浅谈蓄热燃烧技术研究现状

浅谈蓄热燃烧技术研究现状

发表时间：2018-05-10T15:52:51.353Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：朱红军陈笛徐靖雯[导读] 摘要：简单的介绍了蓄热式燃烧技术工作原理，结合我国目前的发展状况，对此项技术发展关键进行了系统的理论分析。

（深圳钰湖电力有限公司深圳 518111）摘要：简单的介绍了蓄热式燃烧技术工作原理，结合我国目前的发展状况，对此项技术发展关键进行了系统的理论分析。总结了蓄热式燃烧技术的特点；难点及发展趋势，结合ＨＴＡＣ高温燃烧技术对其节能效率进行了分析，同时提出了相应的改善措施。此两项技术具有高效，环保等优点。满足当今时代发展主题。

关键词：蓄热式燃烧技术；发展关键；效率分析；特点；环保 0 引言

随着我国经济的向前发展，国民生产总值GDP的稳步增长，伴随而来的能源问题已经成为我国目前首要的问题，据不完全统计我国工业炉能源消耗总量达2亿吨标准煤，约占全国总能耗的五分之一左右，是一个能源消耗大国，其中工业能源消耗量占全国工业消耗总量的７０％，工业窑炉约占全国总能耗的２５％，烟气的排放给环境带来了巨大的危害，同时存在能源利用率低，装置成本高等缺点。由此，针对传统燃烧技术存在燃料消耗高，有害物超标排放严重的问题。提出了蓄热式燃烧技术，并对其原理及发展关键进行了系统的说明，整体的彰显出此两项技术存在的诸多优点，具有可观的发展前景。

1 主要工艺技术简介

1.1 蓄热式燃烧技术的基本原理.

蓄热燃烧技术，又称无焰燃烧技术，是２０世纪９０年代以来由国际燃烧领域开发并得到大力推行的一项全新型燃烧技术，此技术很大程度上回收烟气余热并高效预热燃烧空气，实现了超高温以及超低氧气浓度条件下的燃烧，通过在蓄热室用特殊材料的蓄热体，将经过蓄热室的高温烟气的热量最大限度地存储在蓄热体内，使烟气的温度降到200℃以下排放，之后让被预热气体经过蓄热室，吸收蓄热体内的热量，把温度预热到高温烟气温度的80％～90％，从而实现高效换热的目的，具有很大幅度节能和降低烟气中CO２，N0ｘ等有害物质排放的双重优越性，节能环保，符合时代发展趋势。

1-1 蓄热燃烧技术原理图

1.2 蓄热式燃烧特点

和传统的燃烧比较，蓄热燃烧实际上包括了两个新的燃烧区域，一个是高温常氧区，另一个是高温低氧区。该技术具有以下特点： 1）蓄热式燃烧是一种先进的弥漫式燃烧方式，扩展火焰燃烧区域，火焰边界几乎扩展到整个炉膛，从而使得炉膛内温度分布均匀，不易形成局部高温。

2）当燃烧用空气中氧含量低于15％时，仍能实现燃料的完全燃烧，从而降低NOx的排放量。 3）可以使CO，排放量减少30％（燃料节约30％以上。 4）使工业炉的排烟温度降至200℃以下（一般工业炉排烟温度在600U以上）。 5）可使用各种气体或液体燃料，并可使用低发热值煤气，对燃料的适应面宽。 6）由于火焰不是在燃烧器中产生的，而是在炉膛空间内才开始逐渐燃烧，因而燃烧噪声低。 7）可用于间歇式的室式炉也可用于连续式的长条炉，对炉型的适应面宽。表1-1 蓄热燃烧与传统燃烧方式的对比

2 蓄热燃烧节能效率分析表2-1 基础数据

蓄热式燃烧热平衡方程式： Q化+Q燃+Q空=Q有+Q失+Q烟1+Q烟2 （1） Q化——燃料化学热，kJ／m3； Q燃——燃料物理热，kJ／m3； Q空——助燃空气物理热，kJ／m3； Q有——加热物料有效热，kJ／t； Q失——炉膛热损失，kJ／m3； Q烟1——排向烟道的烟气热损失，kJ／m3； Q烟2——排向蓄热体的烟气热损失，kJ／m3。

①燃料化学热Q化 Q化=V×Qd=5966V V——煤气消耗量，m3／h； Qd——煤气低位发热量，5966kJ／m3；

②燃料物理热Q燃 Q燃=V×t燃×C燃=420V t燃——煤气温度，300℃； C燃——煤气比热，1.4kJ／（m3℃）。

③助燃空气物理热Q空 Q空=V×t空×Ln×C空=1980V t空——空气平均预热温度，1100℃； C空——空气比热，1.5KJ／（m3℃）； Ln——单位燃料燃烧所需空气量，1．2m3／m3。

④排向烟道的烟气热损失Q烟1 Q烟1=Vl×t烟1×C烟1=750V1 （2） Q烟1——排向烟道的烟气热损失，kJ／m3； V1——排向烟道的烟气量，m3／h； t烟1——排入烟道的烟气温度，500℃； C烟1——烟气比热，1.5kJ／（m3℃）；

⑤排向蓄热室的烟气热损失Q烟2 Q烟2=V2×t烟2×C烟2=1800V2 （3） V2——排入蓄热室的烟气量 m3／h； T烟2——排人蓄热室的烟气温度，1200℃ C烟2——烟气比热，1.5kJ／（m3℃）；

⑥V1和V2的确定 V1和V2根据蓄热室的区域热平衡确定 Q空+Q蓄失+Q烟失=Q烟2 （4） Q烟2——进入蓄热室烟气热量，kJ／m3； Q空——进入蓄热室空气获得的热量，kJ／m3； Q蓄失——蓄热室及换向过程损失的热量，kJ／m3（假设占进入总量5％）； Q烟失——蓄热室排出烟气热损失，kJ／m3； Q烟失=V2×t烟失×C烟失=270V2 t烟失———蓄热室排烟温度，180℃；从以上可得到 1980V+270V2=0.95×1800V2 （5）在不考虑炉膛吸气和漏气的条件下： Vn×V=V1+V2， V1=2.1V-V2 （6） Vn———单位煤气产生的烟气量，2.1m3/m3 由（5）（6）得 V1=0.725V， V2=1.375V 由（2）（3）得

Q烟1=Vl×t烟1×C烟1=750V1=543.75V ， Q烟2=V2×t烟2×C烟2=1800V2 =2475V

将数据带入（1）中

Q有+Q失=5347.25V （7）

常规式燃烧热平衡方程式：

Q’化+Q’燃+Q’空=Q’有+Q’失+Q’烟1 （8）

Q’化——燃料化学热，kJ／m3；

Q’燃——燃料物理热，kJ／m3；

Q’空——助燃空气物理热，kJ／m3；

Q’有——加热物料有效热，kJ／t；

Q’失——炉膛热损失，kJ／m3；

Q’烟1——排向烟道的烟气热损失，kJ／m3

①燃料化学热Q’化

Q’化=V’×Qd=5966V ’

V’——煤气消耗量，m3／h；

Qd——煤气低位发热量，5966kJ／m3；

②燃料物理热Q’燃

Q’燃=V’×t’燃×C’燃=420V’

t’燃——煤气温度，300℃；

C’燃——煤气比热，1.4kJ／（m3℃）。

③助燃空气物理热Q’空

Q’空=V’×t’空×Ln×C’空=810V’

t’空——空气平均预热温度，450℃；

C’空——空气比热，1.5KJ／（m3℃）；

Ln——单位燃料燃烧所需空气量，1．2m3／m3。

③排向烟道的烟气热损失Q’烟

Q’烟1=VnV’×t’烟1×C’烟1= 2520V’ （9）

VnV’——排向烟道的烟气量，2．1V’m3／h；

Q’有+Q’失=4676V’ （10）

根据炉型、产量和燃料一样的炉子近似有热平衡方程式：

Q有+Q失=Q’有+Q’失（11）

由（7）和（10）得

5347.25V=4676V’ V/V’=0.87

节能率=（V’一V）／V’=13%

3 结论

综上，我们不难得出结论与传统的燃烧方式相比HTAC燃烧技术存在着众多优势，与传统的燃烧方式相比，其自身存在燃料利用率高，污染物排放低，整体热效率大等诸多优点，此项燃烧技术即可以大量节约能源提高热效率，又可以大幅度提高产品质量和产量，同时对环境友好，绿色环保符合代发展主题。但此项技术仍存在一些难点与缺陷，如换热时间的控制，蓄热体材料的选择等，这对于我们来说是一个挑战，同时也是一个机会，相信在时代发展的同时，蓄热燃烧技术必定会有可观的市场发展前景。

参考文献：

[1] 于庆波，秦勤，蔡九菊．蓄热式燃烧技术的应用与发展．节能．1 998．08

[2] 周怀春，盛锋等5高温空气燃烧技术———21世纪关键技术之一工业炉，1998

[3] 陈重立.对蓄热式燃烧系统的应用评价.冶金能源，2001

作者简介：

朱红军，1992年生，男，汉族，籍贯辽宁省凌源市，大学本科毕业学士学位，现在北京能源集团有限责任公司旗下子公司深圳钰湖电力有限公司任供热专责一职，主要从事供热市场调研、数据统计、分析和归档以及用户拓展、合同谈判等一系列供热相关的工作。