在冶金、機械、建材等部門所用的許多工業(yè)燃燒爐中，排出的廢氣溫度高達600～1100℃。為充分有效地把這部分熱量加以利用，許多研究人員在這方面做了大量研究工作。其中利用熱回收裝置回收煙氣帶走的余熱，加熱助燃用空氣和燃氣，再回送到爐子燃燒室，是一項有效且收益較大的措施。
早期的回收余熱用于空氣預熱的熱回收裝置主要是間壁式換熱器和蓄熱式換熱器。間壁式換熱器氣體流向不變，工作狀況穩(wěn)定，但其預熱溫度不超過700℃，且壽命較短，熱回收率低，排放的煙氣仍有較高溫度。蓄熱式換熱器預熱溫度可達1200℃，而排煙溫度較低，可接近300℃，且壽命較長，熱回收率最高可達70％。但早期這種蓄熱式換熱器的蓄熱體采用格子磚材料，綜合傳熱系數(shù)較低，蓄熱體體積龐大、換向時間長、預熱溫度波動較大。同時，煙氣的排出溫度仍有300～600℃，換熱設備要求既耐熱、又氣密，使結(jié)構(gòu)復雜、操作不靈活。綜合考慮換熱器的經(jīng)濟性、材料性能、熱效率等因素，目前性能較好的間壁式換熱器的受熱溫度可達 1000℃左右，得到的最高預熱空氣溫度達700℃。若再提高預熱溫度，會出現(xiàn)高NOx問題及因換熱器傳熱面積擴大引起的設備費用增加和換熱器本身的壽命問題。而蓄熱式換熱器因高效節(jié)能的特性以及材料工業(yè)的發(fā)展而又展現(xiàn)出新的活力。

      1982年英國Hotwork公司和British Gas公司合作，首次研制出了緊湊型的陶瓷球蓄熱系統(tǒng)RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系統(tǒng)采用陶瓷球作為蓄熱體，比表面積可達240m2/m3，因此蓄熱能力大大增強、蓄熱體體積顯著縮小、換向時間降至1～3min，溫度效率明顯提高(一般大于80％)，而預熱溫度波動一般小于15℃。在隨后幾年里，對該蓄熱系統(tǒng)又進行了大量的實驗研究并作了試用。在不銹鋼退火爐、步進梁式爐上的應用均達到了預期的效果，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

      日本在1985年前后詳細考察了RCB的應用技術和實際使用情況后，開始進一步研制。20世紀 90年代初，日本鋼管株式會社(NKK)和日本工業(yè)爐株式會社(NFK)聯(lián)合開發(fā)了一種新型蓄熱器，稱為高效陶瓷蓄熱系統(tǒng)HRS(High-cycle Regenerative Combustion System)。在蓄熱體選取上，采用壓力損失小、比表面積更大的陶瓷蜂窩體，以減少蓄熱體的體積和重量。為了實現(xiàn)低NOx排放，蓄熱體和燒嘴組成一體聯(lián)合工作，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環(huán)法來控制進氣，效果很好。NKK進行了多次試驗，對測得的數(shù)據(jù)進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預加熱后進入燃燒器的空氣溫度已接近廢氣排放溫度。數(shù)據(jù)顯示，空氣預熱溫度達1300℃、爐內(nèi)O2含量為11%時NOx排放量是40kg/m3 [1]。HRS的開發(fā)，不僅實現(xiàn)了煙氣余熱極限回收及NOx排放量的大幅度降低，而且這種新型燃燒器還引發(fā)產(chǎn)生了一種新的燃燒技術——高溫空氣燃燒技術 HTAC(High Temperature Air Combustion)。

      HTAC技術在燃燒條件、反應機理、火焰特征等方面均表現(xiàn)得與傳統(tǒng)的燃燒技術不同。它是預熱空氣溫度達到800～1000℃以上，燃料在含氧較低(可低至 2%)的高溫環(huán)境中燃燒。因為是在高溫條件下，可燃范圍擴大，在含氧大于2%時，就可保證穩(wěn)定燃燒。燃燒過程類似于一種擴散控制式反應，不再存在局部高溫區(qū)，NOx在這種環(huán)境下生成受到抑制。同時,在這種低氧環(huán)境下，燃燒火焰具有與傳統(tǒng)燃燒截然不同的特征：火焰體積明顯增大，甚至可擴大到整個燃燒室空間；火焰形狀不規(guī)則，無火焰界面；常見的白熾火焰消失，火焰呈現(xiàn)薄霧狀；輻射強度增加，火焰的高度輻射減少。整個燃燒空間形如一個溫度相對均勻的高溫強輻射黑體，再加上反應速度快，爐膛傳熱效率顯著提高，而NOx排放量大大減少