace is the key equipment of ethylene plant. It must meet the specific technological requirements and the increasingly strict environmental requirements while keeping the combustion stable. In recent years, the rise of porous medium combustion technology has brought new changes to the burner of ethylene cracking furnace. A new porous medium burner for ethylene cracking furnace was designed and developed by CFD technology and hot experimental method. The combustion state in the double-layer porous media structure was studied by numerical analysis. The upstream of the porous media region was 30 PPI Al 2O 3 foam ceramics, and the downstream was 10 PPI SiC foam ceramics. It was found that the combustion atmosphere in the cracking furnace was more consistent with the equivalent ratio of φ=0.8 and the inlet flow rate u 0=0.8m/s. The joint simulation of the traditional bottom burner and the porous medium side-wall burner in the cracking furnace was carried out. The simulation results showed that the temperature distribution in the furnace was uniform and met the requirements of process and environmental protection. Two porous media burners were prepared and combined with bottom burners for test firing in hot state test furnace. The flame stability was mainly observed. The研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0462收稿日期：2023-03-24；修改稿日期：2023-06-28。

多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究
多孔介质燃烧技术是一种新型的燃烧技术，它利用多孔介质的特殊结构和性质，将燃料和氧气混合后在多孔介质内进行燃烧反应，从而实现高效、低污染的燃烧过程。

该技术已经在工业领域得到了广泛的应用，如燃气轮机、燃煤锅炉、燃油发动机等。

为了更好地理解多孔介质燃烧技术的工业应用，数值模拟研究成为了必不可少的手段。

数值模拟可以通过计算机模拟多孔介质内的流动和燃烧过程，从而预测多孔介质燃烧技术的性能和优化设计。

在数值模拟研究中，需要考虑多孔介质的物理和化学特性，如孔隙率、孔径分布、热传导系数、燃料和氧气的扩散系数等。

数值模拟研究可以帮助工程师和科学家更好地理解多孔介质燃烧技术的工作原理和性能，从而优化设计和改进工艺。

例如，在燃气轮机中，多孔介质燃烧技术可以提高燃烧效率和减少污染物排放，数值模拟可以帮助优化多孔介质的结构和燃烧参数，从而提高燃气轮机的性能和可靠性。

多孔介质燃烧技术是一种新型的燃烧技术，已经在工业领域得到了广泛的应用。

数值模拟研究是理解多孔介质燃烧技术的工作原理和性能的重要手段，可以帮助优化设计和改进工艺，提高燃烧效率和减少污染物排放。

多孔介质燃烧技术
1. 引言
多孔介质燃烧技术近年来受到了广泛的关注。

通过改变燃料与空气的混合方式，多孔介质燃烧技术可以使燃烧更加均匀、增加燃烧温度、减少氮氧化物的排放等诸多优点。

本文将从多孔介质燃烧技术的基本原理、工程应用和未来发展趋势等方面进行论述。

2. 基本原理
多孔介质燃烧技术的主要原理是通过多孔介质将燃料和氧气进行混合，使得燃烧反应能够更加均匀和完全。

多孔介质可以是陶瓷、金属、陶瓷金属复合物等材料，其中具有许多微小孔隙。

在燃气通过多孔介质的过程中，会形成许多微小的涡旋或者湍流，这种流动能够达到更加均匀混合燃料和氧气的效果。

3. 工程应用
多孔介质燃烧技术已广泛应用于行业燃烧领域中。

例如，多孔介质燃烧技术应用于工业炉、锅炉和燃气轮机等设备中，已经显著提高了燃烧效率和能源利用率。

此外，多孔介质还可以用于燃气汽车发动机和燃料电池等领域，改善了燃料的利用率和减少了污染物的排放。

4. 未来发展趋势
未来，多孔介质燃烧技术将继续得到发展和推广。

目前已经有许多新的研究正在进行，例如将多孔介质应用于高温氧化、蜂窝状多孔
介质燃烧等方面的研究。

此外，多孔介质的材料研究也将得到进一步深入，从而提高多孔介质的性能和适用范围。

5. 结论
总之，多孔介质燃烧技术是一项应用广泛的新技术，在燃气应用和清洁能源方面具有很大的潜力。

通过进一步研究和发展，它将达到更高的效率和更广泛的应用。

热工综合试验结课作业多孔介质燃烧实验报告姓名：学号：指导老师：时间：多孔介质燃烧实验报告一、实验名称：多孔介质燃烧试验研究二、实验目的研究可燃气体混合物在耐高温、导热性能较好的多孔介质里的燃烧情况，并且与无多孔介质时加以对比。

通过监测分析燃烧室各处的温度变化来分析多孔介质对燃烧的促进作用。

三、实验背景与技术简介多孔介质中的预混燃烧方式是气体混合物在一种既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里燃烧的过程，燃气和空气充分混合后经预热接近着火温度，然后进入多孔介质燃烧室中进行燃烧。

多孔介质，即由固体物质组成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙构成的介质。

多孔介质是由多相物质所占据的共同空间，也是多相物质共存的一种组合体，没有固体骨架的那部分空间叫做孔隙，由液体或气体或气液两相共同占有，相对于其中一相来说，其他相都弥散在其中，并以固相为固体骨架，构成空隙空间的某些空洞相互连通。

多孔介质是一种具有大孔隙率和光学厚度的透气性固体。

多孔介质的存在使燃料和氧气的接触面积变大，燃烧过程中，多孔介质内气相的燃烧放热、内部导热、对流、传质和固相内部导热、辐射及气、固两相之问的对流换热互相耦合，这种复杂的传热和化学反应过程就构成新颖、独特的燃烧方式。

燃料和氧化剂(氧气或空气)按一定的比例预先均匀混合，再送入燃烧室中进行燃烧的方法称为预混合燃烧。

多孔介质内预混合燃烧是指预混合气体通过颗粒或小球填充床、蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷、毛毡滤芯、金属薄片叠层、纤维膨化结构等多孔介质固体框架缝隙内的燃烧。

多孔介质燃烧优点有很多，相对于气体，多孔介质具有更良好的热交换特性，使燃烧区域温度迅速趋于均匀；相对于自由空间，多孔介质有更大的固体表面积，因而具有很强的蓄热能力。

由于多孔介质的存在，在燃烧过程中，通过各种换热形式，尤其为辐射放热，大部分反应区产生的热量回流有效预热未燃混合气体，使燃烧保持更好的稳定性。

大量的研究表明多孔介质中的预混燃烧可大幅度提高燃烧速率，显著增强火焰稳定性，提高火焰温度，扩展贫燃极限，降低有害污染物的排放量。

多孔分级燃烧方法摘要：一、引言二、多孔分级燃烧方法的原理1.多孔介质的作用2.分级燃烧的意义三、多孔分级燃烧方法的优势1.提高燃烧效率2.降低污染物排放3.稳定燃烧过程四、多孔分级燃烧技术的应用1.气体燃料燃烧2.固体燃料燃烧五、未来发展展望六、结论正文：一、引言随着环境保护意识的不断提高，人们对燃烧过程的控制和优化越来越关注。

多孔分级燃烧方法作为一种先进的燃烧技术，旨在提高燃烧效率、降低污染物排放并稳定燃烧过程。

本文将详细介绍多孔分级燃烧方法的原理、优势及应用，并对未来发展进行展望。

1.多孔介质的作用多孔介质是指具有孔隙结构的固体物质。

在燃烧过程中，多孔介质能够提供大量的表面积，使燃料与氧气充分接触，从而提高燃烧速率。

此外，多孔介质还能起到热量传递的作用，使燃烧过程更加均匀。

2.分级燃烧的意义分级燃烧是指在燃烧室内设置多个燃烧区域，依次完成燃料的燃烧。

通过分级燃烧，可以降低燃烧过程的峰值温度，减轻高温氧化物的生成，从而降低氮氧化物等污染物的排放。

同时，分级燃烧还能实现燃烧过程的稳定性，避免燃烧不稳定导致的噪声和震动。

三、多孔分级燃烧方法的优势1.提高燃烧效率多孔分级燃烧方法通过增加燃料与氧气的接触面积，提高了燃烧反应的速率，从而提高了燃烧效率。

在燃料利用率方面，多孔分级燃烧技术具有显著的优势。

2.降低污染物排放通过分级燃烧和多孔介质的协同作用，多孔分级燃烧方法有效降低了氮氧化物、颗粒物等污染物的排放。

这对于改善空气质量、保护生态环境具有重要意义。

3.稳定燃烧过程多孔分级燃烧方法通过调节燃烧室内燃料和氧气的分布，实现了燃烧过程的稳定性。

这有助于降低燃烧噪声和震动，提高燃烧设备的使用寿命。

1.气体燃料燃烧在气体燃料燃烧领域，多孔分级燃烧技术已成功应用于燃气锅炉、燃气轮机等设备。

通过采用多孔介质和分级燃烧技术，气体燃料的燃烧效率得到了显著提高，同时降低了污染物排放。

2.固体燃料燃烧在固体燃料燃烧领域，多孔分级燃烧技术同样具有广泛的应用前景。

多孔介质燃烧技术多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。

在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。

与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。

多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧,②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。

因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一。

传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。

这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。

当温度高于1500℃时，NOx生成变得明显。

由于NOx的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。

传统燃烧器的换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。

多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式。

其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。

（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯度，降低了最高温度水平，减少了NOx生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%。

与自由燃烧相比，多孔介质燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。