高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HIAC)是20世纪90年代初国际上兴起的一项新型燃烧技术,它把回收烟气余热与高效燃烧以及降低NO_x排放等技术有机地结合起来,具有节约燃料、提高热利用率、降低NO_x排放和减小设备尺寸的特点。该技术以其优越的环保和节能的优势而得以在近十几年中迅速发展。 本文回顾了高温空气燃烧发展历史和现状,阐述了该技术的原理及特点,并介绍了其在国内、外的研究现状及成果。然后,对蓄热室的关键部件——蓄热体的选材与制备工艺进行了总结;同时介绍了我们实验室的专利技术——新型高性能复合蓄热材料的加工及制备技术;将复合蓄热体与常规蓄热体的基本物理性能做了比较。并利用相关的实验设备对蓄热室的热工性能进行了测试,验证了蓄热室的各参数间的影响变化规律。最后编制计算程序,利用模拟手段研究了填充不同类型蓄热体的蓄热室的热工性能与结构参数、操作参数间的相互关系。结果发现复合蓄热材料填充的蓄热室的热工性能与填充常规蓄热材料蓄热室具有相同的变化规律,并且复合材料的热工性能相对于常规材料具有一定的优越性。热工特性和各参数之间的关系如下: 1、空气的出口平均温度随换向时间的延长而降低,烟气的出口平均温度随换向时间的延长而提高,热效率和温度效率随换向时间的延长而降低。 2、空气的出口平均温度随流量(流速)的增加而降低,烟气的出口平均温度随流量(流速)的增加而提高,热效率和温度效率随流量(流速)的增加而降低。 3、空气的出口平均温度随蓄热室长度的增加而提高,烟气的出口平均温度随蓄热室长度的增加而降低,热效率和温度效率随蓄热室长度的增加而提高。 4、在蓄热体的空隙率不变的前提下,空气的出口温度随比表面积的增加而提高,烟气的出口温度随比表面积的增加而降低,热效率和温度效率随比表面积的增加而提高。如果蓄热室的孔隙率亦随着比表面积的变化而变化的话,则未必会得到该规律。 5、空气的出口平均温度随蓄热体比热的增加而提高,烟气的出口平均温度随蓄热体比热的增加而降低,热效率和温度效率随蓄热体比热的增加而提高。 6、阻力损失是蓄热室设计中不可忽视的一个因素,其大小受操作参数和结构参数的影响。 最后,根据蓄热室设计计算比较复杂的现状,依据目前的设计算法,开发出一套蓄热室优化设计软件,经实际计算说明该软件可用于工程设计。