高温贫氧燃烧技术的燃烧特性研究

◎董卫东高温低氧燃烧（HTAC ）技术在套筒窑上的应用前言：高温低氧燃烧（HTAC ）技术是20世纪90年代以蓄热式燃烧技术为基础开发并在国外开始推广使用的一项全新环保节能燃烧技术。

该技术通过两项技术手段来实现：一是采用蓄热式烟气余热回收装置，将助燃空气预热到800以上，最大限度地回收高温烟气显热，实现余热的极限回收；二是控制燃烧区氧的浓度在15%~2%以内，达到燃烧过程NOx 的最低排放。

其燃烧基本原理是将燃料喷射到一种高温低氧的助燃剂中进行混合和燃烧。

高温低氧燃烧这概念中，高温是指参与燃烧反应的助燃剂温度高(一般>800℃)，低氧是指助燃剂中氧气的浓度低(一般<15%)。

套筒式竖窑又名环形套筒窑，是上世纪60年代初德国贝肯巴赫-威尔曼斯特勒公司（BECKENBACH WARMESTELLE GMBH ）发明的，与瑞士麦尔兹双膛竖窑同属世界上先进的石灰窑型，其主要特点是在窑内设置上、下两个内套筒，利用上、下内套筒与窑壳形成一个环形空间，并在窑壳外设置有蓄热式燃烧室，利用内筒与窑壳之间由异型耐火砖组合成的上、下拱桥将热量传递至环形空间内，通过拱桥的间错布置实现热量的均匀分布，石灰石原料自上而下在环形空间内经过预热、煅烧、冷却形成冶金石灰。

本文从高温低氧燃烧（HTAC ）技术特性以及套筒窑的工艺特点入手，对比分析了高温低氧燃烧技术所需条件与现有套筒窑工艺的结合的可行性。

一、高温低氧燃烧（HTAC ）技术理论分析按照燃烧学中理论燃烧温度的定义，实际理论燃烧温度的计算公式可表示为：T th 为理论燃烧温度；Ｑf 为燃料燃烧的化学热，kJ；L n 为实际空气消耗量，m 3；C a 为空气的平均比热容，kJ （/m 3·K ）；t a 为空气的预热温度，K；C f 为煤气的平均比热容，kJ （/m 3·K ）；t f为煤气的预热温度，K；C cp 为燃烧产物在tcp 温度下的平均比热容，kJ （/m 3·K ）；V n 为燃烧产物量，m 3。

锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析高玉丽（天津城市建设管理职业技术学院，天津300134）摘要：锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术在锅炉中的应用不仅能够提升锅炉的热效率，还能减少污染物的排放。

文章在阐述富氧燃烧技术和高温燃烧技术的原理和特点的基础上，就锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能问题进行分析。

关键词：富氧燃烧技术；高温燃烧技术；锅炉；节能环保作者简介：高玉丽（1986-），女，天津人，硕士，助教，研究方向：热能与动力工程。

Metallurgy and materials社会的发展加大了人们对资源、能源的需求。

燃烧是人们从能源中获取能量的重要手段，但是在大量燃烧和利用各类资源、能源的过程中不可避免地产生了大量的温室气体和酸性气体，严重危害了环境和人们的身体健康，不利于社会的稳定发展。

为此，在工业化发展进程加快的今天，怎样在提升资源、能源利用率的同时又减少资源、能源燃烧所带来的环境污染问题成为相关人员需要思考和解决的问题。

富氧燃烧技术是当前常见的燃烧节能技术形式，将其应用到工业锅炉中不仅能够降低燃料的燃点，提升燃料的燃烧速度，而且还能够有效地提升锅炉的热效率，减少燃烧后的烟气排放量。

高温燃烧技术在保证燃烧效率不降低的同时，还能有效提高总体燃烧热强度，使采用这种燃烧方式的燃烧设备的尺寸比常规燃烧设备的尺寸小。

从而提高了经济效益。

为此，文章结合实际情况就富氧燃烧技术和高温燃烧技术在锅炉中的应用问题进行探究。

1锅炉富氧燃烧技术的节能减排特性1.1原理富氧燃烧技术的原理主要是指在空气中氧气含量较高的情况下，借助空气中的高浓度氧气来助燃。

在富氧助燃的过程中，空气中的氧气分子往往会显示出异常活跃的状态，从而能够确保燃料分子与氧气分子的接触释放出更多的热量。

富氧燃烧技术在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。

随着氧气制备技术日趋成熟，富氧燃烧技术也随之发展很快，被人们广泛地应用到锅炉中。

锅炉富氧燃烧技术主要是指通过富氧燃烧器将纯氧引入到燃煤发电锅炉的煤粉燃烧过程。

高温低氧气氛中气体燃料的火焰特性
蒋绍坚;彭好义;艾元方;杨卫宏;萧泽强;周孑民
【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(031)003
【摘要】无
【总页数】1页(P228)
【作者】蒋绍坚;彭好义;艾元方;杨卫宏;萧泽强;周孑民
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高温低氧燃烧火焰辐射特性的实验研究 [J], 钟水库;马宪国;赵无非;眭向荣;丁树冬
2.高温低氧气氛下煤粉颗粒燃烧特性实验 [J], 郑善凯;周月桂;曾柱楷;金旭东
3.高温低氧气氛下煤粉燃烧低NOx排放特性研究 [J], 贾明生; 陈赛; 郭明高
4.高温低氧及富氧气氛下煤粉颗粒着火和燃烧特性数值分析 [J], 周博斐;张廷尧;周月桂
5.Ni_3Al在低氯分压和低氧分压混合气氛中的高温腐蚀行为 [J], 周永璋;丁毅;李铁藩
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长焰煤贫氧燃烧放热特性参数实验研究马李洋;杨宇轩;王晓霞;易明浩;王文正;王雁鸣【摘要】采用差示扫描量热（DSC）法测试了煤田火区和什托洛盖长焰煤在贫氧、不同氧浓度气氛下的氧化燃烧放热过程；并对热流曲线进行了分峰、积分处理；分析了长焰煤氧化燃烧的放热历程；研究了放热特性参数在贫氧不同氧浓度气氛下的变化规律；进而分析了氧气浓度对煤火空间演化过程的影响。

研究表明，长焰煤燃烧放热过程主体分为以煤氧化学吸附和挥发分燃烧放热为主的放热阶段A，和以煤焦及半焦高温燃烧放热为主的放热阶段B。

在贫氧条件下，随着氧气浓度的降低，阶段A和阶段B的峰值温度Ta 和Tb 逐渐升高，阶段A的放热量先增大后减小，并在16％时达到最大；阶段B的放热量逐渐减小。

研究确定了16％氧气浓度为煤火空间演化的关键氧气浓度。

%Differential scanning calorimetry ( DSC) method was adopted to test the exothermic oxidation com-bustion process of long-flame coal from coal fire field of Heshentuoluogai under different oxygen concentration within the range of oxygen-depleted , and then sub-peak and integration process were conducted on the heat flow curve to analyze the exothermic oxidation combustion process of long-flame coal , the variation law of exothermic characteris-tic parameters under different oxygen concentration within the range of oxygen-depleted was obtained and the influ-ence of oxygen concentration on coal fire space evolution was further analyzed .The research results show that the combustion exothermic process of long-flame coal can mainly be divided into two stages:Exothermic stage A which is mainly characterized by oxygen chemical adsorption and volatile combustion heat of coal , andExothermic stage B which is mainly characterized by the combustion heat release under high temperature of coal and char .The peak temperature Ta of stage A and Tb of stage B gradually increased with the decrease of oxygen concentration under oxy-gen-delpleted condition , the heat release of stage A was first increased but then decreased among which the peak point of oxygen concentration is at 16%, the heat release of stage B gradually dropped .Thus, the oxygen concen-tration of 16%can be determined to be the critical oxygen concentration for coal fire space evolution .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P10-12,16)【关键词】地下煤火;贫氧;氧气浓度;燃烧;放热特性【作者】马李洋;杨宇轩;王晓霞;易明浩;王文正;王雁鸣【作者单位】中国矿业大学安全工程学院，徐州221116;中国矿业大学安全工程学院，徐州221116;中国矿业大学安全工程学院，徐州221116;中国矿业大学安全工程学院，徐州221116;中国矿业大学安全工程学院，徐州221116;中国矿业大学安全工程学院，徐州221116【正文语种】中文【中图分类】O612.4;TD752化学地下煤火造成大量煤炭资源损失，危害生态环境，释放大量温室气体，是一种严重的自然灾害。

锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析锅炉是工业生产中常用的热能装置，其燃烧过程会产生大量的废气和烟尘，对环境造成严重的污染。

为了降低锅炉的能耗和减少污染物的排放，研发了一系列节能技术，其中包括富氧燃烧技术和高温燃烧技术。

本文将对这两种技术进行详细的节能分析。

富氧燃烧技术是一种通过增加燃烧空气中的氧气含量，从而提高燃烧效率的方法。

相比于传统的空气燃烧技术，富氧燃烧技术可以达到更高的燃烧温度和更完全的燃烧，减少燃料的消耗和产生的废气排放。

富氧燃烧技术的主要节能机理包括以下几个方面。

首先，富氧燃烧可以提高燃烧温度，增加燃料的利用率。

当燃料与高浓度氧气混合后，燃料的燃烧速度会显著提高，燃料的燃烧效率也会得到明显的提高。

在相同的燃料供给量下，利用富氧燃烧技术可以获得更高的热效率。

其次，富氧燃烧可以减少烟尘和有害气体的生成。

在富氧燃烧过程中，由于氧气浓度较高，燃烧反应更充分，燃料中的不完全燃烧产生的烟尘和有害气体减少。

同时，富氧燃烧还可以减少废气的体积，降低了烟气的排放量。

最后，富氧燃烧可以降低锅炉设备的磨损和维护费用。

由于燃气的释放速度大大增加，燃烧室内的温度和压力也相应提高，这会导致锅炉内部结构的变形和腐蚀加剧。

而富氧燃烧技术可以通过提高燃烧温度和改善燃料燃烧方式，降低锅炉设备的磨损和维护费用。

高温燃烧技术是指将锅炉燃烧温度提高到较高水平的一种技术。

这种技术可以提高燃烧效率，并减少燃烧产生的废气和烟尘排放。

高温燃烧技术主要的节能机理包括以下几个方面。

首先，高温燃烧可以提高燃料的燃烧效率。

随着燃烧温度的升高，燃料中的可燃物质会更加充分地燃烧，这样可以减少燃料的浪费。

同时，高温燃烧还可以提高烟气中水蒸气的温度，增加蒸汽的产生量，提高锅炉的热效率。

其次，高温燃烧可以降低废气的体积和烟尘的排放量。

由于高温燃烧可以更充分地燃烧燃料，燃烧废气中的有害气体和烟尘的生成量减少。

同时，高温燃烧过程中，燃料中的硫和氮等元素会发生反应生成硫酸和硝酸等酸性气体，在高温下这些酸性气体会发生分解和消除，减少了大气污染。

高温空气燃烧技术的研究现状李鹏辉;王新华;金雷【摘要】In view of the current widely used high temperature air combustion ,basic concepts and charac-teristics of the high temperature air combustion were introduced .Combustion characteristics ,heat storage regenerator ,NOx formation ,reversing device and switch time of research status were described ,which is laid the foundation for the later research .%介绍了目前广泛应用的高温空气燃烧技术的基本原理及其特点，阐述了该技术的燃烧特性、蓄热体、NOx生成及控制和换向装置及换向时间的研究现状，同时为后期的研究提供参考。

【期刊名称】《材料研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P150-155,185)【关键词】燃烧技术;蓄热体;换向时间;换向装置【作者】李鹏辉;王新华;金雷【作者单位】湖南节能评价技术研究中心，湖南长沙 410075;中铁四院集团广州设计院有限公司，广东广州 510600;南华大学，湖南衡阳 421001【正文语种】中文【中图分类】TF055为实现工业炉经济稳健、持续的发展，近年来，国内外学者对高效、节能的高温空气燃烧技术进行了深入的研究并应用于实际工程中，实现了节能与环保的双重效益.本文介绍了高温空气燃烧技术的燃烧特性、蓄热体、NOx生成及控制和换向装置及换向时间的研究现状.1 高温空气燃烧技术的基本原理及特点1.1 基本原理高温空气燃烧技术又称蓄热式燃烧技术，它采用高效蓄热式燃烧系统，采用将气体燃料或助燃空气与烟气交替通过蓄热体的方式来实现“极限余热回收”和气体燃料与助燃空气的高温预热并组织燃烧.其工作原理如图1所示，运行示意图如图2所示.由图1和图2可知，当系统工作在A状态下时，燃料和来自鼓风机的热空气经换向系统分别进入通道2，然后通过蓄热室2.预热后的燃料与空气从通道2经烧嘴A 喷出并混合燃烧.燃烧产物对物料进行加热后进入通道1，右侧烧嘴B变为烟道，在蓄热室1内进行热交换将大部分热传给蓄热体后，以低于200 ℃的温度进入换向系统，经引风机排入大气.一定时间后，控制系统发出指令，换向装置动作，使空气和燃料的流动方向同时换向，此时系统工作在B状态下，燃料和空气从通道1经烧嘴B喷出并混合燃烧，这时烧嘴A作为烟道.在引风机的作用下，高温烟气进入蓄热室2内进行热交换，将大部分热传给蓄热体后低温排出，完成一个换向周期.以上过程循环往复，实现炉窑的连续运行.图1 高温空气燃烧技术的工作原理Fig.1 Principle of high temperature air combustion technology图2 高温空气燃烧技术的运行示意图Fig.2 The schematic diagram of high temperature air combustionoperation and technology1.2 特点高温空气燃烧不同于传统的燃烧，其特点是：将炉子的供热、供风、余热回收和排烟系统通过排烟通道(同时又是燃气和助燃空气通道)、蓄热室、换向系统、煤气接口、空气接口、鼓风机、引风机及其附属的管道和控制系统有机地结合起来，使炉子的热效率提高至70%以上，助燃空气的预热温度提高至1000 ℃以上，而排出的烟气温度可降低至200 ℃以下，接近烟气的露点温度.相对于传统的燃烧技术，高温空气燃烧技术的主要优势在于[1]：(1)热效率高.蓄热体耐腐蚀，可以将烟气温度降低到露点温度以下，回收水蒸气冷凝潜热，实现热量的极限回收.(2)扩大火焰燃烧区域，炉温分布均匀.由于空气温度已经高于燃料的着火温度，因此，燃烧的稳定性提高.贫氧燃烧使火焰扩展到大部分炉膛的边界，从而可使炉膛内的温度分布均匀.(3)NOx排放低.采用空气高速射流卷吸烟气回流，可在燃烧区域形成一个低氧氛围，贫氧燃烧可显著减少氧氮化合物的排放.2 高温空气燃烧技术的研究现状目前，国内外对高温空气燃烧技术的研究主要针对燃烧特性、蓄热体、NOx的生成及控制和换向装置及换向时间等方面进行.2.1 燃烧特性在日本“高性能工业炉发展计划”的支持下，其研究人员对工业炉燃烧特性进行了大量的实验，在实验过程中发现一个现象，当1350 ℃的高温空气以90 m/s的速度喷射入炉内时，燃烧火焰看不到明显的边界，形成一种无焰燃烧状态，整个炉膛的温度均匀性有了显著的提高[2].Yuan J等人[3-4]对湍流燃烧采用PDF模型，对辐射采用区域传热模型，对烟灰形成采用二步Tesner模型来综合分析燃烧的特性.计算结果揭示了空气预热温度和氧浓度对燃烧温度的影响，燃烧温度随空气预热温度的升高和氧浓度的增加而升高. Girardi G等人[5]分别采用标准k-ε模型和雷诺应力模型模拟湍流流动，用DO模型(离散坐标模型)模拟辐射，PDF模型模拟燃烧，研究了在不同温度下的高温低氧燃烧特征.计算结果表明，两种湍流模型的模拟结果基本一致.Kawai K等人[6]对低热值燃料的高温空气燃烧特性做了研究，结果表明，当空气预热到1000 ℃以上时，低热值气体可实现稳定燃烧，且炉内温度场比较均匀. Yang W H等人[7-10]对高温空气燃烧技术的研究结果表明：在一定的预热温度(800 ℃以上)下，随着氧气浓度的降低，火焰的峰值温度明显下降，温度分布更加均匀，平均温度提高，热流密度增强，传热效率大大提高；在低氧浓度的条件下，随着空气预热温度的升高，火焰的稳定性增加，峰值温度随之上升，但上升的幅度减小，温度分布更加均匀，表明在高温低氧的条件下，空气预热温度对火焰温度分布特性的影响没有氧气浓度的显著.同理，在低氧浓度下，随着燃料初始温度的升高，火焰的峰值温度逐渐增加，且平均温度分布改善明显；当氧气浓度大于10%时，氧气浓度的变化对燃烧室内的温度分布的影响不明显.Ishii等人[11]利用数值模拟手段对蓄热式燃烧中NO的生成与排放特性进行了分析，研究了热力型NO、快速型NO及NO回燃三个过程，分析了过剩空气系数及预热空气温度对NO的生成与排放特性的影响，可为蓄热式燃烧器的设计提供理论依据.高温空气燃烧技术传入我国后,我国的一些学者也对其燃烧特性进行了研究.清华大学的祁海鹰等人[12]将高温低氧燃烧与常规燃烧进行了对比，发现高温低氧燃烧全场温差仅为200 ℃左右.蒋绍坚等人[13]也对高温低氧燃烧技术的火焰特性进行了实验研究，观察了丙烷在不同空气预热温度和不同含氧浓度气氛中的火焰特性，发现助燃剂预热温度及氧气浓度是影响火焰体积的主要因素.对于普通空气而言，只提高预热温度并不能使火焰体积明显增大，只有在预热温度提高到一定温度以上的同时降低氧含量，才能得到体积较大的火焰，使得火焰的主体呈浓雾状，其边缘无稳定的形态.随着预热温度的逐渐提高，能保持稳定燃烧的最低氧浓度越小.2.2 蓄热体蓄热体作为蓄热室余热回收设备的核心材料承担着在冷热介质间传递热量的任务.目前常用的蓄热体有陶瓷小球和蜂窝陶瓷(图3).国内外目前对蓄热体的研究主要集中在尺寸、形状和材质等方面.图3 陶瓷球和蜂窝陶瓷蓄热体Fig.3 Ceramic balls and honeycomb ceramic regeneratorZarrinehkafsh等人[14]对陶瓷球蓄热室进行了实验和数值模拟研究，实验中分析了气体流速和换向周期对热效率的影响.将数值模拟与实验结果对比分析发现，模拟结果略高于实验值，主要原因是实验测量误差，但计算模型也需要进行必要的改进.Park等人[15]建立了陶瓷球和外界流体耦合传热一维模型，对陶瓷球蓄热室的非稳态传热过程进行了研究.分析了陶瓷球的填充长度、陶瓷球的直径、烟气与空气流速等参数对蓄热式换热器的热效率及阻力损失等的影响.该研究有助于为蓄热室的设计提供一种可行的计算方法.Rafid等人[16]通过数值模拟分析了蜂窝陶瓷内部和外部流体的动态温度及速度分布.模拟中采用二维计算模型，并且考虑了蓄热体内部与气流平行和垂直方向的导热，流体及蓄热体热物性随温度的变化，另外还考虑了烟气和蓄热体之间的辐射传热，结果表明，蜂窝陶瓷蓄热体有良好的蓄热性能.尚永红等人[17]通过建立陶瓷蜂窝蓄热体传热过程的数学模型，把数值计算得到的气体温度与某炼钢厂的蓄热式钢包烘烤器的实测数据作对比，分析了高温燃烧系统中蜂窝陶瓷蓄热体和气体间的热量交换，对于由温度分布不均匀及陶瓷蓄热体膨胀或收缩受限制所产生的热应力进行了计算和分析，得出了蜂窝体的应力分布情况以及结构参数对蜂窝体横截面上的热应力和传热过程的影响.贾力等人[18]用CFX软件对蜂窝陶瓷蓄热体的传热过程进行了模拟研究，分析了蓄热体与气体的轴向温度分布及其随时间的变化规律.针对蓄热式换热器的启动过程，分析了换向时间、气流温度、蓄热体总长度及材料热物性等对热饱和时间的影响.在数值模拟的基础上，通过实验分析了换向周期对蓄热式燃烧系统的影响，实验结果表明，模拟结果与实验结果相吻合.王皆滕等人[19]采用理论分析和实验相结合的方法，研究了蜂巢蓄热体的传热机理、换热特性、温度特性及热回收率等性能参数及其随几何尺寸和换向时间的变化规律，并且通过对实验结果的分析得出了最佳换向时间，总结了流动阻力的计算公式.艾元方等人[20]用基于单参数摄动的半解析数值计算法研究薄壁蓄热器的结构参数对传热性能的影响.其研究结果表明，存在最大相对温度和最佳切换时间，最大相对温度与气流通道的长度成正比.通道的内周长的变化，会导致最大相对温度的改变.最佳切换时间与间壁厚度成正比，最佳切换周期解析值和试验值基本吻合，证实了用半解析数值法进行蜂窝陶瓷蓄热器结构设计和操控优化的可行性.此外，艾元方等人[21]提出了一种蜂窝陶瓷蓄热体气固耦合周期传热的数学解析研究方法.该方法忽略沿气流流动方向的固体导热，建立了薄壁蓄热体周期传热数学模型，并对线性偏微分方程组进行了无量纲化处理，在Matlab软件上利用拉普拉斯变换法，求出蜂窝陶瓷蓄热体的气固温度连续分布函数的精确解，并获得了温度分布数值解，与纯数值计算结果进行了对比.结果表明，两者吻合较好，说明高效、经济、准确地获取蜂窝陶瓷蓄热体传热半解析数值解是可行的.针对蜂窝体和球状体这两种陶瓷蓄热体形式，欧美以球状体为多，日本以蜂窝体为多.而我国由于受燃料结构、换向系统及成本等多方面因素的影响，主要以球状体为多.表1为陶瓷球体和蜂窝陶瓷蓄热体的性能比较[22].由表1可见，陶瓷球与蜂窝陶瓷蓄热体各有特点，在实际应用中，应根据特定的工况合理选用.表1 陶瓷球与蜂窝陶瓷蓄热体的性能比较Table 1 The performance comparison of ceramic balls and honeycomb ceramic regenerator蓄热体性能蓄热体形式陶瓷球蜂窝陶瓷体比表面积小大堆积密度大小蓄热能力低高换向周期/s180～30030～60气流方向任意直通流动阻力大小温度均匀性不均匀均匀使用寿命长较短对材质要求低高积灰积渣易难价格低高除了常用的陶瓷球和蜂窝陶瓷体外，有学者对一些非常规蓄热体进行了研究.其中Choudhury等人[23]对以鹅卵石为蓄热体的蓄热式换热器进行了实验和数值模拟研究.其数学求解、模型计算结果与实验结果吻合比较好.Duprat等人[24]分别将陶瓷球、岩石和编织网划分为一定数目的区域，对每个区域建立能量守恒、质量守恒方程，并对蓄热体进行数值模拟研究，结果表明，陶瓷球蓄热体的结构紧凑但阻力大，编织网蓄热体的蓄热性能与孔隙率有关，孔隙率低时热效率高但压力损失也大，孔隙率高时与整块岩石的性能相似.从工程应用的角度分析，这些非常规蓄热体没有统一的规格和标准，难以大规模使用，因此，真正适合工业应用的蓄热体还是陶瓷球和蜂窝陶瓷.2.3 NOx的生成及控制从NOx的生成机理可看出，NOx主要有热力型和燃料型，分别简称为T-NOx和F-NOx.其中T-NOx是由空气中的N2在高温下氧化生成的，而F-NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中分解氧化而形成的.气体燃料在燃烧时主要形成的是热力型NOx，因此只要合理控制炉内的氧浓度分布和最高温度，就可有效地抑制热力型NOx的生成.Dugue J等人[25]研究了燃料与空气射流之间的相对距离对NOx排放的影响规律，认为燃料与空气射流之间的相对距离对烟气的回流、卷混和稀释程度有很大的影响，相对距离越大，稀释程度越大，NOx的排放就越少.但相对距离增大到一定程度后，NOx的排放减少的幅度会降低.Wei D等人[26]采用标准k-ε模型、混合燃烧模型、Zeldovich的热力型NOx生成机理和DO Soete快速型NOx生成机理，用离散坐标法模拟辐射，采用对数率壁面函数，对IFRF提供的实验炉进行研究，发现高温空气燃烧过程主要是受空气-燃料-已燃烧气体的混合程度的制约.为了抑制NOx的生成，国内外开发了许多低NOx燃烧器，其中以日本研制的FDI燃烧器、德国研制的FLOX燃烧器和中国神雾公司研制的自身蓄热式燃烧器为代表.2.4 换向装置及换向时间由于高温空气燃烧技术需要在一定的时间间隔内实现空气与烟气的按时切换，因此，换向阀是其关键部件之一.目前使用的换向阀主要有阀体直线运动和阀体旋转运动两种，有两位三通阀、四通阀、五通阀及其组合等.其换向动力系统主要有气动系统、电动系统、液压传动系统和电-液传动系统等.表2为几种换向阀的性能对比.表2 几种不同的换向阀性能对比Table 2 The performance of several different reversing valve性能指标换向阀种类五通阀四通阀三通阀动作时间安全性密封性控制方式成本使用寿命慢差差集中低较长较好较差较好分散较高短很好较好较好分散较高长从表2可以看出，三通阀的综合性能相对较好，在实际应用中使用较多，其结构和工作原理如图4和图5所示.换向时间影响着蓄热体的温度效率和热效率，同时对炉温波动幅度和火焰燃烧状况也有很大影响.延长换向时间，一方面会使蓄热体的蓄热量增加，蓄热体的温度相应升高，进而强化放热阶段冷空气与蓄热体的对流换热，促进余热回收率的升高；另一方面使流过蓄热体的空气总质量升高，在蓄热量一定的情况下，单位质量空气所能带走的热量必然降低，不利于维持较高的余热回收率.因此，选取合适的换向参数是非常重要的.图4 三通换向阀结构Fig.4 Tee joint reverse valve structure图5 换向装置的工作原理Fig.5 Reversing device working principle张先珍等人[27]实验研究了换向时间对蓄热式燃烧炉的炉温波动性、炉温分布均匀性，蓄热体换热效率及炉子热效率的影响，最后确定了在实验工况下的最佳换向时间为40 s，在此换向时间下，温度效率可达98.5%，炉子的热效率可达88.29%. 陶曙明等人[28]通过数值模拟和实验的方法，重点研究了换向时间对蓄热式均热炉能耗的影响.结果表明：蓄热式均热炉存在最佳换向时间，蓄热式均热炉在最佳换向时间下工作时可以显著降低能耗；换向时间影响煤气损失量，如根据均热炉的实时烟气流量和排烟温度动态调节换向时间，还可进一步降低均热炉的能耗.刘慧等人[29]分析了换向时间与余热回收效率之间的关系，建立了一个数学关系式.通过此关系式找出合理的换向时间，可获得最大余热回收效率.并验证了在某一特定的工况下，考虑预热温度和蓄热室空隙体积对换向时间的影响，将所计算的理论换向时间与小球的透热时间作比较，最终得到最佳换向时间.刘映辉等人[30]应用数值模拟对两种不同蓄热室模型进行了最佳换向时间的预估研究，得出在两种工况下的最佳换向时间分别为40 s和39 s，为工程实际应用提供了参考数据.3 结语高温空气燃烧技术应用于工业炉，大大降低了冶金企业的能耗，是一种节能、环保的技术，因而被广泛应用.但目前国内对高温空气燃烧技术的研究与国际先进水平之间还存在不小的差距，如何设计出节能、低污染、高效率且运行可靠的蓄热式燃烧炉还有待热工技术人员作进一步研究.【相关文献】[1] 彭好义，蒋绍坚，周孑民.高温空气燃烧技术的开发应用、技术优势及其展望[J].工业加热，2004，33(3)：11-15.[2] TSUJI H, GUPTA A K, HASEGAWA T, et al. 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