国内蓄热式加热炉的对比

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。

干货丨蓄热电锅炉与燃气锅炉、空气能热泵蓄热系统对比分析一、初始投资1）一蒸吨燃气锅炉造价12万元，一蒸吨蓄热电锅炉造价40万元2）燃气锅炉使用寿命6--8年；蓄热电锅炉使用寿命20年。

蓄热锅炉是燃气锅炉使用寿命的三倍，20年成本计算燃气锅炉12万元X3=36万元，蓄热锅炉40万。

3）超低温空气源热泵机组（一蒸吨能力）机组初投资预计100万（由于翅片要求防腐，成本暂时无法报）使用年限为20年。

二、运行费用计算参数标准：天然气费用2.8元/m3；低谷电0.34元/kw；天然气密度：0.7174Kg/m3；常用天然气热值：36000kj；燃气热值效率87％；电锅炉的热值转换效率为95%，空气源热泵的热能效比COP=3.5 (热值转换效率为350%）冬季供暖时间16小时；一个采暖季120天。

按照一蒸吨燃气锅炉与一蒸吨蓄热锅炉功率同样700kw计算；燃气锅炉燃气量：1吨锅炉燃气量：B=P/(QLXη）X3600B=700÷（36000X87％）X3600=80.46kg/hP--------------功率QL------------热值η------------炉效Qv=QmXρ80.46kg÷0.7174㎞/㎡=112.16m3Qv----------体积Qm---------质量ρ------------密度每小时运行费用：燃气锅炉：112.16m3X2.8元=314.05元/小时蓄热电锅炉：700kw/hX0.34元÷95%=250.53元/小时空气源热泵：700kw/hX0.34元÷350%=68元/小时一天费用：燃气锅炉：314.05元/小时X16小时=5024.8元蓄热电锅炉：250.53元/小时X16元=4008.4元空气源热泵采暖：68元/小时X16元=1088元一个采暖季费用：燃气锅炉燃气：5024.8元X120天=602976元蓄热电锅炉用电：4008.4元X120天=481008元空气源热泵用电：1088元X120天=130560元综上：一个采暖季空气源热泵的运行费用比蓄热电锅炉节省35万元，比燃气锅炉节能47.2万元。

预热式加热炉和蓄热式加热炉的应用对比1. 前言- 对预热式加热炉和蓄热式加热炉这两种不同类型的加热设备进行介绍；- 说明论文的目的和意义。

2. 预热式加热炉的原理及应用- 介绍预热式加热炉的工作原理和特点；- 分析预热式加热炉的应用领域和优缺点；- 举例说明预热式加热炉的应用效果。

3. 蓄热式加热炉的原理及应用- 介绍蓄热式加热炉的工作原理和特点；- 分析蓄热式加热炉的应用领域和优缺点；- 举例说明蓄热式加热炉的应用效果。

4. 预热式加热炉与蓄热式加热炉的对比- 从能耗、效率、使用寿命、应用场景等多个角度，对预热式加热炉和蓄热式加热炉进行对比分析；- 探讨预热式加热炉和蓄热式加热炉各自的优劣势。

5. 结论与建议- 总结预热式加热炉和蓄热式加热炉的应用对比；- 提出未来研究的方向和可行性建议。

第一章前言加热炉是工业生产中一个重要的热能设备，广泛应用于冶金、化工、纺织、造纸等行业。

随着我国工业化的发展和对环保的重视，加热炉的能耗和效率越来越受到关注。

在推进绿色、低碳、节能的方针下，预热式加热炉和蓄热式加热炉慢慢地成为了替代传统加热炉的一种新型加热设备。

本文将对这两种加热炉进行对比分析，以期为加热设备的选择提供一些参考。

第二章预热式加热炉的原理及应用预热式加热炉，又称为预热炉，是一种基于工作介质的热能储存和传递原理的加热设备。

其原理大致是：将工作介质（如氧气、氮气等）通过加热器中流动，在加热器中与高温燃烧产生的废气进行热交换。

当工作介质达到一定温度时，即可进入下一步工艺要求的加热状态，从而实现节能效果。

预热式加热炉存在广泛的应用领域，适用于液态、气态等不同状态的介质加热。

在石油、石化、化工等行业中，预热式加热炉可以用于原料的加热、再生制氢等特殊工艺，达到提高生产效率和降低成本的目的。

在电力、钢铁等行业中，预热式加热炉也广泛应用于焙烧窑、炉前加热以及环保降低排放等方面。

预热式加热炉有其独特的优缺点。

由于采用了工作介质的热能存储转换原理，使得其能够满足不同介质的加热要求，具有较高的加热效率，节约了能源成本，并且减少了环境污染。

淬火炉采用蓄热式高温空气燃烧技术HTAC（High Temperature Air Combustion），这是目前国内外开始流行的一种革命性的全新燃烧技术，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800℃高温，同时大幅度降低Nox排放量，使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内，最大限度地回收烟气余热，使炉内燃烧温度更趋均匀。

HTAC技术针对燃料种类或热值的不同，有单蓄热与双蓄热之分。

一般认为油类、高热值煤气及含焦油粉尘的热脏发生炉煤气则只需或只能采用助燃空气单蓄热方式；清洁的低热值燃料（高炉煤气、转炉煤气）可采用双蓄热方式。

例如熔铝炉的平均热效率不到20%，排烟热损失高达50%以上。

虽然大型熔铝炉安装了空气预热器，但由于技术、价格、寿命等原因，通常也只能将空气预热到300℃左右，节能率只有20%左右，仍有30%以上的热量随烟气排放到大气中去，排烟温度普遍在300℃以上。

采用蓄热式高温空气燃烧技术，不但克服了常规熔铝炉的缺点，将余热回收率提高到70%-90%，空气预热到800℃左右，烟气排放温度低于150℃，达到余热回收的极限，而且投资少，见效快。

蓄热式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规加热炉的结合体，主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统以及燃料、供风和排烟系统构成。

蓄热室是蓄热式加热炉烟气余热回收的主体，它是填满蓄热体的室状空间，是烟气和空气流动通道的一部分。

在加热炉中，蓄热室总是成对使用，一台炉子可以用一对，也可以用几对，甚至几十对。

在国内的一些大型加热炉上，最多用到四十几对。

炉温更加均匀由于炉温分布均匀，加热质量大大改善，产品合格率大幅度提高。

燃料选择范围更大适合轻油、重油、天然气、液化石油气等各种燃料，尤其是对低热值的高炉煤气、发生炉煤气具有很好的预热助燃作用，扩展了燃料的应用范围。

铝熔化燃油单耗指标在60kg/t.A以内。

大幅度节能由于烟气经蓄热体后温度降低到150℃以下（特殊情况下可降至70～80℃），将烟气的绝大部分显热传给了助燃空气，做到了烟气余热的“极限回收”，因此，炉子燃料消耗量大幅度降低。

对炉群结构的蓄热式金属镁的精炼炉的看法镁的精炼过程是在精炼炉中完成的，传统金属镁精炼炉大多是以煤为燃料的坩埚精炼炉。

这种炉型造价低，燃煤的成本也较低，因而被广泛采用。

但是燃煤坩埚炉的排烟温度高达900℃以上、能源浪费严重、煤的燃烧效率低、污染严重、炉膛内温度不均、燃烧温度控制不灵活，造成精炼坩埚的使用寿命短，精炼后的成品镁的质量不高。

而使用气体燃料的精炼炉，燃料和空气通过烧嘴喷入炉膛内，在炉膛内混合燃烧，形成明显的火焰，这种燃烧方式在距烧嘴喷口一定距离处形成温度和热流的最高点，也造成温度的不均匀，温度最高点处坩埚容易烧坏，缩短坩埚的使用寿命。

一、蓄热式精炼炉与传统精炼炉的区别1、生产方式传统镁精炼坩埚炉一个炉内只有一个坩埚，生产过程是非连续的，由于间断停炉出镁铸锭，炉膛时冷时热，造成炉子热效率和产量低下。

为了充分发挥蓄热燃烧技术的优势，提高炉窑产量，必须使得精练过程连续化。

因而蓄热式镁精炼炉采用“炉群”结构，即单台炉同时加热多个坩埚，通过一定的时序熔化铸锭，保证整个蓄热燃烧过程的连续，显著提高热效率和产量。

2、炉内气流的改善传统镁精练炉中火焰和烟气从一侧进入炉膛，自上而下加热坩埚, 很快由排烟孔排出炉膛，烟气沿流动方向温度逐渐降低，坩埚上下存在明显温差。

采用蓄热燃烧技术后，高温预热的空气与燃料在炉膛内边混合边燃烧，在整个炉膛空间形成弥散燃烧状态，保证炉膛空间温度的均匀性,精炼炉炉群的炉膛空间内形成环向气流，使整个坩锅的温度均匀，由于周期性换向，坩埚轴向受热不均的现象得以改变。

均匀的气流形成均匀的炉温，有利于延长坩埚炉及坩埚的使用寿命，提高成品镁的质量等。

二、蓄热式燃烧器结构及布置燃烧器采用双蓄热左右组合式蓄热烧嘴，烧嘴砖采用自主开发的立式扁孔型烧嘴砖，经过高温预热的空、煤气通过独立的喷口进入炉膛，在炉膛内边混合边燃烧，形成弥散的燃烧状态，形成均匀的炉温，强化了传热。

其中煤气贴近坩埚喷入，不但增强了高温烟气对坩埚的辐射对流交换，而且在坩埚周围形成还原性保护气氛，减少火焰对坩埚的氧化，延长了坩埚的使用寿命。

利冠佳特蓄热式电锅炉是非常理想的燃煤锅炉替换品，无环保压力，运行费用比传统电锅炉可降低40%——50%，在低谷电政策执行较好的地区，该锅炉运行成本无限贴近燃煤锅炉。

固体蓄热锅炉可以为企业节省大量的人力物力和财力，其主要工作原理是通过将低谷电充分利用的方式达到节能省电的效果。

固体蓄热锅炉因使用清洁能源，运行污染小，符合国家环保要求，因此得到了广泛的应用。

（蓄热式电锅炉-图片）【固体蓄热锅炉省钱原理】1.利用峰、谷、平电价差，在夜间低谷电时段，将蓄热体加热到850℃储存起来，并以热能形式储存在蓄热体器内；在需要热量的时候将低谷电时间段的储存的热量释放出来，满足供暖需热量。

这样，在耗电量一致的情况下，固体蓄热锅炉每度电电费仅为其他电锅炉的1/3——1/4。

2.先进智能的控制策略，使得我们的电锅炉可以根据各时段供热需求、天气条件、用电负荷等因素进行分时分温控制，尽可能为您节省运行成本。

3.我们的电锅炉，除了可以降低您供热方面的成本，还可以在夏天和中央空调等制冷系统配套，提高制冷系统的能效比，降低制冷方面的能耗。

【固体蓄热锅炉省钱原理的7大优势】1.集中蓄热，按需提供，热效率高。

2.因使用清洁能源，运行污染小，符合国家环保要求，不产生污染、噪音，属于所在地区0排放，环保意义大。

（蓄热式电锅炉-图片）3.平衡国家电网安全运行，削峰填谷，提高发、变、配电设备的使用率，减少同类设备的投资。

4.可根据场地不同灵活放置，不需单独的锅炉房也可以，如地下室、广场地下、操场地下、屋顶等闲置地方，减少有效占地5.全自动运行，无需专人操作，只需配备巡检人员即可。

6.无明火，安全装置齐全，运行可靠，消防要求低。

7.占地面积小：本体体积小，结构紧凑，不需要烟囱和燃料堆放场地。

【固体蓄热锅炉有哪些不足】固体蓄热式电锅炉明显的缺点，就是要求用户留有充足的变压器负荷。

变压器负荷不足的用户，可能会面临变压器增容的问题，对于部分用户来讲，这意味着不小的额外资金压力。

蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用1 引言20世纪90年代初始，蓄热式余热回收技术得到了快速发展：在蓄热体材质、构造、蓄热性能等方面都得到了许多改进；单位体积的传热面积由过去的10-40m2/m3提高到200-1300 m2/m3，因而体积显著减小；换向阀和控制系统可靠性也得到改善，换向时间由过去的30min左右缩短至几分或几十秒钟，热效率大幅提高至80％一90％左右，助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上，而排出的烟气温度可降低至200℃以下，接近烟气的露点温度。

由于助燃空气预热温度高达1000℃,远高于传统的500 --- 6001C，从而改变了传统的燃料燃烧方式，出现了一项全新的燃烧技术—高温空气燃烧(HTAC)技术。

该技术的关键在于通过高效的蓄热式余热回收可实现高温低氧的燃烧过程，形成与传统燃烧迥然不同的火焰特性，从而达到节能与环保的双重效益。

随着90年代末期该技术的逐步推广应用，近两年迅速成为一项炙手可热的节能环保新技术，在不同工业炉上得到快速应用。

至2002年已投产各种蓄热式工业炉50多台。

本文通过对目前应用情况的分析，为使用者提供一些参考。

2 在不同炉型工业炉上的应用分析目前该技术已应用于推钢式连续轧钢加热炉、步进式连续加热炉、室式加热炉、台车炉、钢管连续退火炉、钢包烘烤器、罩式炉以及倒焰窑等。

现在以连续轧钢加热炉为主，其产生的经济效益也最明显，投资回收期最短，尤其是“以气代油”的企业，基本在半年内就可收回全部投资。

2.1推钢式连续加热炉该炉型主要用于普线厂、部分中板厂和中型厂，加热钢种以普钢和低合金钢为主，也有优质碳素钢和高合金钢。

3种蓄热实现形式都有，各有其优缺点。

2.1.1普线厂普线厂由于加热无特殊要求，故采用集中蓄热、集中换向的方式较多，优点是设备简单，可靠性好，操作方便。

最有代表性的有韶钢三轧厂2＃加热炉［1］。

其主要特点是：(1)取消了在普通加热炉上用来回收烟气余热的预热段，使被加热钢坯在最大可能的辐射温压下进行快速加热，缩短钢坯在炉内的加热时间，减少钢坯的氧化烧损。

蓄热式加热炉的工作原理节约能源是我国能源战略的重要目标。

在轧钢生产中，加热炉是主要的耗能设备之一。

合理选用加热炉，提高燃料利用率，对于降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量，从而充分创造整个轧线生产过程的经济效益，具有非常重要的意义。

宣钢基于2000年建成投产的第一条线材生产线加热炉的状况，并且对国内外大中型线材生产线加热炉在节能降耗、环境保护等方面进行调研对比，在新建的第二条高速线材生产线中采用了双蓄热式步进梁加热炉。

宣钢二高线厂步进梁加热炉的作用是将大于500℃的热装或常温下冷装的连铸坯加热到轧制所需要的温度，以提高金属的塑性，减少轧制变形抗力和机械电气负荷，节约能源和能耗。

蓄热式加热炉的工作原理1 蓄热式加热炉的理论基础蓄热式燃烧技术，19世纪中期就开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。

其原理是采用蓄热室余热回收装置，交替切换烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度的效果。

但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工业炉上的应用。

新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍，因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积可以大为缩小。

另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为20～30min，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3min。

新型蓄热室传热效率高和换向时间短，带来的效果是排烟温度低（200℃以下），被预热介质的预热温度高（只比炉温低100～150℃）。

因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达到85%以上，热回收率达80%以上。

2 蓄热式加热炉的工作原理宣钢二高线步进梁蓄热式加热炉是将助燃空气和高炉煤气经换向系统后经各自的管道送至炉子左侧各自的蓄热式燃烧器，自下而上流经其中的蓄热体，分别被预热到950℃以上，然后通过各自的喷口喷入炉膛，燃烧后产生高温火焰加热炉内钢坯，火焰温度较同种煤气做燃料的常规加热炉高400～500℃,90%以上的热量被蓄热体回收，最后以150℃以下的温度排放到大气中，比常规加热炉节能30%～50%。

蓄热式结构蓄热式结构作为蓄热式高温空气燃烧技术的关键装置，也是其核心技术。

近十几年，蓄热式轧钢加热炉在国内得到快速推广应用，在应用中出现几种不同的蓄热室结构形式，取得的效果也不尽相同，下面对几种不同蓄热室结构形式的蓄热式加热炉进行介绍。

一、蓄热式烧嘴式加热炉蓄热式烧嘴的主要特点是将燃烧器与蓄热式余热回收装置集成一体配成一对类似常规烧嘴的燃烧系统，每个蓄热式烧嘴周期性使用。

一座炉子往往有多对蓄热式烧嘴供热。

据有资料介绍，国外普遍采用蓄热烧嘴加热炉，就蓄热技术而言，其应用水平已相当成熟。

但国外使用蓄热式烧嘴烧低热值煤气（如高炉煤气）的工业炉较少。

从蓄热体使用的材料来看，国外有使用陶瓷球、陶瓷蜂窝体等，陶瓷蜂窝体蓄热式烧嘴以其结构小受到重视。

国内蓄热体主要使用陶瓷球和陶瓷蜂窝体两种，使用陶瓷球蓄热瓷球蓄热式烧嘴的加热炉在个别技术上有待改进。

国内在大型加热炉上使用蓄热式烧嘴的结构布置上做了一些改进，主要是将蓄热体部分埋进了炉墙，克服了原结构“皮厚囊”的弊病，但从应用的情况看还没有完全成熟。

无论是从蓄热式的设计、蓄热体的选择，还是从系统结构优化等方面来看，蓄热烧嘴式加热炉仍存在许多可改善之处。

蓄热式烧嘴一起调节灵活性，炉型选择的多样性，对不同工艺要求的适应性等优点成为蓄热式高温空气燃烧技术未来发展的一种很重要的方式。

尤其是结构简单，体积小的单体自身蓄热式烧嘴（国内已有专利），更具竞争力，对旧炉子改造有节省投资的优点。

二、集成式蓄热加热炉这是国内应用较早的一种形式，是我国北岛能源技术有限公司20世纪90年代初开发的高效蓄热式余热自回收系统专利技术的应用。

其特点是把蓄热室安装在炉子底部，同时在炉墙浇注出通道和喷口，并与高效余热回收装置结合成一体，形成集供热、排烟和余热回收于一体的集成式蓄热加热炉。

集成式蓄热加热炉优点是把蓄热室、介质通道和喷口都集中在炉体内，减少了外部高温管道，占地少，系统布置简单，加热能力不受设备体积和布置方式的限制，供热能力设计余地大。