蓄熱體是蓄熱式燃燒器的重要組成部分。作為蓄熱介質(zhì)，蓄熱體不耐高溫，而且在沿氣流方向承受較大的熱應力(溫度梯度)。實際應用中，蓄熱體通常是由氧化鋁和其他便宜的材料合成的，統(tǒng)稱為陶瓷。這些陶瓷的比熱容和導熱系數(shù)通常較小，可保證較高的儲力和較低的散熱率。陶瓷蓄熱體的結(jié)構(gòu)主要分為兩類：一類是用球形陶瓷填充床，如圖2a所示，陶瓷小球是隨機排列的，這種球形填料床的壓降通常較大。另一類是蜂窩結(jié)構(gòu)，如圖2b所示，均勻布滿六邊形或方形孔道，這種結(jié)構(gòu)的比傳熱面比球形陶瓷大，同時質(zhì)量為同等體積球形蓄熱體的一半。此外蜂窩狀流道還具有截面積大、壓力損失小、粉塵堵塞少等優(yōu)點。一個設計良好的蜂窩陶瓷蓄熱體可將空氣預熱到很高溫度，高可以比工作溫度低50℃。
工業(yè)爐大多采用擴散式燃燒，擴散式燒嘴的氣流速度較慢。HTAc系統(tǒng)中使用的燒嘴如圖3所示，氣體通過中心管和中心燒嘴進入爐膛，而助燃空氣通過設置在燃氣燒嘴周圍的孔口射人爐膛，燃氣和助燃空氣幾乎平行，且速度較快，因此動量大，噴射距離長，大量卷吸周圍煙氣，降低反應區(qū)的高溫度，從而減少NOx生成；混合燃燒區(qū)域一般在燒嘴的下游，可以形成大的熱氛圍區(qū)域。
3關(guān)鍵技術(shù)問題及研究進展反應區(qū)域
3．1蓄熱體內(nèi)的換熱
圖4為蓄熱體的能流圖。在蓄熱過程中，煙氣從熱側(cè)進入蓄熱體，將熱量傳遞給蓄熱體后排出。在放熱過程中，助燃空氣從冷側(cè)進入，吸熱后進入爐內(nèi)混合燃燒
一般工業(yè)爐中的空氣預熱器空氣溫度不超過400℃，效能也一般在50％以下；而理想蓄熱體預熱的助燃空氣溫度可以超過1 000℃，同時效能達到80％左右。
蓄熱器傳熱優(yōu)化是HTAc技術(shù)應用中的重要問題，也是影響整體節(jié)能效果的主要因素。由于煙氣的放熱和助燃空氣的吸熱過程在同一個蓄熱室內(nèi)交替進行，較之常規(guī)空氣預熱器，蓄熱體不要關(guān)注一個周期內(nèi)的對流傳熱問題，還要考慮自身蓄力以及蓄熱的周期長短，故在材質(zhì)一定的情況下，蓄熱體的結(jié)構(gòu)和兩種工作模式的切換時間對傳熱優(yōu)化有著重要影響，許多研究者對此進行了研究：瑞典Rafidi等人對蜂窩蓄熱器的傳熱性能進行了數(shù)值仿真研究。他們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過短時間的持續(xù)升溫，蓄熱體可以達到周期性的穩(wěn)態(tài)，固體的平均溫度以及進出口溫度停止繼續(xù)上升，呈現(xiàn)周期性穩(wěn)定變化。游永華等人通過三維數(shù)值模擬，當減少切換時長時，效能和預熱空氣溫度都將增加，而上述性能指標也會隨著通道長度的增加而增加【9】。袁飛等人通過數(shù)值模擬比較了蜂窩陶瓷蓄熱器開孑L形狀對傳熱性能的影響。他們發(fā)現(xiàn)方形開孔比六邊形開孔蓄熱體具有高的回收率，但同時壓力損失大。隨著開口尺寸的減小，效能明顯增加，但壓力損失也會。
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