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高温空气燃烧技术是一种燃烧新技术。它利用蓄热式燃烧基本原理,采用高效陶瓷蓄热体,利用蓄热式热交换,一方面将高温排烟温度降低到150℃以下,另一方面将常温的助燃空气以及低热值燃料预热到800℃以上的高温。
原理是:高温空气燃烧技术区别与常规燃烧技术在于高效预热系统和低氧无焰燃烧状态,高温、低氧是两个关键因素。高温是空气温度预热到800-1000℃以上。低氧是指燃烧区内氧气浓度低于15%,甚至低至3-5%。燃烧过程:空气温度通过蓄热体预热到800-1000℃以上,冲入一个氧含量低于15%的燃烧室内,与贫氧气体燃料作延缓状燃烧下析出热能,不存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区,燃烧后生成的高温烟气,再加热原蓄热体150℃后排出,这样构成一个交替循环,实现“极限余热回收”和助燃空气的高温预热。
与传统燃烧技术相比,高温空气燃烧技术具有明显的技术优势:
1、采用蓄热式烟气余热回收装置,交替切换烟气和空气,烟气余热回收效率高达80%。
2、将助燃剂空气温度预热到燃料自燃点温度以上,燃料一进入炉内就能着火燃烧,燃烧温度性好。
3、低氧气氛燃烧,与传统火焰相比,火焰体积成倍增大,炉内温度场分布均匀。
4、降低了燃烧峰值温度,避免了热力型NOx的大量生成,实现超低NOx排放。
5、烟气温度的“极限”余热回收、燃烧火焰平均温度的提高、炉内换热的增强(包括辐射换热与对流换热),实现了高效节能,节能率大于30%。
6、炉内换热效率提高,同样产量的工业窖炉尺寸可缩小20%,或同样大小的窖炉,产量可提高20%以上。
7、助燃空气高温预热后,降低了对燃料热值的要求,有利于低热值燃料的有效利用。
8、烟气余热的“极限”回收,弱化了过剩空气量对窖炉总热效率的影响,扩大了燃烧的调节范围,便于燃烧控制。
实际应用中:除常规应用在工业炉外,高温空气燃烧技术还可以应用于固体燃料气化,国内外对固体燃料高温空气气化技术的开发应用研究已有十余年。日本建立了日处理量为4吨的具有工业规模的固体燃料高温空气气化系统示范工程。美国也开展了生物质燃料高温空气气化系统的开发研究。国内东北大学压开发了煤的高温空气气化——高温贫氧燃烧一体化试验系统,效果很好。总而言之,高温空气燃烧技术是一项节能、高效、先进的新燃烧技术。