毕业论文课题相关文献综述

文献综述

一、研究背景

我国城市燃气行业整体处于快速成长期，截至2012年底，全国用气总人口达4.96亿人，城镇人口天然气气化率仅为33.9%，且发展不均衡；全国城市燃气配气管道总里程超过46万千米，与2000年相比年均增速达到13.9%。但是，由此引发燃气燃烧造成的有毒气体污染现象也日益严重，因此如何如何人控制好有毒气体CO、NOx等的排放以及提高燃气利用效率已成为摆在我们面前的一个紧迫课题。

燃气灶是我们日常生活中最常见的一种烹饪器具，自2000年以来我国燃气灶行业呈飞速发展趋势。然而传统燃气灶燃烧技术以自由火焰为特征，气体的导热性能和辐射性能较差，其燃烧不可避免地会有温度分布不均、燃烧区域狭小、污染物排放严重等缺点。同时，燃气燃烧时厨房内的空气污染较为严重，特别是产生的有毒气体CO与NOx对人体均有较大危害[1、2]。NOx与人体血液中血色素的亲和力约为CO的数百倍，容易使人因缺氧而引起中枢神经麻痹、痉挛等症状。在国内，工业上对燃烧装置的NOx排放的抑制已已采取了许多有效的方法，然而对于降低民用灶具NOx排放的研究却进展迟缓[3]，我国民用灶具尚无NOx排放标准[4]，业界对于燃具低NOx燃烧技术及NOx对室内空气的污染还未给予应有的重视。

多孔金属全预混燃烧方式，是全预混的燃气和空气混合物，在一种耐高温、导热性能好的特殊多孔金属材料里的燃烧过程。燃气与空气在预混室内充分混合后流经多孔金属的下端，多孔金属良好的导热性使上端的火焰迅速与混合气体完成换热，将混合气体预热到着火温度。混合气体在流入上端燃烧区域的过程中在孔隙内部发生强烈的扰动，使燃烧产生的热量迅速以各种形式向外传播，燃烧效率高，燃烧完全，减少了CO排放[5]。同时，扰动还使燃烧区域温度保持均匀，不产生局部高温。瞬时完成的燃烧，还保证了烟气在高温区停留时间较短。这些特征有效地抑制了NOx的生成。多孔金属全预混燃烧方式还能实现适量控制过剩空气系数和热负荷，更加有效地抑制NOx的产生[6]。

二、多孔金属燃烧特性

多孔金属材料（又称泡沫金属）如图2所示，是有十二面体结构[7]的金属材质多孔介质，通过发泡制成，有较好的力学强度，其微观结构[8]如图1所示，多孔金属介质结构均匀、孔隙率高、加工性能好、机械强度高、耐温及耐蚀性好，是一种理想的燃具火盖材料。目前用于燃烧器的多孔介质的材料主要可以分为分散颗粒组成的填充床和整体框架的多孔结构两种。适用于燃气灶具的材料为整体框架的多孔结构，可根据需要加工成形。

多孔金属内预混气体燃烧通常称为气体过滤燃烧[9]。多孔金属燃烧是一种高效的回热燃烧技术且无需辅助设备。燃烧释放热量（即燃烧产物的对流热焓）转变成多孔金属的辐射能且辐射能瞬间传递[10]。多孔金属因其自身结构拥有很好的导热、对流和辐射能力，且其蓄热能力很强，气体和固体之间可以进行充分预混，气体在多孔金属内点燃以后，反应区产生的热量可以很快传递给固体的多孔金属，而且有一部分贮存在多孔金属内，还有一部分通过辐射和热传导向上游及下游传给临近的固体介质[11]。向上游传递的热量给预混气预热，以至于火焰温度有可能超过绝热火焰温度，形成超绝热燃烧[12]，由此可见，多孔金属燃烧器的燃料可为低热值的燃料[13]。多孔金属燃烧技术是一种新型又独特的燃烧方式，相比于自由空间燃烧，它具有以下特点：

（1）多孔金属的空隙率较大，相对于自由空间，有着更大的固体表面积，因此有更强的蓄热能力[14]。

（2）多孔介质的存在，使得混合气体在其中有着更为强烈的扰动，因而强化换热[9]。