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第1章 概述1

1.1 高温空气燃烧技术发展的社会背景1

1.2 高温空气燃烧技术发展的技术背景2

1.3 高温空气燃烧工作原理与技术优势4

1.4 高温空气燃烧烧嘴型式5

1.5 高温空气燃烧的研究焦点7

1.5.1 关键部件7

1.5.2 燃烧机理8

1.5.3 燃料适用性11

1.6 高温空气燃烧的数值研究12

1.6.1 计算模型的选用12

1.6.2 高温空气燃烧特性数值模拟方法13

1.6.3 商业软件的缺点及自主开发数值模拟计算程序的重要性16

1.6.4 未来高温空气燃烧数值模拟的发展方向16

1.7 高温空气燃烧的应用16

1.7.1 HTAC技术的应用范围16

1.7.2 HTAC技术的工艺应用17

1.7.3 HTAC技术在企业的应用17

1.8 高温空气气化21

1.8.1 高温空气气化与传统气化对比21

1.8.2 高温空气气化优越性26

1.8.3 高温空气气化应用前景27

第2章 低氧弥散燃烧过程物理化学特征31

2.1 高温空气燃烧火焰特性31

2.1.1 火焰外观特征31

2.1.2 火焰稳定曲线33

2.1.3 火焰温度特征33

2.1.4 燃烧噪音34

2.2 低氧弥散燃烧概念34

2.3 低氧弥散燃烧热力学特征36

2.3.1 稳定燃烧机理36

2.3.2 燃烧温度37

2.4 低氧弥散燃烧动力学特征38

2.4.1 Arrihenius燃烧反应速率38

2.4.2 燃烧分区39

2.5 弥散性能特征指标42

2.5.1 弥散度42

2.5.2 炉温不均匀度43

2.6 燃烧性能强化44

2.6.1 燃烧过程速度44

2.6.2 燃烧功率46

2.6.3 弥散性能46

第3章 低氧弥散燃烧数值模拟研究50

3.1 高温空气燃烧数值模拟研究现状50

3.2 流动、传热与燃烧数值模拟建立53

3.3 EDM速度系数A对低氧空气燃烧数值模拟的影响55

3.4 燃烧温度对燃烧数值模拟的影响60

3.4.1 比定压热容等效系数60

3.4.2 浓度场与温度场61

3.4.3 弥散性能指标63

3.5 EDM速度系数A对燃烧数值模拟的影响65

3.6 低氧弥散燃烧动力学条件67

第4章 低氧弥散燃烧实验70

4.1 低氧弥散燃烧实验系统70

4.1.1 实验系统原理及组成70

4.1.2 热工参数检测72

4.2 实验操作与数据整理74

4.3 低氧弥散燃烧温度均匀性能74

4.3.1 反应区弥散特征75

4.3.2 变化EDM速度系数A的燃烧数值模拟准确性76

4.3.3 引用等效比定压热容的燃烧数值模拟准确性78

4.4 低氧弥散燃烧动力学条件81

4.4.1 一氧化碳排放浓度81

4.4.2 低氧弥散燃烧动力学条件82

第5章 薄壁蓄热体热过程数学模型及摄动法求解87

5.1 薄壁蓄热研究现状88

5.2 蓄热过程传热分析90

5.3 放热过程传热分析94

5.4 蓄热过程气固温度分布渐近解95

5.4.1 导热项系数的小参数特征96

5.4.2 弱导热一阶渐近解98

第6章 薄壁蓄热体热过程数值仿真系统开发与应用106

6.1 薄壁蓄热传热数值仿真系统开发106

6.2 薄壁蓄热解析准确性验证108

6.2.1 实验对比108

6.2.2 数值计算对比111

6.3 气固传热过程分析112

6.3.1 计算参数选取112

6.3.2 仿真结果及分析112

6.4 弥散燃烧切换周期优化设计115

6.4.1 设计约束条件115

6.4.2 切换周期取值范围116

第7章 薄壁蓄热体传热特性摄动解析119

7.1 最佳切换周期120

7.2 预热空气型薄壁蓄热系统温度效率121

7.2.1 气体水当量对温度效率的影响121

7.2.2 结构参数对温度效率的影响122

7.2.3 固体热物性参数对温度效率的影响125

7.2.4 薄壁蓄热最大温度效率和最佳切换周期验证128

7.3 单预热燃气型薄壁蓄热系统热效率129

7.3.1 热效率130

7.3.2 热效率分析131

7.4 双预热型薄壁蓄热系统热效率132

7.4.1 热效率133

7.4.2 热效率分析133

第8章 基于高温空气燃烧的熔铅炉135

8.1 国内铅冶炼背景135

8.2 基于高温空气燃烧的熔铅炉技术方案136

8.3 工程应用实例137

8.3.1 熔铅炉热平衡计算138

8.3.2 熔铅炉系统结构设计145

8.3.3 蓄热式燃烧系统的控制系统的设计148

8.3.4 改造后熔铅炉的节能和环保效益150

第9章 生物质燃料气化数学模型及其应用152

9.1 固体燃料气化研究现状152

9.2 模型假设153

9.3 气化数学模型153

9.3.1 物料平衡条件153

9.3.2 化学平衡条件154

9.3.3 能量平衡条件156

9.3.4 模型的求解159

9.4 高温空气气化性能探讨160

9.4.1 高温空气气化指标分析160

9.4.2 高温空气／水蒸气气化指标分析168

9.4.3 高温氧气气化指标分析175

9.5 模型应用176

9.5.1 木屑气化176

9.5.2 秸秆气化180

9.5.3 稻壳气化182

9.5.4 棉柴气化183

9.5.5 煤粉气化184

第10章 木屑高温空气气化试验研究187

10.1 高温空气气化试验系统187

10.1.1 系统组成及工作流程187

10.1.2 测试系统组成189

10.1.3 高温空气流量测量189

10.2 木屑高温空气气化试验操作过程190

10.3 木屑高温空气气化试验结果及分析191

第11章 研究总结198

参考文献201

附录1 实验装置图223

附录2 部分彩图223