一.多孔介质原理

多孔燃烧技术又被称为PMC技术（Porous Medium Combustion）。多孔介质燃烧过程中，由于多孔基体的存在，预混气体流经多孔介质的同时，在多孔介质中进行燃烧；气体在多孔介质孔隙内部产生漩涡，分流与汇合，剧烈扰动。燃烧产生的热量通过多孔介质的导热和辐射效应不断向上游传递并预热新鲜燃气，同时利用多孔介质自身的蓄热能力回收燃烧产生的高温烟气余热。这样不仅可以提高气体燃料的燃烧效率，降低污染物排放，而且能显著拓宽燃烧贫燃极限，同时无需传统的换热设备来进行燃烧余热的回收和传递。在减少设备体积，实现设备小型化的方面具有强大的优势，为天然气等气体燃料，特别低热值气体燃料高效清洁燃烧提供一条新途径。

总的来说，燃烧释放的热量通过多孔介质的辐射和导热预热来流预混气体，导致火焰温度超过绝热火焰温度，实现所谓 “超绝热燃烧（Superadiabetic Combustion）或者“超焓燃烧”（Excess Enthalpy Combustion）。

二.多孔介质燃烧材料

多孔介质材料影响燃烧器的寿命和燃烧性能，是多孔介质燃烧器设计时需要的重点考虑因素。氧化铝 （Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、碳化硅（SiC）等陶瓷材料是目前燃烧器中使用最广泛的多孔介质材料。氧化铝具有耐磨损、耐高温、硬度大、化学性质稳定且价格便宜等优点，是最常使用的多孔介质材料；其缺点是导热系数较低、抗热冲击性较差。氧化锆具有良好的耐高温性能，非常低的导热性能和较差的抗热冲击性。碳化硅具有良好的传热性能和抗热冲击性，是较好的多孔介质材料。燃烧所使用的多孔介质主要包括堆积颗粒、泡沫、蜂窝板、纤维、金属丝网等形状。蜂窝状多孔介质结构规则有序可以精确描述其微观结构，而自由堆积颗粒床、泡沫、纤维毡、金属丝网等每个单元没有规律可循或排列无规 则，描述其几何形状比较困难。 因此，目前研究主要引入了“容积平均”假设，将复杂的多孔体系视为宏观尺度均匀分布的虚拟连续介质，不必研究微观尺度的流动和换热，使复杂的流动问题得以简化。[2]

三.多孔介质燃烧特点

功率大，极低的CO和NOx的排放量，燃烧安全稳定

多孔介质燃烧器的结构紧凑（减少了复杂的预热和换热设备），尺寸大大减小，制造成本低，系统效率较高，消除了额外能耗

燃烧器对燃料的适应性很强，当量比调节范围很宽，可燃极限最小当量比为0.026，可实现极稀薄气体或超低热值气体稳定燃烧；

燃烧热强度可达3500kW/m2 （常规燃烧器 热强度一般为3000 kW/m2 ），燃烧器系统功率调节范 围可增大到1:50 （常规预混式燃烧器的功率调节范围 只有1:2.5）

四.多孔介质燃烧应用

（1）民用加热器。多孔介质燃烧器可用于民用加热器与暖风机中。由于调节比大，在大功率条件下启动可以减小污染物排放，温度正常时，可以方便地调小热负荷输出以减小能源消耗。

（2）多孔介质燃烧器可与预混式工业燃烧器联合利用。常规预混式燃烧器的功率调节范围只有1:2.5，当其与环形多孔介质燃烧器联合使用时，系统功率调节范围可达到1:50，且不会对污染物的排放造成影响。

（3）干燥器的空气加热系统。干燥器利用燃气燃烧后产生的烟气与冷空气以一定的比例混合使其达到合适温度来作为干燥介质。在许多干燥器中，混合气体的热量是直接传给干燥物的。

（4）燃气轮机燃烧室。目前燃气轮机燃用预混 燃气可达到低NOX与CO排放。但它的功率降到额定 功率的50%时，燃气轮机里的燃烧过程将变得很不稳定。此时，就需要切换为扩散燃烧方式，NOX与CO的 排放会变得较高，或者关闭部分燃烧器，这又会使燃气轮机温度分布不均而减少使用寿命。但是应用多孔介质燃烧室可以克服这两方面的缺点。

（5）超绝热燃烧发动机、内燃机。多孔介质既 有利于燃烧又可以优化环境，既可以实现超低污染物的排放，又可以通过蓄热作用降低排热损失。

（6）低热值气体燃烧装置。往复式多孔介质燃 烧器内的火焰温度比自由空间中的普通火焰理论值高 出13倍，可燃极限最小可达当量比为0.026，可以实 现极稀薄混合气或超低热值的气体稳定燃烧。