PDF《全国燃烧节能净化标准化技术委员会（SAC/TC441）》

0 全国燃烧节能净化标准化技术委员会(SAC/TC441) 国家标准 《多孔介质燃烧器通用技术要求》 编制说明 标准编写组

2019 年4月2

一、任务背景和意义 随着国家节能减排特别是燃烧器燃烧污染物排放标准越来越严 格,发展高清洁燃烧低污染物排放的燃烧器对于满足国家清洁环境要 求意义重大.

多孔介质燃烧器是指燃料在多孔介质内部或者表面燃烧的燃烧 器,与自由火焰燃烧器相比,它的燃烧效率高、污染物排放特别是氮 氧化物排放特别低,实验室结果表明基于多孔介质燃烧原理的燃烧器 氮氧化物排放低于30mg/Nm

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此外,多孔介质碳燃烧器兼具燃烧器体 积小、结构紧凑、负荷调节范围广,燃烧稳定的优点,能广泛应用于 工业加热设备、家庭采暖系统、动力设备、汽车预热系统和各种各样 的民用和工业生产过程中.多孔介质燃烧技术是目前国际上最新的第 三代气体燃烧技术,随着我国对能耗和环保要求的不断提高,多孔介 质燃烧器的优势逐渐体现,市场推广势在必行. 但是由于多孔介质燃烧器与传统的自由火焰燃烧器结构和燃烧性 能不同,目前国家对于气体燃烧器的相关标准不能完全适用于多孔介 质燃烧器,进入市场的多孔介质燃烧器的工作稳定性和安全性不能的 到保障. 国内外学者对多孔介质燃烧器进行了大量的研究,包括多孔介质 燃烧、传热和产物生成与控制机理与特性,提出了渐变多孔介质燃烧 器、双层/多层多孔介质燃烧器、内嵌受热面多孔介质燃烧器、往复 式多孔介质燃烧器,研发各种热值气体的多孔介质燃烧器,一些新的 技术和研究成果还在不断的涌现出来. 我国目前现有燃烧器的国家标准10项,其中安全标准4项,方法 标准2项,其它标准4项,这些标准中涉及到的主要是自由火焰式燃烧 器,针对多孔介质燃烧器的国家标准处于空白.

3 为了引导、鼓励应用先进技术,保证产品质量和安全,提高能源 利用效率,减少污染物排放,建立节约型社会,浙江大学和中国科技 大学等单位提出了规范多孔介质燃烧器设计、制造、验收等各环节的 通用技术条件,并以国家相关的法律、法规为依据,以我国节能环保 需求为导向,以提高产品质量、安全水平和产业效益为目标,使该类 燃烧器生产和应用有法可依,依靠不断创新,为燃烧器的快速和规范 发展提供强有力的技术支持,同时为探索我国燃烧器标准化体系建设 进行有益尝试.

二、任务来源 因为目前国内外尚无同类标准,为适应燃烧技术发展的需要,由 浙江大学、中国科学技术大学等单位提出编制《多孔介质燃烧器通用 技术要求》国家标准的建议. 经国家标准化管理委员会综合[2017]128号文批准,归口全国燃 烧节能净化标准化技术委员会《多孔介质燃烧器通用技术要求》国家 标准获得立项,项目计划编号为:20173887-T-469,由全国燃烧节能净 化标准化技术委员会(TC441)归口管理.

三、编制和分类原则

1、标准编制原则 本标准的编制遵循 系统性、科学性、统一性、协调性、适用 性、规范性 的原则,注重标准的可操作性和利用方便性. 本标准依据 GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分:标准的 结构和编制》的规定要求,确定标准的结构和组成要素;

坚持科学性原 则,标准模式与理论基础及标准要求之间具有清晰的逻辑关系,即理论 - 模式-标准要求,逐层转化,作到结构合理,层次清晰,体现科学性原

4 则;

坚持先进性和实用性相结合的原则,既广泛吸收经典术语和词汇, 又吸收和借鉴先进概念;

坚持可操作性原则,即标准应在具有广泛的适 用性的基础上,有较高的可操作性. 本标准在GB/T 19839《工业燃油燃气燃烧器通用技术条件》的基础 上,结合多孔介质燃烧特点与多孔介质燃烧器特点制定.

2、标准的适用范围 适用于多孔介质燃烧器的设计、制造、验收.主要技术内容包括 多孔介质燃烧器的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、 包装、运输和贮存等.

四、工作简况

1、 草案思路的形成 (A)基于已有工业燃油燃气燃烧器标准,结合多孔燃烧特点 我国目前针对工业燃烧器实行的相关标准为GB/T 19839《工业燃 油燃气燃烧器通用技术条件》,该标准规定了工业燃油和燃气燃烧器 术语和定义,要求,试验方法,检验规则,标志,包装、运输和贮存 等.适用于输出功率不小于60 kW的机械通风的工业燃油、燃气燃烧器 的设计、制造和验收.该标准不适用于具有低氮排放特点的基于预混 燃烧的多孔介质燃烧器. 多孔介质燃烧技术是目前一种非常具有前景的气体燃料燃烧方 式,它是指将预混气体通入一种多孔、耐高温且具有良好换热性能的 介质中进行燃烧.由于这种多孔基体的存在,气体在多孔介质小孔内 部产生剧烈扰动,并通过导热与辐射使燃烧产生的热量向上游传递, 使得气体燃烧更加稳定、燃烧强度更高、污染物排放更低、燃烧效率 更高、燃烧极限更宽、燃烧器小型化.

5 目前,自由火焰燃烧仍然是气体燃料燃烧的一个主要方式,这种 燃烧方式火焰面附近温度梯度大,温度分布不均匀,局部高温造成大 量热力NOX生成,燃烧不充分造成大量的CO生成,且燃烧不稳定,燃烧 效率低.针对这些问题,国、内外学者提出了多孔介质燃烧概念,与 自由火焰燃烧相比,多孔介质燃烧火焰稳定性增强,燃烧速率增大, 燃烧区域温度均匀,燃烧污染物排放特别是NOx低,同时多孔介质作为 一种热量回流的有效媒介,能够有效的拓展气体的贫燃极限. Weinberg等在1988年就多孔介质中的化学反应进行研究.目前国 内研究多孔介质内可燃气体富燃燃烧的主要单位有浙江大学、中国科 技大学、大连理工大学、华南理工大学和哈尔滨工业大学.国外研究 燃料在多孔介质内的重整反应的团队主要有Dobrego等人(Heat and Mass Transfer Institute, Belarus),Trimis等(University of Erlangen-Nuremberg, Germany),Ellzey等(University of Texas, USA),Kostenko等(Russian Academy of Sciences, Russia)和Pastore等(University of Cambridge, UK).研究主要集中在燃烧 器内温度分布,污染物排放,甲烷转化率,最佳当量比,材料特性, 结构设计,反应机理研究等. 但是,由于多孔介质燃烧理论和技术发展相对新,有关多孔介质 燃烧器的标准未建立. 多孔介质燃烧过程中的热量回流作用特点可归纳为:(1)在火焰面 区域,气体通过化学反应释放热量,热量以对流及气固辐射方式向固 体传递,固体间通过导热及辐射作用同时向火焰面前沿及火焰面后沿 传递,如此对进入多孔反应器的前序混合气体产生预热作用,使得反 应气体燃烧所能达到的最高温度高于绝热燃烧温度,这种现象可称为

6 超绝热燃烧 或 超焓燃烧 现象,形成 超焓 概念;

(2)在火焰 面前沿的预热区,固体温度高于气体温度,固体通过气固对流换热作 用加热气体,直至预混气体达到着火温度,形成并维持火焰面;

(3)在 火焰面后沿的蓄热区,固体温度低于气体温度,气体通过对流换热作 用加热固体,同时,固体通过导热及辐射作用向下游传递热量,使温 度分布较为均匀. 多孔介质对燃烧的作用主要有以下方面:(1)气体在多孔介质孔隙 内部产生旋涡、分流与汇合,以及剧烈扰动,强化了气体的弥散效 应,强化了气体燃烧的传热传质作用;

(2)由于多孔介质的存在,其辐 射作用能及时将火焰面附近的热量向两端传递,使得火焰面附近的温 度分布较为均匀;

(3)由于多孔介质骨架的存在,气体在流经多孔介质 骨架时,必然在骨架后方形成多个回流区,使气体燃烧的稳定性大大 增强. 考虑我国针对工业用燃油燃气燃烧器有通用标准GB/T 19839《工 业燃油燃气燃烧器通用技术条件》,因此在结合该针对燃烧器的通用 标准技术上,编写小组结合多年国内外在多孔介质燃烧理论和技术研 究、应用的成果与经验,在此基础上形成了一个《多孔介质燃烧器通 用技术要求》的工作组讨论稿. (B)标委会成员认真讨论,形成编写大纲与思路 全国燃烧节能净化标准化技术委员会(TC441)有不少成员工作在工 业锅炉与燃烧器设计、试验和应用领域,具有丰富的经验.在针对标准 编写相关事项、围绕标准目录、大纲如何拟定,多孔介质燃烧器通用技 术要求进行详细讨论基础上,确定《多孔介质燃烧器通用技术要求》标 准撰写思路:

7 《多孔介质燃烧器通用技术要求》标准编写基于已有国家通用标 准GB/T 19839《工业燃油燃气燃烧器通用技术条件》,结合国内外多 孔介质燃烧理论、技术研究和应用的成果与经验,在此基础上形成了 《多孔介质燃烧器通用技术要求》的工作组讨论稿.

2、 标准编写主要工作过程 《多孔介质燃烧器通用技术要求》标准从 2017年2月21日编写小组 向全国燃烧节能净化标准化技术委员会(TC441)提出申请,2017年7月12 日到国标委进行项目立项答辩, 2017年12月29日经国家标准化管理委员 会综合[2017]128号文批准,从准备到标准的编制,历时近3年,中间 经过4 个修改版本,最终形成报批稿文本.具体时间进度如下: 2017年2月21日编写小组向全国燃烧节能净化标准化技术委员会 (TC441)提出申请;

2017年2月27日,编写小组形成《多孔介质燃烧器通用技术要求》 (草案);

2017年3月1日,全国燃烧节能净化标准化技术委员会(TC441)发起给 《多孔介质燃烧器通用技术要求》项目提案投票,征求委员意见;

2017年7月12日,编写小组到国标委立项答辩;

2017年12月29日,国标委[2017]128号文批准立项,项目计划编号为 20173887-T-469;

2018年1月,全国燃烧节能净化标准化技术委员会(TC441) 撰写任务下 达;

2018年2月25日,全国燃烧节能净化标准化技术委员会(TC441) 成立《多孔介质燃烧器通用技术要求》国家标准编写工作组,拟订标准编

8 写计划,进行标准编写分工,提出标准编写要求.程乐鸣(浙江大学) 教授任组长,周月桂(上海交通大学)与林其钊教授(中国科学技术大 学)任副组长,工作组成员包括郑成航(浙江大学),邱坤赞(浙江大 学),张维国(浙江大学),陈向东(合肥通用机械研究院),杨必应 (安徽省特种设备检测院),张风安(安徽省特种设备检测院),丁昌 东(安徽工匠质量标准研究有限公司),胡慧庆(合肥物质科学院核安 全所),李学京(合肥工业大学),秘书组成员为徐咏梅(全国燃烧节 能净化标准化技术委员会)与龚玲玲(浙江大学);

2018年2月25日全国燃烧节能净化标准化技术委员会在合肥召开 《多孔介质燃烧器通用技术要求》标准启动大会,汇报有关多孔介质燃 烧器通用技术要求标准的前期工作,讨论撰写原则与分工;

在启动大会 上委员核专家们就《多孔介质燃烧器通用技术要求》(草案)进行了评 审,提出62条修改意见;

2018年3月29日给出了第一版修改稿,浙江大学编写小组讨论;

2018年4月15日形成《多孔介质燃烧器通用技术要求》第二版修改 稿,浙江大学编写小组讨论;

2019年4月27日在合肥召开《多孔介质燃烧器通用技术要求》(修 改稿)标准研讨会,征求修改稿意见;

2019年7月-9月,全国燃烧节能净化标准化技术委员会通过邮件将 修正后完成的标准送审讨论稿发给委员单位、相关研究院、学校和企业 当中征求意见,同时在网上公示征求意见,通过汇总、收集、整理、修 正形成标准送审稿.(共收集意见**条,采纳**条,部分采纳**条,不 采纳**条,无意见**条.)

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五、标准主要内容说明 《多孔介质燃烧器通用技术要求》标准规定了多孔介质燃烧器的术 语和定义、产品分类、要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存. 该标准适用于输出功率不小于30kW、不大于10MW的多孔介质燃烧 器(以下简称燃烧器)的设计、制造和验收,不适用于自然通风的非 电力驱动和控制的燃烧器的设计、制造和验收. 主要技术内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、要求、 试验方法、检验规则、标志、包装、运输核贮存以及附录.

六、重大分歧意见的处理经过和依据 本标准在制定过程中未出现过重大分歧意见.

七、标准性质的建议说明 建议将《多孔介质燃烧器通用技术要求》作为推荐性国家标准发 布实施.

八、贯彻本标准的实施要求和措施建议 本标准发布后,应组........