聚能燃燒技術(shù)燃?xì)庠罹咝袠I(yè)技術(shù)現(xiàn)狀

目前市場(chǎng)上銷售的燃?xì)庠顝娜紵绞娇?，大都為部分預(yù)混大氣式燃燒，其換熱方式主要為對(duì)流換熱。對(duì)流換熱受換熱面積與換熱時(shí)間的影響較大，而傳統(tǒng)燃?xì)庠钤谑褂眠^程中換熱面積是有限的;同時(shí)，為了使負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、火焰穩(wěn)定，大氣式燃燒的預(yù)混空氣量一般為理論空氣需要量的60%，為了使燃?xì)馊紵耆?，需供給大量二次空氣，這就導(dǎo)致煙氣量大。由于上述種種原因，部分預(yù)混大氣式燃燒方式熱效率通常較低。

另一方面，大氣式燃燒形成的本生火焰，燃燒區(qū)溫度分布不均勻，存在局部高溫，不僅大量生成T-NO，還生成P-NO，故NOx排放較高。特別是在追求低CO指標(biāo)時(shí)，NOx排放會(huì)更高。因此，就目前應(yīng)用較廣泛的部分預(yù)混大氣式燃燒技術(shù)而言要同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高熱效率、降低污染物NOx及CO的排放，是十分困難的。聚能燃燒技術(shù)則能有效解決這一問題。

在資源日益匱乏的今天，能源危機(jī)的概念早已深入人心，溫室氣體排放量與日俱增，給世界環(huán)境構(gòu)成極大威脅。毋庸質(zhì)疑，提倡"節(jié)能、環(huán)保"的低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代已然來臨。作為資源消耗的大國(guó)，中國(guó)在1990-2007年間的溫室氣體排放量幾乎增加了兩倍。以目前的增長(zhǎng)速度，到2030年中國(guó)的年溫室氣體排放量將是2007年水平的兩倍，占世界年排放量的29%。面對(duì)資源和氣候等危機(jī)帶來的巨大壓力，中國(guó)在"節(jié)能、減排"等方面做出的承諾和應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，使得越來越多的企業(yè)在生產(chǎn)、制造過程中，尤為注重以技術(shù)創(chuàng)新的方式，生產(chǎn)低碳產(chǎn)品，來達(dá)到"節(jié)能、減排"的目的。

在燃?xì)庠罹咝聡?guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，臺(tái)式燃?xì)庠畹臒嵝室蟛坏陀?5%，嵌入式燃?xì)庠畹臒嵝什坏陀?0%。同時(shí)，新版國(guó)標(biāo)中將熱效率由原來的推薦性條款(B)提升至強(qiáng)制性條款(A)。另一方面，根據(jù)2004年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃》，到2010年，家用燃?xì)庠顭嵝市柽_(dá)到60%-65%(臺(tái)灶由現(xiàn)在的≥55%提高到≥65%，嵌入灶由現(xiàn)在的≥50%提高到≥60%)，因此，大幅提升燃?xì)庠罹邿嵝室彩菄?guó)家政策對(duì)燃?xì)庠罹咝袠I(yè)提出的新要求。

作為一種全新的燃燒技術(shù)，聚能燃燒技術(shù)以全預(yù)混燃燒為基礎(chǔ)，通過對(duì)預(yù)混、燃燒結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，提高了熱效率。同時(shí)，聚能燃燒技術(shù)采用三元催化技術(shù)，燃燒產(chǎn)生的煙氣中CO、HC(碳?xì)浠衔?和NOx等的含量均大幅下降。另外，聚能燃燒采取以輻射換熱為主的換熱方式，利用拋物球聚能反射和低光輻射的原理減少熱損失，換熱效率高。

聚能燃燒技術(shù)的主要特征如下:

全預(yù)混燃燒是通過引射作用將燃燒所需的空氣全部吸入燃燒器腔內(nèi)，并與燃?xì)獬浞值幕旌虾笤龠M(jìn)行燃燒的技術(shù)。

全預(yù)混燃燒與部分預(yù)混燃燒比較有以下特點(diǎn):首先，全預(yù)混燃燒器的喉部較大，能引身較多的空氣;其次，具有超大腔體，各火孔前壓力均勻一致;第三是全預(yù)混器火孔熱強(qiáng)度特低，約0.25W/mm(其它大氣式燃燒器約為5.8~9.35W/mm)，火孔總面積大，也使燃?xì)饧翱諝饣旌衔锪鲃?dòng)的阻力減少，能自然引射更多空氣。這幾個(gè)因素構(gòu)成全預(yù)混燃?xì)馀c空氣按照理論空氣量的105%-130%的混合比例充分預(yù)混，為完全預(yù)混燃燒準(zhǔn)備了條件。

部分預(yù)混燃燒時(shí)，燃燒在火孔外進(jìn)行，能見到內(nèi)焰、外焰和高亮燃燒焰面;而聚能燃燒按照穩(wěn)定的空-燃混合比在火道內(nèi)瞬間完成，在火孔外只有已經(jīng)過一次換熱的較高溫?zé)煔饬飨蝈伒走M(jìn)行換熱，而沒有燃燒反應(yīng)過程，故稱無焰燃燒。

部分預(yù)混燃燒時(shí)，一次空氣系數(shù)為0.6左右，在一次火焰外仍需補(bǔ)充大量空氣進(jìn)行二次燃燒，為保證燃燒充分，過剩空氣系數(shù)較高(通常ɑ=1.6~2)，高溫?zé)煔饬枯^多，通過煙氣帶走大量的熱量，造成能量損失;而全預(yù)混燃燒在燃燒反應(yīng)發(fā)生前已引射足夠量的助燃空氣，并充分混合均勻，能在較低過剩空氣系數(shù)(通常ɑ=1.05~1.3)下達(dá)到完全燃燒，由于其高溫?zé)煔饬可?，燃燒時(shí)由煙氣帶走的熱量也少，因此熱效率高。

聚能燃燒技術(shù)采用催化燃燒的方式，燃?xì)庠谌紵昂退杩諝獬浞诸A(yù)混，燃?xì)馊紵浞帧Ｍ瑫r(shí)，催化劑將燃燒產(chǎn)生的CO、HC(碳?xì)浠衔?和NOx等有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮?dú)?由于這種催化可同時(shí)將廢氣中的三種主要有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，故稱三元)。

燃燒過程中生成的NOx有三種:熱力型NOx、快速型NOx、燃料型NOx。家用燃?xì)庠罹呷紵龝r(shí)煙氣中的NOx主要是熱力型NOx。

熱力型NOx的生成與溫度、壓力、N2濃度、O2濃度以及停留時(shí)間有關(guān)，其中燃?xì)獾娜紵郎囟?、過?？諝庀禂?shù)和混合氣體在火焰區(qū)域滯留的時(shí)間對(duì)熱力型NOx的生成有決定性的影響。

聚能燃燒技術(shù)NOx排放量低的原因有:

(1) 焰面后區(qū)域溫度較低。雖然火焰的峰值溫度較高，但在火焰面的后部，由于高溫的燃燒產(chǎn)物與金屬發(fā)熱體孔壁之間存在強(qiáng)烈的對(duì)流換熱，煙氣的溫度迅速下降。NOx生成反應(yīng)所需要的活化能高于燃?xì)饪扇汲煞峙c氧反應(yīng)的活化能，故溫度型NOx的生成速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃燒速度;NOx的生成反應(yīng)發(fā)生在火焰面的下游，而火焰面的下游溫度迅速下降，不能形成局部高溫區(qū)，因此NOx的生成量較少。

(2) 火焰面后部過剩氧濃度低。聚能燃燒技術(shù)采用完全預(yù)混的燃燒方式，過剩空氣系數(shù)很小，約為1.03~1.06，并在過?？諝庀禂?shù)很小的情況下達(dá)到完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中剩余的氧氣濃度很低，故亦導(dǎo)致NOx生成量降低。

(3) 煙氣在火焰區(qū)滯留的時(shí)間短。由于是全一次預(yù)混燃燒，又是預(yù)熱火焰，燃燒速度非?？?，火焰很短，以致肉眼看不到，而不像大氣式燃燒有一個(gè)很長(zhǎng)的燃燒區(qū)域.在這個(gè)極短的火焰區(qū)域內(nèi)，燃燒產(chǎn)物的滯留時(shí)間也極為短暫，因此NOx的生成量較低。

3.6 拋物球聚能反射

聚能燃燒器火孔面的組合形式為拋物球面(即凹面鏡形狀)，與尖底炒鍋的弧度大致相等。拋物球面向上輻射熱量時(shí)，其輻射方向?yàn)樵撉蛎娴那蛐狞c(diǎn)，因而可以減少向周圍方向輻射傳熱，有效聚焦熱量，具有明顯的節(jié)能效果。

輻射換熱是一種高效的傳熱方式，比對(duì)流和導(dǎo)熱等傳熱方式快得多，它是兩個(gè)溫度不同的物體，以電磁波輻射的方式交換熱量的過程。

聚能燃燒由于是完全一次預(yù)混燃燒，又是預(yù)熱火焰，燃燒速度非?？?，火焰很短，聚能燃燒器的燃燒完全在金屬發(fā)熱體的內(nèi)部進(jìn)行，高溫的燃燒產(chǎn)物與金屬發(fā)熱體孔壁之間進(jìn)行強(qiáng)烈的對(duì)流換熱，將金屬發(fā)熱體迅速加熱到850℃~950℃，激發(fā)高能紅外線，向鍋體輻射。由于燃燒器火道表面積大，一次換熱量較高，通過金屬蜂窩體過度對(duì)鍋的輻射熱量占總換熱量的55-60%。

家用燃?xì)庠罹呷紵龝r(shí)火焰發(fā)射的光主要有可見光、紅外光，其中紅外光的頻率和常見固體的固有頻率相仿，更容易激發(fā)固體分子引起共振，所以紅外光熱效應(yīng)最強(qiáng)烈。

普通大氣式燃燒器燃燒時(shí)火焰發(fā)射的光中可見光占的比例較大，而聚能燃燒是完全預(yù)混的無焰燃燒，很少能量轉(zhuǎn)化為可見光，燃燒產(chǎn)生的能量大多都轉(zhuǎn)化為具備強(qiáng)烈熱效應(yīng)、鍋具可迅速吸收的紅外光。因而聚能燃燒技術(shù)可見光損失很小。

通過對(duì)燃燒和換熱領(lǐng)域的創(chuàng)新，聚能燃燒技術(shù)在熱效率、排放指標(biāo)方面達(dá)到了全新的技術(shù)高度，在業(yè)內(nèi)擁有著無與倫比的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，應(yīng)用聚能燃燒技術(shù)的燃?xì)庠畹臒嵝矢哌_(dá)68.5%(樣機(jī)可達(dá)73%)，而普通燃?xì)庠畹臒嵝蕿?2%左右，聚能燃?xì)庠钕啾绕胀ㄈ細(xì)庠罟?jié)能31.7%。

聚能燃燒技術(shù)能使CO和NOx排放量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。以燃?xì)庠顬槔?，?yīng)用聚能燃燒技術(shù)的燃?xì)庠睿?jīng)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè):

1.干煙氣中CO始終保持在一個(gè)很低的水平，其濃度為0.005%，只相當(dāng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的十分之一(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為≤0.05%);

2.干煙氣中NOx濃度為0.003%，比國(guó)家規(guī)定的最高等級(jí)(五級(jí))還低0.001%(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最高等級(jí)為5級(jí)0.004%)。