蓄热式烧嘴的介绍

蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用一、引言蓄热式燃烧技术自20世纪90年代从国外引进到国内，被广泛应用于钢铁行业，特别是在轧钢加热炉的应用上，通过不断消化吸收和创新改进，在节能减排方面取得了突出的成效。

高炉煤气作为高炉炼铁的副产品，由于热值低，常规情况下不能形成稳定燃烧，大量多余的高炉煤气不得不直接放散，造成了大气污染和能源浪费。

通过蓄热式燃烧技术的应用，将高炉煤气、助燃空气双蓄热后，能使高炉煤气及空气达到1000℃的高温，从而形成良好的燃烧效果。

该技术在轧钢加热炉上的应用取得了显著效果，将原先放散的高炉煤气变废为宝，降低了钢铁企业的整体能耗，减少了大气污染。

本文结合加热炉的设计工作实际，从烧嘴结构形式、火焰组织、换向阀优化布置等方面，探讨蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用。

二、概况大冶某钢铁公司有一台高炉煤气双蓄热式加热炉，由我公司设计建造，于2019年元月建成投产，采用高炉煤气作为燃料，低热值为850×4.18kJ/Nm3，设计产能为120t/h（冷坯），主要钢种有10#，20#，45#，40Cr，Q345B，27SiMn，37Mn5等，钢坯规格主要有：150×150×7000—9000mm、180×220×7000—9000mm。

钢坯出炉温度为1200℃，单位热耗：≤1.3 GJ/t，氧化烧损：≤1％。

在设计中，我们采用的炉型为高炉煤气、空气双蓄热步进式加热炉，进出料方式为侧进侧出，单排布料，炉底水管冷却方式为汽化冷却，炉底步进机构由液压驱动，燃烧控制方式采用了先进的全分散脉冲燃烧控制技术。

三、蓄热式烧嘴的结构形式蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术核心设备，主要由喷嘴、蓄热室、气室组成。

喷嘴是燃气和助燃空气喷入炉内的通道，也是烟气被吸入蓄热室的入口。

蓄热室内安装有挡砖和蜂窝体，挡砖为多孔的刚玉质砖，安装在靠近喷嘴的前端，对蜂窝体起到稳定和保护的作用。

蜂窝体一般采用刚玉莫来石质材料制成，其比表面积大，是蓄热小球的3-4倍，换热效率高，结构紧凑，受到越来越多用户的青睐和选择。

蓄热式烧嘴的优点有哪些？
什么是蓄热式烧嘴？
蓄热式烧嘴是一种在热处理行业中常用的烧嘴。

它能够在短时间内达到高温，因此可以被用来加热各种工件。

与其他类型的烧嘴相比，蓄热式烧嘴有一些独特的优点。

蓄热式烧嘴的优点
下面是一些使用蓄热式烧嘴的优点：
1. 加热速度快
蓄热式烧嘴可以在短时间内达到高温，因此能够快速加热工件。

这对于一些需要快速处理的行业非常重要，例如钢铁加工行业、高温处理行业等。

2. 加热均匀
蓄热式烧嘴能够加热工件的各个部位，因此可以实现加热均匀。

这对于一些对被加热工件的加热均匀度有严格要求的行业非常重要，如电子制造业。

3. 可以减少能源消耗
蓄热式烧嘴在加热时会将多余的热量蓄热下来，在下次加热开始时再次使用。

这样一来，可以减少能源的消耗，并提高能源的利用率。

4. 不会对被加热物品造成损害
蓄热式烧嘴的温度可以通过控制来调节，从而避免对被加热物品造成损害。

这对于一些对被加热物品有严格要求的行业非常重要，如化工行业。

5. 安全性高
蓄热式烧嘴的结构稳定可靠，使用过程中不会出现意外。

这可以保障操作人员的安全。

结论
综上所述，蓄热式烧嘴具有以下优点：加热速度快、加热均匀、可以减少能源消耗、不会对被加热物品造成损害、安全性高。

因此，它在热处理行业中具有广泛应用前景。

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。

不同形式的蓄热烧嘴在加热炉上的应用分析[摘要]：随着蓄热式技术的发展，烧嘴型燃烧方式越来越多的得到使用单位的认可。

但在加热炉使用后期，蓄热烧嘴型式对加热炉的影响是十分显著的，不同的蓄热烧嘴形式对加热炉运行造成了不同程度的影响，针对这一问题，通过对比的形式分析了三种不同蓄热烧嘴的应用，最终得到了适应加热炉发展的最有利的蓄热烧嘴形式。

[关键词]：蓄热烧嘴加热炉应用中图分类号：tg155.1+2 文献标识码：tg 文章编号：1009-914x（2012）26- 0625 -011、前言近年来加热炉的发展逐渐走向大型化、自动化，其各项技术日趋成熟，然而随着产能的不断扩大，对加热炉的使用也是趋于大产能化，这样一来，在加热炉使用后期，加热炉各个部件的问题越来越大，直接制约着加热炉的生产和整条轧线的产能。

蓄热式烧嘴是燃烧系统的关键部位，合理的燃烧组织有赖于此。

在燃烧组织上，蓄热式烧嘴的设计既要考虑低热值燃气的燃烧混合问题，即要保证煤气的完全燃尽，又要实现炉膛温度的均匀性。

合理促成低氧燃烧的实现，避免出现局部的高温过热；既强化炉温的均匀性，减少nox 等有害气体的生成，又减小高温下脱碳情况的发生，所以烧嘴的选型及热负荷合理分配是加热炉设计的重中之重。

我公司轧钢厂、热轧薄板厂共有双蓄热式加热炉9座，目前使用的蓄热烧嘴形式有三种：左右组合式、上下组合式、左右分割式。

加热炉燃料为我公司自产高炉煤气或高炉煤气和转炉煤气混合气体，从使用上来看这几种形式的蓄热烧嘴都有优缺点，问题严重的直接影响出现炉体透火的现象。

2、以下分别介绍几种形式的结构情况及其优缺点（1）左右组合式早期的蓄热式燃烧器（包括内置通道式、外置式蓄热室和嵌入式烧嘴式），有很多是左右组合式，其结构是煤气烧嘴和空气烧嘴并列布置，成对出现，煤气和空气烧嘴喷口属同一个蓄热室，使用浇注料将两个腔体隔开，外部连接管道。

（2）上下组合式上下组合式其形式类似左右组合式，只是煤气烧嘴和空气烧嘴上下布置，设计目的是可以将煤气烧嘴贴近钢坯表面，使钢坯加热在还原性气氛进行，降低氧化烧损。

蓄热式燃烧技术一、前言随着经济全球化的不断推进，资源和环境问题日显突出.工业炉做为能源消耗的大户，如何尽快推行高效、环保的节能技术成为重中之重。

蓄热式燃烧技术从根本上提高了加热炉的能源利用率，特别是对低热值燃料（如高炉煤气）的合理利用，既减少了污染物（高炉煤气）的排放，又节约了能源，成为满足当前资源和环境要求的先进技术。

另外,蓄热式燃烧技术的采用又强化了加热炉内的炉气循环,均匀炉子的温度场,提高了加热质量,效果也非常显著.二、发展历史蓄热式燃烧方式是一种古老的形式，很早就在平炉和高炉上应用。

而蓄热式烧嘴则最早是由英国的Hot Work与British Gas公司合作，于上世纪八十年代初研制成功的。

当初应用在小型玻璃熔窑上，被称为RCB型烧嘴，英文名称为Regenerative Ceramic Burner。

由于它能够使烟气余热利用达到接近极限水平，节能效益巨大，因此在美国、英国等国家得以广泛推广应用。

1984年英国的Avesta Sheffild公司用于不锈钢退火炉加热段的一侧炉墙上，装了9对，其效果是产量由30t／h增加到45t／h，单耗为1.05GJ／t。

虽然是单侧供热，带钢温度差仅为±5℃。

1988年英国的Rotherham Engineering Steels公司在产量175 t／h的大方坯步进梁式炉上装了32对RCB烧嘴，取代了原来的全部烧嘴，600℃热装时单耗0.7GJ／t，炉内温度差±5℃。

日本从1985年开始了蓄热燃烧技术的研究。

他们没有以陶瓷小球作蓄热体，而是采用了压力损失小、比表面积比小球大4—5倍的陶瓷蜂窝体，减少了蓄热体的体积和重量。

1993年，日本东京煤气公司在引进此项技术后作了改进，将蓄热器和烧嘴组成一体并采用两阶段燃烧以降低NOx值，其生产的蓄热式烧嘴称FDI型。

开始用于步进梁式炉，锻造炉，罩式炉以及钢包烘烤器等工业炉上。

日本NKK公司于1996年在230t／h热轧板坯加热炉(福山厂)上全面采用了蓄热式燃烧技术，使用的是以高效蜂窝状陶瓷体作蓄热体的热回收装置和喷出装置一体化的紧凑型蓄热式烧嘴，烧嘴每30s切换一次。

蓄热式低氮烧嘴蓄热式平焰烧嘴蓄热式烧嘴（RCB）蓄热式烧嘴是⼀种通过蜂窝体从窑炉烟⽓中回收热量来预热空⽓以此达到交替燃烧均匀加热⽬的的烧嘴。

适⽤范围：蓄热式烧嘴主要应⽤于⼯业燃⽓加热领域，以低NOx排放，很⾼的燃烧热效率著称。

它是继⾃⾝预热式烧嘴后的⼜⼀⼤技术进步。

主要应⽤于：锻造炉、热处理炉、轧钢加热炉、封头加热炉、⾦属熔化炉和玻璃池窑等。

蓄热式烧嘴将换热系统与烧嘴相连后并安装在炉窑侧壁上，再通过换向滑阀，成对操作。

蓄热式烧嘴⼯作原理：⼀套蓄热式烧嘴系统⾄少包括两个烧嘴，两个蓄热器，⼀个热能回收系统以及相应的控制装置。

烧嘴和蓄热器可根据现场实际情况直接连接在⼀起或选择⽤耐⽕材料浇注的管道连接在⼀起。

当⼀个烧嘴利⽤蓄热器⾥的热空⽓进⾏燃烧时，另⼀个烧嘴起到排烟⼝的功能，利⽤抽烟风机抽出炉⼦⾥的热空⽓通过烧嘴到蓄热器⾥进⾏蓄热。

当热量蓄⾜后，换向阀动作，转换两个烧嘴的功能。

每当⼀个烧嘴在燃烧时，则另⼀个在帮助蓄热器蓄热。

在热交换中，管道中的废⽓温度通常不⾼于150，因⽽不管是蝶阀还是抽烟风机均能长期安全可靠的⼯作。

（2）蓄热体特点蓄热体采⽤陶瓷蜂窝体，其⽐表⾯积⼤，体积⼩，换热温度效率⾼，换向温度波动⼩；本系统所采⽤的蓄热体⽐表⾯积⾼达800~1000m²/m³，蜂窝体众多的⼩通孔将⽓流分割成很⼩的⽓流通道，⽓流在蓄热体中流过时，形成强烈的紊流区，有效地冲破了蓄热体表⾯的附⾯层，⼜由于蜂窝体内壁很薄，传热半径⼩、热阻⼩、密度⾼、导热性好，因此，⾼温烟⽓经蓄热体后在很短的⾏程内便可将烟⽓降⾄150左右排放。

温度效率⾼达85%以上，因此蓄热室体积⼤⼤缩⼩。

加之蜂窝体内通道布置均匀，烟⽓流动性能好，由于⽓流的反复冲刷，使蜂窝体内通道不易积灰，其阻⼒也⼩，约为⼩球蓄热体阻⼒的1/3。

蜂窝体很容易在线更换，⽣产连续性有保障。

选⽤⼤直径孔蜂窝体作为空⽓侧的蓄热体。

郑州中威环保设备有限公司设计的蓄热式烧嘴分类为：蓄热式直焰烧嘴、蓄热式平焰烧嘴。

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。