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高温空气燃烧技术以其高效节能、低污染物排放等优点受到科学界和工程界的广泛关注。重点探讨了蓄热体破损、炉压偏高及频繁波动、换向阀泄漏等方面的原因及相应解决措施。分析了高温空气燃烧技术在工业化过程中的关键技术及亟待解决的问题，并对高温空气燃烧技术发展进行了展望。
高温空气燃烧技术工业化关键技术问题探析
【摘 要】
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高温空气燃烧技术以其高效节能、低污染物排放等优点受到科学界和工程界的广泛关注。重点探讨了蓄热体破损、炉压偏高及频繁波动、换向阀泄漏等方面的原因及相应解决措施。分析了高温空气燃烧技术在工业化过程中的关键技术及亟待解决的问题，并对高温空气燃烧技术发展进行了展望。
【机 构】
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College of Mechanical Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China
【出 处】
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华西冶金论坛第26届(厦门)会议——全国能源与工业炉热工学术研讨会
【发表日期】
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2011年10期
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分析了发生炉热脏煤气的特点，以及传统烧嘴(蓄热式)布置方式--加热炉两侧布置蓄热式烧嘴存在的同题。通过分析得出，在使用发生炉热脏煤气时，蓄热式烧嘴在加热炉上单侧布置是一种更优化的布置方式，并介绍了应用这种布置方式取得的成效。
使用双温度体积平均模型、详细化学反应机理GRB.0,对甲烷/空气预混气在多孔介质燃烧器内的预混火焰进行模拟.分析不同当量比和质量流量下的预热效率、辐射输出效率以及污染物排放情况,并对辐射输出效率随多孔介质热物性参数的变化进行敏感性分析.结果表明,增大相间对流换热系数或减小当量比、质量流量及固相消光系数都可以提高辐射输出效率,减小当量比或质量流量可以减少污染物排放.在所有的影响因素中,当量比的影响最
利用数值模拟技术，对一座采用蓄热燃烧的台车式加热炉加热钢坯的过程进行了数学模拟实验研究。研究得出三种不同烧嘴布置方案的钢坯温度分布，模拟结果符合现场实际，对优化加热炉设计具有指导意义。
在钢铁生产伴随着沉重的环境负荷及光伏行业迅速发展的背景下提出了太阳能光伏非碳冶金的概念，并为之自行设计制造了一台实验用装置，称其为概念炉，经反复计算确定了概念炉的基本炉体即高温冶炼单元的结构，通过稳态散热计算和非稳态传热模拟对概念炉工作状况进行了分析和研究。最终确定了合理的炉体结构，保证概念炉炉体能量损失在合理范围内，为太阳能非碳冶金系统高温冶炼单元设计计算提供了理论依据。
本研究进行了非碳冶金的探索,包括高温熔炼、电解制氢还原铁矿石和水溶液电解制铁三方面实验。非碳冶金实验装置由四个基本单元构成：发电单元、蓄电单元、控制单元和冶金单元。实验结果表明非碳冶金技术可以获得冶金过程所需的能量和1600℃以上的高温,也能够提供还原反应用氢和水溶液电解制铁所需的电子。该技术方案可推广用于Ti,Cu,Ni,Al,Mg等金属的提取和冶炼。
分析了多孔介质燃烧技术的概念，介绍了其在国内外的研究进展，并着重阐述了该技术的数值模拟和试验研究。最后对其工业应用进行了剖析。多孔介质燃烧技术在国内外的应用情况表明，该技术具有明显的节能、低排放和高供热强度的特点。宝钢使用多孔介质燃烧技术，温度均匀性好，节能10％以上，取得了显著效果，在中低温工业炉上推广应用具有广阔的前景。
以多孔介质发动机为背景，用数值模拟方法考察气缸内加科多孔介质蓄热体后对燃烧室内湍流流场及混合气形成的影响.计算基于Antohe和Lage的适用于多孔介质的κ-ε模型，其中引入了Darcy项和Forchheimer项.对燃油喷雾在自由空间和多孔介质组成的燃烧室内的流场进行了数值计算.计算结果表明，多孔介质对燃油液滴与空气的混合过程具有重要的影响，多孔介质内的流场作为一个局部流场和整个燃烧室内流场发生
设计了基于多孔介质燃烧技术的端部辐射器,研究不同预混气体流速(功率)下当量比对燃烧器燃烧稳定性、多孔介质内部温度、辐射器表面温度及其均匀性、污染物排放、辐射效率等特性的影响.结果表明,燃烧器辐射表面的温度均匀性较好,最大相对温差小于%；多孔介质燃烧器可实现最低当量比0.33的稳定可持续燃烧；小功率燃烧时,多孔介质内部温度及端部辐射表面温度都随当量比增大而增加,且流量越大增加程度越大,可据此提出实现
介绍多孔介质燃烧技术的工作原理及多孔介质燃烧特性、多孔介质燃烧技术在一座室式炉上的应用改造方案，重点介绍了多孔介质燃烧器在室式炉上的布置设计、燃烧系统管道的设计以及多孔介质燃烧控制系统的设计。多孔介质燃烧技术在室式加热炉上的应用效果表明：多孔介质燃烧技术不仅可以提高炉温均匀性，而且节能效果显著，可以减少燃气消耗25％以上。
主要考查工业混合煤气在多孔介质内燃烧情况。建立二维数学模型，通过Fluent软件计算出燃烧稳定情况下的温度分布和主要组分浓度分布。数值模拟结果证明，工业煤气在多孔介质内燃烧污染物排放量极少，可以有效地利用工业煤气和工业废气，节约能源。