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高温空气燃烧技术(HiTAC)是20世纪90年代国际燃烧领域诞生的一项新型燃烧技术,具有高效节能和低污染排放的双重优越性。由于该技术对于缓解能源危机、改善环境质量以及燃料的有效应用具有重要意义,借鉴欧美、日本等发达国家对此技术的应用经验,近年来在我国得到了高度重视和大力推广。
本文阐述了HiTAC技术的产生和发展历程、基本原理及其在国内外的最新研究状况;在此基础上介绍了HiTAC技术的蓄热式加热炉,系统地归纳了我国蓄热式连续加热炉的应用特点以及存在的问题。
针对蓄热式加热炉应用中出现的炉压较大等实际问题,为研究蓄热式加热炉的炉压特性,本文以冷态空气作为模拟介质,依据模化理论,建立了蓄热式加热炉冷态实验台。在实验台上对蓄热式加热炉炉膛炉压分布等特性进行了实验研究,分析讨论了蓄热式加热炉热工操作参数及炉子结构参数对炉子热工过程(气体流动、传热、燃烧)的影响。
蓄热式炉与换热式炉在结构和操作上的差异致使气体流动、传热和燃烧等热工过程有所不同。基于蓄热式炉的换热方式、炉内气体流动方式、排烟方式等方面的区别,分别选取不同工况进行模拟,分析换向方式、热负荷、排烟系统变化时炉内流动过程中压力分布与热工过程的相互关系及其对生产指标的影响,记录了各工况下炉内压力并绘制了对应的压力分布曲线。
实验研究中,进行了热负荷、排烟量、换向方式和副烟道等准工业实验,分别开展了鼓风压力、引风抽力、管道阻力等系列实验。实验结果表明:(1)实验条件下,当副烟道排烟流量占总排烟量的18~20%时炉膛压力同比下降可达30%;(2)调节鼓风压力或引风抽力影响的是整个炉膛压力,对沿炉宽方向的炉压分布影响不大;(3)分散换向时由于相邻烧嘴间气流相互作用,炉内气体流动更加均匀,炉压分布比较均衡,同时沿炉宽方向炉压较同侧集中换向时略有下降。(4)副烟道和分散换向是影响蓄热式炉内压力分布的主要因素,在实验条件下,管道阻力对炉压分布的影响要明显大于鼓风压力的影响,且热负荷越大,阀门开度越小,炉压波动越大。