蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点

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。

国内蓄热式加热炉的应用概况及节能效益（一）近几年是我国钢铁产业大发展时期，大型钢铁企业因产品结构调整，新建或改建项目大部分是热带、中厚板及冷轧、镀锌、彩涂等。

地方中小型和民营钢铁企业多是建设和生产棒线材、窄中宽带及型钢等产品。

近几年建设的中小型钢铁厂，“滚雪球”式发展，由小到中，进一步发展到年产几百万吨钢铁产品的大型企业。

这些企业多数不建焦炉，在轧钢加热炉的燃料选择遇到问题。

小产量的加热炉还可以烧煤或煤粉，但因劳动条件极差又严重污染环境，受到限制。

新建轧钢生产线动辄就是年产几十万吨，甚至百万吨，追求大卷重，高成材率；加热炉小时产量上百吨，加热的坯料长度最短6m，一般是9m，12m，最长的达16m；加热质量要求高，钢坯温差控制在30℃。

因此，加热炉再烧煤，在技术上是完全不可行的。

烧热脏煤气因工艺布置困难，也受到限制；可以选择烧重油，但运行成本高。

而这些企业所建的小、中高炉产生的多余煤气，如果不利用而被迫放散，既污染环境，又浪费能源。

恰逢此时，烧高炉煤气的蓄热式加热炉技术出现。

这项具有中国特色的换热燃烧技术很快在中、小型钢铁企业得到推广应用。

从1997年7月这项技术应用成功至今，蓄热式加热炉在钢铁企业建设不少于几百座，蓄热式换热技术在加热炉领域的应用逐步得到完善和成熟。

应用概况钢铁企业轧钢领域蓄热式换热技术的应用，从炉型上分：有推钢式加热炉；步进梁式加热炉；车底式炉；均热炉；罩式炉；带材连续式热处理炉及冶炼连铸领域的烘烤设备。

从匹配的轧机分：棒材、高速线材、中厚板、热带、H型钢、及型钢等加热炉。

其中以步进梁炉为主。

从加热的钢种分，普碳、低和金和特殊钢加热炉。

(暂无加热硅钢坯的业绩) 从炉子产量分：小时产量几十吨至几百吨从加热钢坯规格分：方坯最长达16m，断面最大为300×400mm；板坯最长达15.6m；板坯厚：250mm~300mm。

由上述情况可见，蓄热式加热炉的应用范围已经涵盖轧钢生产的各个领域。

蓄热式加热炉一、蓄热式加热炉的分类和特点：1、分类蓄热式加热炉按预热介质种类分为如下两种方式：同时预热空气和煤气式和空气单预热方式。

按结构型式来分，则蓄热式加热炉分为烧嘴式和通道式。

其中烧嘴式又分为全分散换向和群组换向两种；通道式也可分为单通道和双通道两种方式。

按运料方式来分，蓄热式加热炉分为推钢式和步进式。

全分散换向烧嘴式蓄热式加热炉能够实现单个烧嘴自动控制，与常规加热炉操作类似，能够满足各钢种对炉温的不同要求，实现炉温的灵活控制；群组换向蓄热式加热炉一般将某一段的烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求；通道式蓄热式加热炉一般是全通道整体控制，不能实现炉温的灵活调整，只能满足少数钢种（如普碳钢）的加热要求，而不能满足大多数钢种（如合金钢）加热的需求。

2、蓄热式加热炉的优点蓄热式加热炉有如下优点：①能将空气、煤气预热到800~1000℃的高温，有利于低热值燃料的利用；②充分利用烟气余热，节约燃料；③排烟温度低，氮氧化物含量少，环境污染少；④每对烧嘴交替燃烧，炉内温度均匀，可提高钢坯加热质量。

二、蓄热式加热炉燃烧系统简介1、蓄热式加热炉的蓄热体蓄热式加热炉的蓄热体有两种型式，一种是陶瓷小球，另一种是陶瓷蜂窝体。

蜂窝体单位体积的换热面积大，在相同条件下，蜂窝体的传热能力是陶瓷小球的4～5倍。

同样换热能力时，蜂窝状蓄热体的体积只需陶瓷小球蓄热体1/3～1/4。

采用蜂窝体的烧嘴结构紧凑轻巧。

蜂窝体体内气流通道是直通道，而陶瓷小球蓄热体的通道是迷宫式的，因此蜂窝体的阻力较小，陶瓷小球蓄热体阻力较大，前者仅为后者的1/3左右。

蜂窝体壁薄，仅为0.5～1.2mm，透热深度小，蓄热放热速度快，换向时间仅需40～80秒，换向时间短，被预热介质的平均温度高，热回收效率高。

由于换向时间短，因此换热周期内的炉温波动小，有利于炉温和钢坯加热温度的控制。

蜂窝体内部是直通道，在高速气流的正吹反吹的频繁作用下，通道不容易积灰和堵塞。

蓄热式燃烧技术目前存在的几点不足（分享）目前，我国的资源和环境问题日益突出，迫切要求高能耗行业全面推行高效、清洁的燃烧技术。

蓄热式燃烧技术，又称高温空气燃烧技术，是20世纪90年代在发达国家开始推广的一项新型的燃烧技术，它具有高效烟气余热回收、空气和煤气预热温度高以及低氮氧化物排放的优越性，主要用于钢铁、冶金、机械、建材等工业部门中，并已出现迅猛发展的势头。

至今我们已有了自己的一些专利，并且在国内有了相对广泛的应用，取得了相当的经济效益。

关键部件1蓄热体蓄热体是高温空气燃烧技术的关键部件，其主要技术指标如下：⑴蓄热能力：单位体积蓄热体的蓄热量要大，这样可减小蓄热室的体积，需要通过材料的比热CP来衡量。

（2）换热速度：材料的导热系数人可以反映固体内部热量传递的快慢，导热系数大可以迅速地将热量由表面传至中心，充分发挥蓄热室的能力；高温时，材料辐射率可表征气体介质与蜂窝体热交换的强弱。

（3）热震稳定性：蓄热体需要在反复加热和冷却的工况下运行，在巨大温差和高频变换的作用下，很容易脆裂、破碎和变形等，导致气流通道堵塞，压力损失加大，甚至无法继续工作。

（4）抗氧化和腐蚀性：有些材料在一定的温度和气氛下发生氧化和腐蚀，会堵塞气体通道，增加流通阻力。

（5）压力损失：在气体通过蜂窝体通道时，会产生摩擦阻力损失，在流经两块蜂窝体交界面时因流通面积突变和各个通道之间可能发生交错而产生局部阻力损失；前者对传热有利，后者对传热是不利的，因此应尽力减少局部阻力损失来降低风机的动力消耗。

（6）经济性：它是一个重要的指标，一种蜂窝体如果各种性能都好，但成本很高，推广和应用会受到限制。

2换向阀由于必须在一定的时间间隔内实现空气、煤气与烟气的频繁切换，换向阀也成为与余热回收率密切相关的关键部件之一。

尽管经换热后的烟气温度很低，对换向阀材料无特殊要求，但必须考虑换向阀的工作寿命和可靠性。

因为烟气中含有较多的微小粉尘以及频繁动作，势必对部件造成磨损，这些因素应当在选用换向阀时加以考虑。

蓄热式焚烧炉具有哪些特点？
蓄热式焚烧炉是一种利用烟气对炉壁进行辐射加热，将烟气中的热量存储到炉壁中，以实现立体辐射的焚烧方式。

相对传统的立式燃烧炉，蓄热式焚烧炉具有以下几个特点：
1. 高效节能
蓄热式焚烧炉具有很高的热效率，燃烧内部的二次燃烧技术可以充分燃烧烟气中的残余有害物质，减少化学污染物的排放，避免了传统的焚烧炉为了达到排放标准所消耗的大量能源。

2. 改善室内环境
相比传统的焚烧炉，蓄热式焚烧炉的燃烧更加充分，烟气排放更为纯净，减少对室内环境和居民健康的危害。

同时，由于蓄热式焚烧炉采用红外线辐射加热，燃烧烟气与室内空气隔离，减少了燃烧过程中产生的烟味。

3. 占地面积小
传统的燃烧炉需要较大的燃烧室和烟气排放系统，使得它们占地面积较大。

而蓄热式焚烧炉的燃烧室体积小，排放气体的管道短，占地面积更小，适合于小型家庭使用和环保产品推广。

4. 安全性高
传统的燃烧炉使用的是明火加热的方式，使用过程中极易引发火灾或燃气泄漏事故。

而蓄热式焚烧炉采用的是闭合式燃烧方式，安装时接入天然气或液化气供应管道，使用起来更加稳定，操作起来更加安全。

总之，蓄热式焚烧炉是一种集高效节能、改善室内环境、占地面积小和安全性高于一体的环保产品，目前正在逐步得到广泛的应用和推广。

一、引言蓄热式加热炉是用于轧钢厂的一种新型的加热炉，具有高效燃烧、回收利用烟气及低二氧化碳排放等优点。

在工业企业中广泛应用，对节能减排工作起着重要的促进作用。

二、蓄热式加热炉的工作原理及其特点蓄热式加热炉的高效蓄热式燃烧系统主要由蓄热式烧嘴和换向系统组成。

它分为预热段、加热段和均热段三个主体。

其原理是采用蓄热室预蓄热全，达到在最大程度上回收调温烟气的湿热，提高助燃空气温度的效果。

新型蓄热式加热炉的蓄热室现在普遍采用陶瓷小球或蜂窝体作为蓄热体，其表面积大，极大的提高了传热系统，使蓄热室内的体积大大缩小。

再加上新型可靠的自动控制技术及预热介质预热温度高，废气预热得到接近极限的回收。

是一种新型的高效、节能的加热炉。

参与控制的主要现场设备有：各段炉温测量热电偶；煤气预热器前后烟气温度测量热电偶；各段烟气及排烟机前烟气温度测量热电偶；各段煤气、空气及烟气流量测量孔板及差压变送器；各段煤气、空气及烟气流量调节阀；各段两侧烧嘴前煤气切断阀及空气/烟气三通换向阀；炉压测量微差压变送器及用于炉压调节的烟道闸板；用于风压调节的风机入口进风阀；煤气总管切断阀及压力调节阀；其它安全保护连锁设备等。

三、换向原理换向装置是加热炉的重要部件，整个燃烧过程都是靠抽象向装置完成的。

可以说它是整个加热炉的心脏。

它的换向原理是：初始状态下，换向装置处于某一固定状态时，向炉子一侧的燃烧器输送煤气、空气，在炉内实现混合燃烧，同时从炉子另一侧的燃烧器排出烟气，经过一个周期（120s-180s)改变方向，实现周期换向。

换向装置一般采用双气缸、二位四通换向阀，它内有四个通道，每次动作开启两具通道，同时关闭两个通道以实现供气和排水气的周期性换向。

四、自动控制系统蓄热式加热炉控制系统一般有：⑴换向控制系统；⑵炉温控制系统；⑶炉内压力控制系统；⑷安全保护控制系统；⑸烟空比控制；⑹HMI人机对话界面的功能。

1、换向控制系统设备的选型换向控制是整个加热炉燃烧、控制系统的重中之重，是燃烧控制的关键控制系统。

管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要：当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉，与其他类型加热炉相比，三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀，温度可控，余热可回收，废气排放量低、燃料选择面广等优点，适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料，并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料，既保证了加热质量，有效降低钢坯的氧化烧损，又实现了节能减排，降本创效，受到了国内许多钢厂的青睐。

本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理，并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。

蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益，更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。

关键词：蓄热式加热炉；蓄热燃烧；蓄热体；技术应用；节能；环保；操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年，生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等，为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳，河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉，自投产以来，本加热炉生产运行安全稳定，有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气，加热质量指标优良，生产运行成本低，节能环保，但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题，这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。

下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。

2 蓄热式加热炉首先，对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍，蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。

实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。

蓄热式加热炉的节能优化与改进[摘要]针对特殊钢厂小型车间加热炉煤气消耗较高的问题，制定了一系列措施，通过现场实践证明，措施可行，达到了节能降耗的目的。

[关键词]节能蓄热式加热炉合金钢加热工艺中图分类号：tg333.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0288-011 前言轧钢工序的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75～80%。

目前，我国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。

莱钢特殊钢厂小型成材车间加热炉为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉，随着轧线改造和产能的不断提高，加热炉加热能力已不能满足轧线生产需要，待温时间多，换辊频繁，煤气消耗高。

为进一步降低燃耗，提高加热炉生产能力，在现有设备基础上对单蓄热加热炉进行节能降耗技术应用，使加热炉生产能力达到60t/h以上，吨钢燃耗降至0.95gj/t以下。

2 加热炉炉体改进蓄热式加热炉采用了节能型蓄热式烧嘴，其配置了蓄热式热交换器，用来预热空气，排烟温度可降到150℃以下，实现大幅度节能。

针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，设计采用烧嘴式单蓄热加热炉。

加热炉异地改造后为单蓄热三段连续式加热炉。

2.1 加热炉结构优化炉体炉墙结构为：308mm高铝质低水泥浇注料+232mm轻质保温砖+80硬硅酸钙绝热板+6mm钢板；吊挂顶炉顶结构为：230mm高铝质低水泥浇注料+120mm轻质浇注料；炉底为：100mm镁砂+272mm一级粘土耐火砖+272mm轻质粘土砖。

滑轨采用汽化冷却方式，两根φ121×20mm纵水管及带有t型水管支撑的8根φ133×20mm单横水管，为了消除金属滑轨黑印的影响，除采用高70mm的耐热滑块（cr25ni20）外，还设有2.5m多长的实炉底均热段。

蓄热式焚烧炉系统技术特点蓄热式焚烧炉是一种高效有机废气治理设备。

与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比，具有热效率高(≧95%)、运行成本低、能处理大风量低浓度废气等特点，浓度稍高时，还可进行二次余热回收，大大降低生产运营成本。

蓄热式焚烧炉适用于废气浓度低于30%LFL、大风量、废气中含有多种有机成分或者有机成分经常发生变化，含有容易使催化剂中毒或活性衰退成分的废气。

不适用于含有较多硅树脂废气。

蓄热式焚烧炉的使用需要考虑环保的要求，排放标准需遵守《建议修改为危险废物焚烧污染控制标准征求意见稿GB18484-2001》。

垃圾焚烧烟气中的飞灰在焚烧炉过热器区域结渣，可能导致焚烧炉停机，影响焚烧发电的经济性。

为探索焚烧炉受热面结渣机制，采用燃油产生的烟气和工业焚烧炉的飞灰混合模拟垃圾焚烧烟气，研究了过热器的运行工况、温度、布置形式、几何尺寸等对结渣过程的影响。

利用扫描电镜/能谱分析、X射线荧光分析和X射线衍射等方法分析了渣的成分与物相。

结果表明：高温烟气有利于渣块的形成，在实验过程中当温度高于450℃时，开始形成黏结性积灰，当温度高于460℃时，受热面开始结渣。

管子壁面温度对结渣有直接影响，降低管壁温度可以抑制结渣过程。

几何因素(管径)对结渣影响较大，直径较小的管子更容易结渣。

另外，含有低熔点、高黏结性物质较多的颗粒更容易沉积形成结渣。

渣中主要物相为：Ca2SiO4、Ca9(Al6O18)、Ca2Al(AlSiO7)、Fe2O3。

低熔点化合物如KCl、CaCl2在结渣的初始层起到了黏合剂的作用。

几何因素、温度对结渣过程的影响与实际垃圾焚烧炉改造和运行状况吻合。

蓄热式焚烧炉系统技术特点1、利用高性能双密封提升阀，外泄露率为0，确保整个系统的处理效率可达99%以上；2、因采用的是高性能进口蓄热体，废气处理更彻底，高效节能，环保达标；3、额定净化流量选择范围宽：处理风量可从3000-100000Nm3/h,燃烧完全，无二次污染，换热效率高；4、采用分级燃烧技术，蓄热室内温升均匀，换热效果好，处理率>99%以上；5、热能可回收利用，降低了设备的运营成本，故障率低。

蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点
王涛;高源;陈连生;王永强;宋进英
【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(034)001
【摘要】介绍了蓄热式加热炉及其燃烧技术,较全面的分析了蓄热式轧钢加热炉的优缺点及其燃烧氛围,工作原理等方面.
【总页数】4页(P14-17)
【作者】王涛;高源;陈连生;王永强;宋进英
【作者单位】河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山 063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山 063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山 063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山 063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山 063009
【正文语种】中文
【中图分类】TG155.1
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2.基于响应面法的油田蓄热式加热炉燃烧器优化设计 [J], 张永学;于丹丹;胡承云;王元华;孙东
3.基于CFD模拟的蓄热式加热炉燃烧优化研究 [J], 郑帅;李义科
4.智能燃烧技术在蓄热式加热炉的应用 [J], 王伟伟
5.烟气反吹二次燃烧技术在蓄热式加热炉上的应用 [J], 贾占军; 邰晓宇; 李强; 李成成; 马亮
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蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点第34卷第1期河北联合大学学报(自然科学版)2012年1月JournalofI-IebeiUnitedUniversity(NaturalScienceEdition)V o1.34No.1Jan.2012文章编号:2095-2716(2012)01-0014-04■蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点王涛,高源,陈连生,王永强,宋进英(河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009)关键词:蓄热式加热炉;晓氛围;优缺点摘要:介绍了蓄热式加热炉及其燃烧技术,较全面的分析了蓄热式轧钢加热炉的优缺点及其燃烧氛围,工作原理等方面.中图分类号:TG155.1文献标志码:A蓄热式燃烧技术被誉为21世纪的关键技术之一,此技术应用在轧钢加热炉上称为蓄热式轧钢加热炉,通称蓄热式加热炉.蓄热式燃烧技术经历了两个重要的发展阶段而趋向成熟….早期开发的蓄热式高温空气燃烧技术存在预热能力不足,不能实现所谓的”极限余热回收”,NO排放量较大等缺陷.经过十多年的发展,直到2O世纪90年代此技术形成了真正意义上的”蓄热式高温空气燃烧技术”.蓄热式高温空气燃烧技术(HighTemperatureAirCombustion,HTAC),亦称无焰燃烧技术(FlamelessOxidationCombustion,FLOX)或贫氧稀释燃烧技术(LowOxygenDilutionCombustion,LOD)或低氮氧化物燃烧技术(LowNOInjectionCom—bustion,LNIC),它把回收烟气余热和高效燃烧及降低NO排放等技术有机地结合起来,从而实现了极限节能和极限降低NO排放量的双重目的.而且,这种技术开创了针对燃用清洁或较清洁的气体和液体燃料的工业炉开发应用蓄热式高温空气燃烧技术的新时代.l蓄热式加热炉的燃烧氛围蓄热式加热炉的工作原理和传统的轧钢加热炉不同,由于采用了全新的燃烧技术,这种加热炉的工作原理有其特殊之处.这种特殊的工作原理决定了蓄热式加热炉中的加热氛围不再是传统加热炉中的氧化状态而是氧化一还原的交替状态.1.1蓄热式加热炉工作原理蓄热式加热炉可用高炉煤气作为燃料,它的工作原理不同于传统加热炉.空气一煤气双预热蓄热式加热炉是蓄热式加热炉的一种普遍形式,主要由换向系统,蓄热体,控制系统,供风及排烟系统组成…,工作原理如图1所示.在A状态时,煤气和助燃空气经换向阀进入左侧蓄热室,分别被空气蓄热体A 和煤气蓄热收稿日期:2011-05-09图1空气一煤气双预热蓄热式加热炉工作原理示意图第1期王涛,等:蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点l5体A加热,预热后的高温空气和煤气分别从各自的喷嘴喷人炉膛,并在炉膛内进行燃烧,燃烧产物对坯料进行加热后,烟气通过右侧喷嘴进入右侧蓄热室,高温烟气中的潜热大部分释放给右侧蓄热室内的蓄热体B从而将蓄热体加热,然后以150℃的低温经过换向阀,由排烟机排人大气.几分钟后,控制系统发出换向命令,换向阀动作,空气与煤气流动同时换向,系统变为B状态,空气和煤气分别经过右侧蓄热室的空气蓄热体B和煤气蓄热体B,被预热后从右侧喷嘴喷人并混合燃烧,高温烟气经过蓄热体A后大部分潜热释放,蓄热体A被加热,烟气以150℃的低温经过换向阀,由排烟机排人大气中,完成一个换向周期.通过工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换,使得左右两侧的蓄热室处于蓄热与放热的交替工作状态,完成对炉内坯料加热的目的.1.2蓄热式加热炉内的加热氛围蓄热式烧嘴成对安装在炉墙内,每个烧嘴由煤气蓄热体,空气蓄热体和点火小烧嘴组成,如图2所示.上加热烧嘴的煤气蓄热体置于空气蓄热体下方,下加热烧嘴则与:之相反.分析燃烧过程可以发现,从烧嘴喷出的火焰都是以贫氧的气氛接近工件,火焰在刚刚离开烧嘴喷向工件表面时是含有CO的贫氧的还原性气氛,但是在随后的延缓状燃烧过程中能通过分级燃烧和高速气流卷进燃烧产物等措施将可燃成分燃烧干净,此时为氧化状态,蓄热式加热炉换向后,重复这个过程.因此蓄热式加热炉内的加热氛围实际上是”氧化一还原”交替变化的特殊状态.蓄热式加热炉这种特殊的燃烧环境也可以从其实际工况下炉内截面的氧气浓度场分布证实,如图3所示.由图3可以看出,由于高速空气流的抽引,煤气流(图中深色流股)迅速向空气流股扩散,同时由于高温空气的卷混,空气射流的氧气浓度迅速降低,此时在炉内形成贫氧或还原性气氛,而燃料完全燃烧后会形成氧化气氛引.a蓄热式燃烧b传统燃烧图2蓄热式加热炉与传统加热炉燃烧的基本原理图3某工况下加热炉内某截面的氧气浓度场分布云图蓄热式加热炉这种燃烧氛围与传统的加热炉有很大的区别,传统加热炉燃烧时,燃料和空气先混合再燃烧图如2b所示,这样火焰的外层为助燃空气,内层为燃料,所以形成氧化性的加热氛围.2蓄热式加热炉的主要优点蓄热式轧钢加热炉采用的是高温空气燃烧技术,这种全新燃烧技术把高效燃烧与极大限度的回收烟气16河北联合大学学报(自然科学版)第34卷余热及降低NO排放等技术有机地结合起来,实现了极限节能和极限降低NO排放量的双重目的.它的主要优点如下:(1)在节能减排方面.大幅度降低了燃料消耗,由于空气煤气双预热到1000℃以上,排烟温度不高于150℃,因此炉子的燃料消耗大幅度降低,燃料利用率提高30%;与传统的加热炉相比,蓄热式轧钢加热炉能够真正实现超低NO排放,并且能最大限度的降低(20:的排放,极大限度的减少了环境污染. (2)在钢坯的加热质量方面.蓄热式燃烧是一种先进的弥散式燃烧方式,扩展火焰燃烧区域,火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界,从而使得炉膛内温度分布均匀,不易形成局部高温,提高了钢坯加热质量;由于空气预热温度很高,几乎接近烟气温度,空气与燃料在炉膛内边混合边燃烧,燃烧速度快,燃烧完全,通过优化设计可在炉膛内实现贫氧燃烧.而且炉子没有预热段,炉膛温度均匀,钢坯加热速度快,在炉时间短.因此铸坯氧化烧损要比传统燃烧方式小,提高了产品的成材率墙J.3蓄热式加热炉存在的不足蓄热式轧钢加热炉在使用过程中存在一些缺点,归纳起来主要为以下几方面:(1)炉膛压力不稳定炉膛压力和煤气管网压力的波动是由于频繁换向引起的.炉子每次换向都是一个切断煤气一换向一重新输人煤气的过程,炉内的煤气燃烧瞬间消失,又迅速恢复,带来的炉膛压力波动是相当大的.而且,煤气流量越大,炉压波动也越严重.如果在加热段和均热段煤气流量都超过15000m3/h,即使采用加热段和均热段分别不同时换向(分段换向),换向前后炉压也会有大约一20—50Pa的波动.炉压的不稳定会对加热炉的运行造成负面影响,轻则造成炉头炉尾冒火,吸冷风现象,重则造成设备的损坏.值得注意的是在换向过程中,排烟调节阀的开启度是不变的.(2)高炉煤气粉尘对蓄热体的不良影响大量的高炉煤气粉尘黏附在蓄热体表面,形成额外的热阻,降低了热交换效率和煤气,空气的预热温度.严重时粉尘堵塞蓄热室,阻碍煤气,空气人炉和烟气的排出,出现炉温降低,炉膛压力升高的异常现象.蓄热室堵塞后炉子出现如下特征:①煤气流量偏低,而且炉子两侧的煤气流量有差别,这是两侧的蓄热体堵塞程度不同而导致的;②炉压高,即使排烟调节阀全开,保温期的炉膛压力仍然很高;③蓄热室温度和排烟温度偏低.相比而言,空气蓄热室的堵塞程度没有煤气蓄热室严重,粉尘颗粒主要积聚在煤气蓄热室底部的部分蓄热小球表面.(3)炉膛上下存在温差在忽略阻力和施工影响的情况下,炉膛上下的供气量基本相等,就是说上加热和下加热的供热比是1:1.基于热气体的上升特性,加上水冷梁的吸热,下炉膛的温度就会低于上炉膛,这会影响钢坯加热质量.实际生产中炉膛下部要比上部低50—100℃,轧制节奏越快,钢坯加热时间越短,这种温差就越大.(4)燃烧氛围对加热某些钢种生成的氧化层的不利影响由于蓄热式加热炉中燃烧的气体需要换向,这样就会形成氧化一还原交替变化的特殊加热氛围,这种加热环境对于某些钢种的氧化层的形成有不利的影响(如含cr,Mo的钢种),所形成的氧化层难于除干净,使热轧产品的表面质量受到很大影响.(5)存在安全隐患加热炉使用过程中由于密封不好或炉体存在裂缝以及操作不当可能造成煤气燃料的泄露,威胁工作人员的人身安全;由于烟气排放温度较低(150oC),所以烟气的露点腐蚀也可能造成生产事故[9]. 4结论(1)蓄热式加热炉中煤气烧嘴布置在钢坯附近,空气烧嘴远离钢坯表面.火焰刚刚离开烧嘴时,钢坯处于还原性加热气氛,之后燃料和空气充分燃烧,钢坯处于氧化的加热气氛.因此,钢坯在蓄热式加热炉中处于氧化一还原的交替加热状态,钢坯的氧化层生长处于”生长一分解一生长”的间断式方式;(2)蓄热式加热炉采用全新的燃烧技术,大幅度降低了燃料消耗,燃料利用率提高30%;蓄热式燃烧扩第1期王涛,等:蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点17展了火焰燃烧区域,火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界,使得炉膛内温度分布均匀,提高了钢坯加热质量.但蓄热式加热炉也存在炉膛压力不稳,炉膛上下存在温差,某些钢种氧化层难以去除等缺陷. 参考文献:吴存宽,吴彬林.高温空气燃烧技术的发展与应用[J].工业炉,2003,25(2):13-:16.杨泽末.蓄热式燃烧技术在非轧钢加热炉上的应用[J].工业炉,2005,27(2):23-25.张继光.应用于陶瓷烧成的高温空气燃烧技术研究[D].北京工业大学,2002.郝海舟.耦合工况下蓄热式高温空气燃烧系统的动力学特性分析[D].北京工业大学,2006. NABILR.WIODZIMIERZB.HeattransfercharacteristicsofHiTACheatingfurnaceusingregenerative burners[J].AppliedThermalEngineering,2006,(26):2027-2034.欧俭平,吴道洪,肖泽强.蓄热式加热炉内流体流动,燃烧与传热的数值模拟[j]工业炉,2003,25(1):4447.郭汉杰.蓄热式燃烧技术[J].金属世界,2003,(5):20-21.吕以清.蓄热式燃烧技术在轧钢连续加热炉应用的合理性与适用性(上)[J].工业炉,2007,29(1):26-27.梁海风,沈奕光.蓄热式加热炉运行中的问题及处理方法[J].冶金能源,2004,23(4):38-40. TheMeritsandDemeritsandCombustionThermo-AtmosphereofRegenerativeMillFurnaceWANGTao,GAOYuan,CHENLian—sheng,W ANGYong—qiang,SONGJin-ying (HebeiKeyLaboratoryofModemMetallurgyTechnology,HebeiPolytechnicUniversity,TangshanHebe i063009,China)Keywords:regenerativemillfurnace;combustionatmosphere;meritsanddemeritsAbstract:Atfirst,thedevelopingsituationofregenerativetypecombustiontechnologyisintroducedinthis paper,andthen,themeritsanddemeritsofregenerativemillfurnaceareanalyzedindetail.TheHighTemperature Air Combustionworkingprinciplesandtypesofregenerativemillfurnacearespecifiedatlast.1i1i1i。

蓄热式加热炉、蓄热式加热炉的分类和特点：1、分类蓄热式加热炉按预热介质种类分为如下两种方式：同时预热空热方式。

按结构型式来分，则蓄热式加热炉分为烧嘴式和通道式。

其中向和群组换向两种；通道式也可分为单通道和双通道两种方式按运料方式来分，蓄热式加热炉分为推钢式和步进式。

全分散换向烧嘴式蓄热式加热炉能够实现单个烧嘴自动控制，能够满足各钢种对炉温的不同要求，实现炉温的灵活控制；群组换向蓄热式加热炉一般将某一段的烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求；通道式蓄热式加热炉一般是全通道整体控制，不能实现炉温的灵活调整，只能满足少数钢种（如普碳钢）的加热要求，而不能满足大多数钢种（如合金钢）加热的需求。

2、蓄热式加热炉的优点蓄热式加热炉有如下优点：①能将空气、煤气预热②充分利用烟气余热，③排烟温度低，氮氧化④每对烧嘴交替燃烧，到800~1000C的高温，有利于低热值燃料的利用; 节约燃料；物含量少，环境污染少; 炉内温度均匀，可提高钢坯加热质量。

二、蓄热式加热炉燃烧系统简介1、蓄热式加热炉的蓄热体蓄热式加热炉的蓄热体有两种型式，一种是陶瓷小球，另一种是陶瓷蜂窝体。

蜂窝体单位体积的换热面积大，在相同条件下，蜂窝体的传热能力是陶瓷小球的4〜5倍。

同样换热能力时，蜂窝状蓄热体的体积只需陶瓷小球蓄热体1/3〜1/4。

采用蜂窝体的烧嘴结构紧凑轻巧。

蜂窝体体内气流通道是直通道，而陶瓷小球蓄热体的通道是迷宫式的，因此蜂窝体的阻力较小，陶瓷小球蓄热体阻力较大，前者仅为后者的1/3 左右。

蜂窝体壁薄，仅为0.5〜1.2mm,透热深度小，蓄热放热速度快，换向时间仅需40〜80 秒，换向时间短，被预热介质的平均温度高，热回收效率高。

气和煤气式和空气单预烧嘴式又分为全分散换与常规加热炉操作类似，由于换向时间短，因此换热周期内的炉温波动小，有利于炉温和钢坯加热温度的控制。

蓄热燃烧技术是一种在高温低氧空气状况下燃烧的技术，又称高温空气燃烧技术，通常高温空气温度大于1000℃，而氧含量低到什么程度，没有人去划定，有些人说应在18%以下，也有说在13%以下的。

这项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，一起来随本文了解下吧！一、原理当燃烧装置处于燃烧状态时，被加热介质（助燃空气、煤气）通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把介质预热到比炉温低100～150℃的高温，通过空煤气烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。

而另一个配对的燃烧装置2则处于蓄热状态，高温烟气流入蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降到250～150℃后流过换向阀经排烟机排出。

煤气、空气预热各设置一台排烟机，只预热空气设置一台排烟机。

蓄热式燃烧装置系统主要由燃烧装置、蓄热室（内有蓄热体）、换向系统、排烟系统和连接管道，五大部份组成。

无论哪种形式的燃烧装置，蓄热室（内有蓄热体）需要成对布置。

经过一定时间后，换向阀换向如此反复交替工作，使被加热介质加热到较高温度，进入炉膛，实现对炉内物料的加热。

二、特点初期采用蓄热式烧嘴的主要目的是为了进一步提高空气的预热温度，更大程度地回收烟气带走的热量，以节约能源。

但由于高温燃烧带来了高的NOX排放，因此限制了它在工业发达国家的推广使用。

近入90年代后，低NOX的蓄热烧嘴开始进一步研究，1992年开发成功，被称为高温空气燃烧技术。

这种技术的原理是降低燃烧空间中的氧浓度，创造贫氧条件，消除局部炽热高温区，用高速喷出的空气射流卷吸周围烟气形成贫氧燃烧区，此时形成的火焰体积大大增加，亮度减弱，温度均匀，梯度很小，这就有效地减少了NOX的产生。

新开发的蓄热式烧嘴采用分段燃料供应法降低NOX。

钢坯步进蓄热式加热炉的节能减排潜力与经济性评估随着环境污染和能源消耗的日益严重，低碳经济已经成为全球共同关注的问题。

在钢铁行业中，节能减排已经成为一项重要的任务。

钢坯步进蓄热式加热炉是一种常用的钢铁生产设备，它具有一定的节能减排潜力，同时也需要进行经济性评估。

钢坯步进蓄热式加热炉的工作原理是利用蓄热盘和步进传动装置，将钢坯在不同温度区段进行加热。

该炉型具有以下几个主要优点：1）能够有效利用余热，提高能源利用率；2）通过步进传动，可实现不同温度区段的均匀加热；3）炉膛温度均布，有利于钢坯热处理质量的提高等。

首先，钢坯步进蓄热式加热炉的节能减排潜力需要进行评估。

为此，我们可以从以下几个方面来分析：1. 能源利用效率：钢坯步进蓄热式加热炉通过利用余热进行加热，可以有效提高能源利用效率。

与传统加热炉相比，节能效果显著。

2. CO2排放量：钢铁行业是导致全球CO2排放量较高的行业之一。

钢坯步进蓄热式加热炉的运行可以减少化石燃料燃烧产生的CO2排放，从而降低碳排放。

此外，该炉型采用余热回收装置，能够进一步减少CO2排放。

3. 粉尘和废气处理：钢铁生产过程中会产生大量的粉尘和废气，对环境造成污染。

钢坯步进蓄热式加热炉采用先进的废气净化技术，能够有效减少粉尘和废气的排放。

接下来，我们来评估钢坯步进蓄热式加热炉的经济性。

经济性评估主要关注以下几个因素：1. 设备投资：引入钢坯步进蓄热式加热炉需要进行一定的设备投资。

需要评估其投资成本与预期收益之间的关系，从而确定其经济可行性。

2. 运行成本：钢坯步进蓄热式加热炉的运行和维护成本也需要考虑。

运行成本包括能源和人工成本等方面，需要进行全面的成本估计。

3. 效益分析：引入钢坯步进蓄热式加热炉后，对生产效率和产品质量的提升需要进行经济效益分析。

这包括生产能力的提高、产品质量的改善和生产成本的降低等方面。

通过以上的节能减排潜力和经济性评估，可以得出以下结论：1. 钢坯步进蓄热式加热炉具有显著的节能减排潜力。

一，设备简介蓄热式燃烧器是在极短时间内把常温空气加热，被加热的高温空气进入炉膛后，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料，燃料在贫氧（2%~20%）状态下实现燃烧。

同时，炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器排空，将高温烟气显热储存在另一个蓄热式燃烧器内。

工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换，常用的切换周期为30~200秒。

两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能目的。

1.实现了蓄热体温度效率、热回收率和炉子热效率三高作为一个回收烟气余热的燃烧系统，温度效率、热回收率和炉子热效率可以说是衡量它热工性能优劣的主要指标。

国内外大量生产实际的测试数据表明，在适当的换向周期下，经过蓄热体后的高温空气温度和进入蓄热体的烟气温度十分接近，仅差100℃左右，温度效率高达95%左右，热回收率为80%左右。

炉子热效率得到了较大的提高。

2 . 加热质量好，氧化烧损小由于高温空气燃烧技术是属于低氧空气燃烧范畴，而且助燃空气的切入点和燃料切入点与传统的燃烧方法不一样，从而避免了高温火焰过分集中造成的炉内各区域温差大的弊病，同时也减少了高温氧化烧损的可能性。

由于炉温的均匀程度大大提高，被冶炼的物料加热质量得到了充分保证。

3.节能效果显著蓄热式燃烧系统与传统燃烧系统比，热回收率大大提高，节能效果特别明显，其节能率往往达到40～50%。

这对于传统燃烧系统来说几乎是不可能的。

4.适用性较强，能用于多种不同工艺要求的工业炉由于蓄热式燃烧系统的炉温均匀性好，炉温波动小，不存在高温区过分集中及火焰对工件的冲刷等问题，所以它的适用范畴较宽。

目前己在大中型推钢式及步进式轧钢加热炉、均热炉、罩式热处理炉、辐射管气体渗碳炉、钢包烘烤炉、玻璃熔化炉、熔铝炉、锻造炉等工业炉上使用。

不论是采用蓄热式燃烧器的炉子或蓄热式工业炉，在实际运行中都比较稳定可靠，取得了比较好的经济效益和社会效益。