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HTAC技术的工作原理及特点

时间:15-04-03来源:原创浏览次数:

      HTAC的技术关键是采用蓄热式燃烧系统[3]。该系统由燃烧室、2组结构相同的蓄热式燃烧器和1个四通阀组成。燃烧器可对称布置,亦可集中布置。图1为2组燃烧器对称布置时的原理图。当烧嘴A工作时,加热工件后的高温废气经由烧嘴B排出,以辐射和对流方式迅速将热量传递给蓄热体。烟气放热后温度降至200℃以下,经四通阀排出。经过时间间隔后,切换阀使助燃空气流经蓄热体B,蓄热体再将热量迅速传给空气,空气被预热至800℃以上,通过烧嘴B完成燃烧过程。同时,烧嘴A和蓄热体A转换为排烟和蓄热装置。通过这种交替运行方式,可以实现烟气余热回收和助燃空气的预热。新型的陶瓷蜂窝状蓄热体可以达到排气温度与被预热空气温度之间相差50~150℃。

      为了降低NOx生成量,采用两段燃烧法和烟气自身再循环法。图2是蓄热式燃烧器烧嘴的原理图。烧嘴中心是空气流道,喉部周围切线方向上供给一次燃料,喉部出口处和空气流道平行方向上供给二次燃料。一次燃料(比二次燃料少得多)的燃烧属于富氧燃烧,在高温条件下会很快完成。燃烧后的烟气在流经优化设计的喷口后,形成高速气体射流和周围卷吸回流运动,渗混后炉内含氧浓度可达到5%~15%。大量燃料通过二次燃气通道平行喷入炉内,与炉内含氧浓度较低的烟气混合、燃烧。此时,炉内不再存在局部炽热高温区,形成温度分布比较均匀的火焰。因此,NOx排放量大大降低。

      HTAC技术主要是通过蜂窝式蓄热系统来实现,其特点如下:

      (1) 蓄热体传热速度快,蓄热能力强,切换时间短,动态换热好,压力损失少。

      (2) 进入炉内的空气和燃气气流速度快,炉内燃料裂解、自燃等燃烧过程加速进行,化学反应速率和燃烧效率提高。

      (3) 火焰不是在燃烧器中而是在炉膛空间内才开始逐渐燃烧,燃烧噪音低。

      (4) 在高温条件下,只要燃料混合物进入可燃范围,就可保证炉内稳定燃烧。

      (5) 在高温低氧环境中燃烧产生大量裂解,形成大量C2,从而引发强烈的热辐射效应,辐射力增强。

      (6) 炉膛温度分布均匀,燃烧时温度降低,平均温度大大提高,传热效率明显增大。

      (7) NOx和二恶英的生成受抑制,排放量大大减少。

      (8) 除蓄热式燃烧器和炉体外,其他设备都在低温端运行。
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