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为了克服能源利用率偏低和能源生产、消费中污染物大量排放等问题，如NOX，SO2，CO2以及近几年引起较大注意的N2O等，它们是产生光化学雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏的原因。近年来在改进燃烧方式方面，正在开 发、应用低温富氧燃烧技术和高温低氧燃烧技术。常规燃烧方式中氧气浓度为21%，入炉空气温度20～450℃，燃烧温度（炉温）1200～1400℃；低温富氧燃烧是通过空气膜分离，使氧气浓度提高到28%～30%，而燃烧温度可降低到800～1000℃；高温低氧燃烧则是通过 特 殊装置，使入炉空气温度提高到800℃（有的可高达1250℃）以上其氧气浓度低于15％（有的可低达3%～5%），改变火焰结构，从而使炉温均匀、NOX生成减少、噪音降低、能源消耗减少。高温低氧燃烧常被称为高温空气燃烧技术，其核心是热循环再 生燃烧系统，主要由高 效热交换器（热再 生媒体）、燃烧器、快 速切换阀组成，本文就热交换器进行了一些计算和讨论。
1、高温空气燃烧技术
1.1、高温空气燃烧的目的
高 性 能工业用炉开 发项目的具体目标：削减30%以上的CO2排放量（节能）；低NOX及低燃烧噪音；同时完成设备小型化。
以原有技术常识而言，因它们处于互相制约的关系，三者同时达成被认为是不可能的事。这三点有可能同时实现的方法是运用高温空气燃烧炉。所谓的高温空气燃烧是把吹进燃烧炉的空气预热到比原来高得多的1000℃以上，而且向维持着低氧浓度的高速喷流中吹入燃料（二次燃料）。通过实验对高温空气燃烧已认清了以下问题。
（1）随着温度的高温化出现的燃烧特性是，效率虽上升，但火焰温度的上升是局部性，NOX浓度却急剧增加。
（2）高温空气燃烧可达到：低NOX；低噪音；火焰温度平坦化等在实用中的几乎各种特性。
（3）在高温且低氧空气的燃烧中，以前几乎看不到的以C2发光为中心的绿色火焰（greenflame）变旺。
以往传热的计算是凭经验，如果基于科 学的演绎式确立新的传热计算法，并把它应用于高温空气燃烧，那就很有可能使先 进的工业用炉诞生。为进行高温空气燃烧，所需要的高温空气是用1980年左右就已实用化的短时间转换式蓄热器(burner)预热。在日本，1995年以后这种蓄热器迅 速普及，在钢铁用加热炉、热处理炉、铝熔解炉以及辐射发热管（radianttube）等广为利用。RTO蓄热燃烧设备正在成为各企业自愿节能的重要支柱。
1.2高温空气燃烧的原理与效果
燃烧空气的高速喷流在炉内形成的气体再循环使炉内温度平坦化，从而为使用高温空气时抑 制有局部出现高温域变成可能。另外由气体循环的强 化或因燃烧分散出现的高温或低氧空间的燃烧，其温度势（temperaturepotential）虽然高但其火焰体积大、温度梯度及浓度梯度均小，是一种均一化及平滑化的燃烧2。由于助长了聚合反应，预料在高温燃烧领 域实现低NOX化也有可能。一旦炉内温度达到平坦化，平均炉温就趋高温化，单位传热面积的传热能力也增加，这些将使热设备有可能实现小型化。
1.3高温空气燃烧的影响
现在高温空气燃烧技术也正在工业用炉以外的领 域 开 发应用。虽然这技术将导致大幅度削减二氧化碳及NOX；然而迄今为止尚未解明其真 正的基础理论，以致无法实现广泛的应用。据日本工业用炉协会估计，为维持1990年二氧化碳发生量水准，仅工业用炉改 善这一项在2010年就可望实现二氧化碳削减量约占35%。开 发成果的实用化和普及化，不仅 有助于防止地球暖化，而且对提高经济效益也大有好处。
