20世紀(jì)90年代,有關(guān)人員在新型蓄熱式技術(shù)的基礎(chǔ)上,研發(fā)了高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC)。研究發(fā)現(xiàn),在助燃空氣高溫條件下,燃料可以在低氧氣氛中進(jìn)行點(diǎn)火和燃燒,而且空氣預(yù)熱溫度越高,能維持穩(wěn)定燃燒的最低氧濃度也越低,當(dāng)空氣預(yù)熱溫度達(dá)1000℃時(shí),含氧2%即可燃燒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明:高溫低氧氣氛能在很大程度上增大火焰體積,從而使最高火焰燃燒溫度趨于降低并使?fàn)t膛整體火焰的溫度趨于均勻化。
燃料在貧氧環(huán)境下燃燒時(shí)其燃燒過程屬于擴(kuò)散控制式反應(yīng),與傳統(tǒng)燃燒現(xiàn)象相比,火焰根部離燒嘴噴口的距離縮短,常見的火焰白熾?yún)^(qū)消失,火焰區(qū)的體積成倍增大,甚至可以增至整個(gè)爐膛。這時(shí)整個(gè)爐膛氣相空間構(gòu)成一個(gè)溫度相對(duì)均勻(溫差最小可降至10℃)的高溫強(qiáng)輻射黑體,爐膛傳熱效率顯著提高,NOx排放量可數(shù)十倍地減少,這就是高溫空氣燃燒技術(shù)的基本原理。
利用高溫貧氧燃燒理論,工業(yè)爐設(shè)計(jì)者在得到高溫空氣的同時(shí),有意識(shí)地創(chuàng)造爐膛里的貧氧燃燒條件,即被加熱的高溫?zé)峥諝膺M(jìn)入爐膛后,卷吸周圍煙氣形成一股含氧量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于21%的稀薄貧氧高溫氣流,同時(shí)往它附近注入燃料,以實(shí)現(xiàn)貧氧燃燒,并得到彌漫整個(gè)爐膛的溫度均勻的火焰,達(dá)到既節(jié)能又環(huán)保的雙重目的,這便是蓄熱式高溫空氣燃燒工業(yè)爐的核心技術(shù)。
蓄熱式陶瓷燃燒器的顯著優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):一是燃燒效率高,火焰溫度高,速度快,剛性強(qiáng),有利于爐氣的再循環(huán)。除高溫火焰的強(qiáng)輻射傳熱外,還可加強(qiáng)對(duì)流傳熱、提高爐溫均勻性,這樣既可提高產(chǎn)量又利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。二是可在高溫爐上應(yīng)用低熱值燃料,為低熱值燃料擴(kuò)大應(yīng)用范圍,為充分利用低熱值燃料提供了技術(shù)手段。三是結(jié)構(gòu)緊湊,集燃燒裝置、熱交換裝置、排煙裝置于一體,避免了較長(zhǎng)的高溫?zé)煹篮蜔犸L(fēng)管道,可減少溫降、增強(qiáng)節(jié)能效果、節(jié)省基建投資。四是適用于排煙污濁的場(chǎng)合。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,清理一下蓄熱室后即可繼續(xù)工作。五是排煙溫度很低,大大降低了對(duì)排煙系統(tǒng)裝置(管道和閥門)材質(zhì)的要求。六是由于蓄熱式陶瓷燃燒器(RCB)具有非常大的換熱表面,換熱量大,能使燃燒空氣預(yù)熱到幾乎接近爐子排煙溫度的程度,若回收煙氣余熱,燃料節(jié)約率可達(dá)30%~60%。七是結(jié)合一定措施,可以做到低污染燃燒。
這種主要以節(jié)能為目的的高速切換式蓄熱型燃燒系統(tǒng)的采用,給傳統(tǒng)工業(yè)爐帶來很大的變革,是工業(yè)爐節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。