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蓄热式烧嘴自身蓄热烧嘴的开发户松三男谷口矿司摘要1997年12月，防止全球暖化京都会议上已达成协议，工业炉要进一步采取各种节能措施以削减温室化气体的排放量。
这些措施中采用蓄热式烧嘴正成为目前的主要方向。
但是，现状是由于尺寸大小、造价、配管复杂等因素，能采用此项技术的炉子受到限制，因而妨碍了推广。
本文介绍了我公司开发的自身蓄热烧嘴，也就是把低造价、单一、紧凑、低NOx等结合在一起的一套蓄热式烧嘴系统。
1 自身蓄热烧嘴的开发近年来要是提到节能，几乎都要说到蓄热式烧嘴，它的高热效率已为同行业人士所深知。
但是，目前只有很少的一部分炉子采用此项技术。
因为不景气要考虑减少设备投资固然是重要因素，最主要的想来还是造价高。
现有的蓄热式烧嘴系统是两个烧嘴作为一组，每个烧嘴隔几十秒切换燃烧一次，即所谓双子式烧嘴系统。
两个烧嘴需要6个换向阀，还要两套安全装置，这样造价就上去了；此外，两个烧嘴还需要用配管联结，复杂的配管也增加了成本。
其次要考虑的因素是蓄热部分的尺寸较大，增大了烧嘴本体的尺寸，难以设置在小型炉子上。
我公司考虑到这些问题妨碍了蓄热式烧嘴的推广，于是着手开发能满足低造价、单一、紧凑、低NOx等要求的燃烧系统，结果可以在一个烧嘴内完成蓄热燃烧，终于实现了自身蓄热烧嘴系统。
2 自身蓄热烧嘴系统的原理和结构本系统的原理是将烧嘴内部分割成若干对作为蓄热室，切换并使流体交替通过这些蓄热室便完成了蓄热燃烧。
图1 示意图图2 示意图图1和图2是基本的示意图。
其结构是：中心部位供应燃料，烧嘴本体内部划分成A、B两部分。
每一部分都有空气入口和烟气出口，各接口配切换阀。
蓄热体分割成4部分并互相隔离。
A室和A流路的两个蓄热室联结，B 室和B流路的蓄热室联结。
图1上A室的助燃空气入口和B室的烟气出口处切换阀开着，其他的切换阀关闭，流体的流动过程是助燃空气从A室进入，通过A流路的两个蓄热室变成高温空气，和燃料混合后燃烧。
烟气在炉内循环后回到烧嘴，进入B流路的蓄热室成为低温烟气，从B室排出。
技术手册HGBE系列可靠的工作HGBE系列冷风高速燃气烧嘴，用于工业炉直接加热和间接加热，输出功率范围：9 - 160kW产品特点及优势◼低成本高速燃气烧嘴◼输出功率范围：9 - 160 kW◼最高应用温度高达1300℃◼适用于冷风和热风运行（助燃空气最高预热到400℃）◼单段燃烧，低污染物排放◼火焰出口速度高，温度均匀性好◼模块化设计，易于维护◼不同平面的空气、燃气接口，方向可90°角互换◼直接进行火焰监测，最大限度确保运行各阶段的安全性◼单独的强冷空气接口，可满足快速降温需求◼基础维护简单经济◼可选择基本配置或完整配置2技术规格烧嘴型号 HGBE152550100200额定热能功率 [1]kW152550100160额定热能功率[1]BTU/h~51000~85000~171000~341000~546000最小热能功率 [1]kW913255080最小热能功率[1]BTU/h~31000~44000~85000~171000~273000标准燃气接口压力 [2]mbar5050505050标准助燃空气接口压力[2]mbar6060606080烧嘴管最高耐温°C13001300130013001300烧嘴管标准直径mm597194121171燃气接口公称直径DN1515151520助燃空气接口公称直径DN2025404050强冷空气接口公称直径DN2040404050燃气 [3]天然气，液化天然气，液化石油气诺玛特保留技术修改的权利 [1] 可根据需求提供其它功率[2]压力波动应≤ ± 5%，烧嘴成组运行时同样适用[3]使用其它燃气请与诺玛特提前沟通3HGBE系列主要尺寸 / 基础烧嘴烧嘴型号主要尺寸A B D E F (1)G (3)HmmHGBE 155916017014200/250/300/40060072.5 HGBE 257117519014200/250/300/40056077 HGBE 509419*********/250/300/400/500/60058077 HGBE 10012122524014200/250/300/400/500/60058053 HGBE 20017128531014300/400/50065070烧嘴型号接口尺寸烟气助燃空气吹扫空气燃气P R S T(2)U V mm inch mm inch mm inch mm inchHGBE 153480G3/43480G3/487G3/8132Rp1/2 HGBE 253487.5G13487.5G1.1/292G3/8137Rp1/2 HGBE 504097.5G1.1/24097.5G1.1/2107G3/8152Rp1/2 HGBE 10040112.5G1.1/240112.5G1.1/2110G3/8152Rp1/2 HGBE 20056142.5G1.1/256142.5G2.1/2157G3/8215Rp3/4(1)其它长度可选； (2) 强冷空气接口可选；(3) 参考：F=400mm时的安装长度4��ft�tJFJrZ:I: mg / kWh 1Hi JJ o 1/11HGBE15100 ..... --....---...... ----.---..----.-----.-----,,---..---...... -- (80)60 40 1 1 1 �------r---------------t---------------,--------�----�----, 1 1 1 1 --r-1 1 1 1--r-1 11 ----�------------ 1 l --l -- 1 1 -------+------.. -------�--------' 1 11 1--+ 1 1 -- 1 -----�---- 11 --L----1 1 1 1 1 �------r---------------t---------------,---------------+--------------r--------2 o +----�----+----➔·-----,1----+------1-----,1.----+----➔------t 1 1 11 1 �------r---------------t---------------,---------------+--------------r--------o 1 1 1 1 1 600 800 1000 1200 1400100 ..... --....-----,,---..---..---...... ----,,---..---...... --....... ----,1 1 1 1 1 •••••••••p••••••••• •••••••••"T"•••••••• •••••••••T"••••••••• •••••••••"'T"••••••••• •••••••••T••••••••• 1 1 1 1 1 80 +----�·----+----�·----+----�·----+----�•,----+----�·------t ---------�, ----.. .. ·-----+---------------�-----------------+---------------f---------60 +----�:--------�t----+----�----+----�t----+----�------t ---------t-L ------------+, -----------------t------------------+------------------t---------. 1 1 1 1 40 +--------------------+-----+-----------------------t -·\:.----------+-----------------t------------------+------------------f---------20 +-_-___ -_-_-_-�-l�----_-__ �•�k-+----__ -_-_�.!-,------_-_-__ -_➔-_-__ _-____ -_�i _-_-__ -_-_-_-_-_r_-_-_-__ -_-_-_-_�i�_-_-_-_-__ _-__t-__ -_-_-___ -_-_J _-__ -_-_-_-__ -_�0 400 1 1 1 1 1 600 800 1000 1200 1P� "C1400tEt�JE:rJJ$r i !�:iEff � ;t :;J . 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一、工作原理WQS-Q/Y型蓄热式烧嘴又称单预热陶瓷球蓄热式燃气/油烧嘴。
这种烧嘴（本图仅供参考）采用陶瓷球作为蓄热体，空气与油雾气流斜交混合。
其工作原理如图所示，从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器B后，在经过蓄热式烧嘴B陶瓷球时被加热，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般比炉温低50-100℃），被加热的高温热空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃气/油，燃气/油在贫氧（2-20％）状态下实现燃烧;与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式烧嘴A排入大气，炉膛内高温热烟气通过蓄热式烧嘴A时，将显热储存在蓄热式烧嘴内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。
工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能和降低NO x排放量等目的，常用的切换周期为30-200秒。
如此周而复始变换，通过蓄热体这一媒介，排出的烟气余热绝大部分转换成燃烧介质的物理热，被充分回收利用。
二、采用高温空气燃烧技术的低NO X蓄热烧嘴具有的特点① 节约能源蓄热烧嘴能大大提高节能效率。
使用传统烧嘴，最多只能将空气、煤气预热到500～600℃，排烟温度350～400℃。
蓄热式烧嘴可将空煤气预热到1100～1000℃，同时排烟温度可降至0～150℃大大提高了燃料使用效率。
热回收率达90%以上，可节约燃料近55%，比一般回收装置高20%～30%。
②提高炉温均匀性前面谈到，低NO X蓄热烧嘴的火焰和传统烧嘴相比，温度均匀，梯度很小，无明显的高温区，而且低NO X蓄热烧嘴工作时，通常有切换过程，烧嘴交替地处于燃烧期和蓄热期，火焰的位置不是固定不变，炉气流动和扰动作用使炉温分布更均匀，另外，由于空气和燃气预热到1000℃以上，大大提高了气体的高温动力性能，使空气扩散，混合过程更加剧烈，使火焰外围形成炉气循环区，也促进了炉温的均匀性。
步进式加热炉程序设计摘要随着我国钢铁行业的迅猛发展，钢产量的逐年增加，轧钢工艺的不断提高，推钢式加热炉已经难以满足要求，而步进式加热炉在生产实践中证明了其良好的使用效果。
因此，在国内外步进式加热炉的使用得到很快的推广。
本设计主要利用Visual Studio 2010编程软件对步进式加热炉进行设计计算，计算内容包括燃料燃烧计算，炉膛热交换计算，金属加热时间计算，炉子的主要尺寸计算，炉子热平衡计算，换热器计算，排烟系统和供风系统的流体力学计算，炉底水管的校核共九部分组成。
借助于VB编程技术开发出加热炉设计计算软件，不仅可以缩短设计周期，还极大地提高工作效率和设计质量，同时，设计中还运用三维建模软件Solid Works绘制蓄热烧嘴立体图。
较之AutoCAD，Solid Works三维建模更具有直观性，更易体现设计者的设计意图。
最后以专题的形式对加热炉的蓄热燃烧技术作深入的研究。
关键词：步进式加热炉；Visual Studio 2010；计算软件；蓄热式燃烧Walking Beam Heating Furnace Program DesigningAbstractWith the rapid development of China's steel industry, the production of steel has been increasing annually, and rolling technology continues to improve, Push generally the steel type heating furnace has been difficult to meet the increasingly request, but walking-beam reheating furnace is already proved to have good use of effects in the production practice. Therefore, it is spread fast in the production of the heating furnace at home and abroad. This design mainly use Visual Studio 2010 programming software to design calculation, calculation including calculation of fuel-borne, furnace heat exchange calculations, calculation of metal heating time, the main furnace size calculation, the balance of furnace heat calculation, calculation of heat exchanger , exhaust system and air system for computational fluid dynamics, water pipe check under the furnace nine . And so on VB programming technology developed by means of furnace design software can not only shorten the design cycle, but also greatly improve the efficiency and design quality, At the same time, in this design Solid Works, the three-dimensional modeling software, is also used to draw maps for heating furnace. Compared with AutoCAD, Solid Works three-dimensional modeling is much more intuitive, and much easier to reflect the designer's intent. Finally Regenerative Combustion Technique as a special for in-depth study.Key words：Walking Beam Heating Furnace；Visual Studio 2010； Software for calculation； Regenerative Combustion目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................................................. I II 第一章绪论 .. (1)1.1加热炉的基本构成 (1)1.2步进式加热炉的特点 (1)1.3步进式加热炉的发展趋势 (2)1.4设计的主要内容 (2)第二章基于VB的步进式加热炉设计计算软件 (3)2.1软件开发背景 (3)2.2加热炉计算软件设计过程的实现 (3)2.2.1加热炉设计基本参数输入 (3)2.2.2燃料燃烧设计计算 (4)2.2.3炉膛热交换计算 (4)2.2.4金属加热的设计计算 (4)2.2.5炉子热平衡计算 (5)2.2.6换热器计算 (5)2.2.7排烟系统阻力损失计算 (5)2.2.8送风系统及炉底水管校核计算 (6)2.2.9炉底水管强度校核 (6)2.3加热炉设计计算软件的运行 (6)2.3.1程序登录 (6)2.3.2加热炉设计基本参数输入 (7)2.3.3燃料燃烧计算操作 (8)2.3.4炉膛热交换计算操作 (9)2.3.5金属加热时间计算操作 (12)2.3.6炉子热平衡计算操作 (13)2.3.7换热器计算操作 (13)2.3.8排烟系统计算操作 (15)2.3.9送风系统计算操作 (16)2.3.10炉底水管校核计算操作 (16)结论 (18)致谢 (24)附录A (25)参考文献 (45)第三章专题蓄热燃烧技术及蓄热烧嘴三维制图 (46)3.1引言 (46)3.1.1蓄热燃烧技术历史发展概况 (46)3.3.2我国蓄热燃烧技术展望 (46)3.2蓄热燃烧技术 (47)3.2.1蓄热燃烧技术原理 (47)3.2.2蓄热燃烧的工作过程 (47)3.2.3对蓄热体的要求和使用条件 (47)3.2.4蓄热燃烧技术的应用 (48)3.3三维制图 (49)3.4总结 (52)1 绪论1.1 加热炉的基本构成加热炉是一个复杂的热工设备，它由以下几个基本部分构：炉膛、燃料系统、供风系统、排烟系统、冷却系统、余热利用装置、装出料设备、检测及调节装置、电子计算机控制系统等。
