蓄热式高温空气燃烧技术的应用

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 ， 向周 期 长 ， 制 了它 在 其 他 工 业 炉 上 的应 换 限 用 。新 型蓄 热 室 ， 用 陶 瓷 小 球 或 蜂 窝 体 作 蓄 热 采 体 ， 比表 面 积 高达 ２０～１０ ｍ／ ３比老 式 的格 其 ０ ００ ２ｍ ， 子砖大几十倍至几百倍 ， 因此极大地 提高 了传热 系 数 ， 蓄热 室 的体 积 可 以大 为 缩 小 。另 外 ， 使 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 ２ ３ｍｎ 新 ０～ ０ ｉ， 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 ， 预 热介 质 的预 热 温度 高 。 因此 ， 被
３ ０
２ ０ 第 ３期 ０ ７年 炉 温控 制 在 １７ ｃ 以下 ， 热 段 炉 温 在 １０ ｏ 左 １０ｌ Ｃ 加 １０Ｃ
大煤气 消 耗 量 ：２３６ ｍ／ 。 （３最 大 空 气 消耗 ２ ９Ｎ ３ｈ １） 量 ：７２５ ｍ／ 。 （４ 最 大 烟 气 生 成 量 ：７ｌ０ １ ４ Ｎ ３ｈ １） ３ １ Ｎ ３ｈ １） ｍ／ 。（５ 空气 、 煤气 预热 温度 ： ００Ｃ。 （６ ≥１０ ￣ １） 单 位热耗 ： ．５ Ｊｔ 。（７ 氧 化 烧 损 ： ．％。 ｉ２Ｇ／ 坯 １） ≤０ ８ （８排 烟 方式 及 温 度 ： 械排 烟 ≤ １０Ｃ。 （９ 炉 １） 机 ５￣ １） 底 水管 冷却方 式 ： 化 冷 却 。 （０ 烧 嘴形 式 ： 合 汽 ２） 组 式 双预热 蓄 热式烧 嘴 （ 蜂窝 状蓄 热体 ） 。
１ 新 建 蓄 热 式 加 热 炉 的 理 论 基 础

达 ｌ０ ０℃左右 ， ０ 得到 的最高预热空气温度达 ７０ ０
式会社（ Ｆ ） Ｎ Ｋ 联合开发 了一 种新型蓄热器 ， 称为高 效 陶 瓷 蓄热 系统 Ｈ Ｓ（ ｉ ｌ ｙｌ Ｒ ｇｎｒ ｉ Ｒ Ｈｇ —ｃｃ ｅｅｅ ｔｅ ｝ ｅ ａｖ Ｃ ｍ ｕｔ ｎＳｓ ｍ） ｏ ｂ ｓｏ ｙｔ 。在蓄热体选取上 ， ｉ ｅ 采用压力损 失小 、 比表面积更大的陶瓷蜂窝体 ， 以减少蓄热体的 体积和重量。为了实现低 Ｎ ｘ Ｏ 排放 ， 蓄热体和烧 嘴 组成一体联合工作 ， 采用两段燃烧法和烟气 自身再 循环法来控制进气 ， 效果很好 。Ｎ Ｋ进行 了多次试 Ｋ
高温 空气燃烧技术及应 用
马 永杰
（ 商丘工业学校 ， 河南 商丘 ４ ６０ ） ７００
摘 要： 高温空气燃烧技术是近 １ 年来高速发展的一种新型燃烧技术， Ｏ 具有高效、 节能和低污染等特性。
可实现清洁生产 ， 前正得到越来越广泛的应用 。 目
关键 词 ： 高温空气燃烧技 术； 换热器 ； 蓄热 器； 应用前 景 中豳分 类号 ： Ｔ ０ ８４ Ｑ ３． 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０４— １８ ２０ ）６— Ｏ ４— ２ １０ ６ ７ （０ ６ ０ ０ ４ ０
要是间壁式换热器和蓄热式换热器。间壁式换势器 气体流 向不变 ， 工作状况稳定 ， 但其预热温度不超过
为蓄热体 ， 比表面积可达 ２０ｍ ／ 因此蓄热能力 ４ ｍ ， 大大增强 、 蓄热体体积显著缩 小 、 向时间降至 ｌ 换
ａ ｒｎ一 ｉ， ｉ ３ｒ ｎ 温度效率 明显提高 （ ａ 一般 ＞ ０％） 而 ８ ，
体体积庞 大、 换向时间长 、 预热 温度 波动较大。同 时， 烟气 的排 出温度仍有 ３０℃－ ０℃， ０ ６ ０ 换热设备 要求既耐热 、 又气密 ， 结构 复杂 、 作不灵 活。 使 操 综合考虑换热器的经济性 、 材料性能 、 热效率等因 素 ，目 前性能较好 的间壁式换热器的受热温度可

Ｋｅ ｆ ：ｕ ｎ ｌｕｎ ｃ ； ｉｈ ｎ ｙ ｏ ｅ ｅ ｅａｏ ；ｕ ｎ ｒ ｙｗｏｄ ｔｎ ｅ ｒａ ｅ ａｒ ｏ ｅ ｃ ｍｂｒｇ ｎ ｒｔｒｂ ｒ ｅ ｆ
１前 言
唐 钢 ｌ１ 产 线采 用 的是 美 国 Ｂ Ｉ ＭＯ ８０生 Ｒ Ｃ ＮＴ 公 司 的辊 底式 均 热炉 （ 图 １ ； Ｂ双 线 辊底 炉 见 ） Ａ、 投 产于 ２０ ０ ４年 ６月 ，全 长 ２ ０ Ａ、 ３ｍ， Ｂ两线 各有 一
图 １辊底炉示意图
ｌ 兰 苎塑 一 皇 ！
，ｗ．ｚｏ ｔ属ｊ ｚｍ ｔｗ世界 ｐ ｗｓ． ： ｓｅ ｊ
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表 １传统燃烧 与蓄热式 的比较
技术 合 理地 组 成 一完 整 的燃 烧 系 统 ， 有 创 先 性 、 具 实用 性 ， 成 为一 项 关键 的节 能技 术 ， 受 到 日益 而 并
个 横移 车 ， Ｂ线辊 底 炉 与 Ｂ线 横 移车 为 二 期项 目；
能满 足轧 机轧 制薄规 格 带钢 的温度 要求 。为此 ， 我
们对 Ｂ线 运用 蓄热 式燃烧 技术 进行 改造 。
２ 改造方案
由于 改造 方案 受场 地空 间 的限制 ，因此 ， Ｂ线 横 移 车 采 用 蜂 窝 体 蓄 热 式 高温 空气 燃 烧 技 术 、 烟 气余 热 回收系 统较 好 。 目前在 国 内， 已投 产 了几座
了这 项 技术 是成 功 的 。
２ １ 窝体 蓄热 式 高温 空气 燃烧技 术 ．蜂 煤气 、 气双 蓄 热 式燃 烧 技 术 是 ９ 空 ０年代 初 在
Ｂ 酬 糊
… 一 ． ． — —
，．。．．ｊ ： ．．：．一， ： ．． ． 一 ．．—二 ． ｊ ．．．． ． ．。 。 ：．． ： ．．． ．： ． ．

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Ｓ 皿 ＮＴ Ｆ Ｃ ＡＮ Ｔ Ｃ Ｃ Ｉ Ｉ Ｄ Ｅ ＨＮｏＬ ｏＧＩ ＡＬ Ｄ ＶＥ ｏＰ Ｃ Ｅ Ｌ ＭＥ Ｔ Ｎ
科
技
纵
横
高 温 空 气 燃 烧 技 术 的 研 究 与 应 用
中 图分 类 号 ： ８ Ｘ３ ３妙 地 把 蓄热 体 置 于烧 嘴 内 ， 构 紧凑 、 装方 便 ， 嘴可 结 安 烧
（ ） 发 出专 门适 用于 低 热值 煤 气 的空 气 、 气 双预 ５开 煤
ＨＡ Ｔ Ｃ技术 的主要 特 征 是 ： １ 采 用 蓄热 式 烟气余 热 以冷 炉 点火 启 动 ， 个 烧 嘴可 以 独立 调 节负 荷 。 （） 每 最 大 限度地 回收 高 温烟 气 的 物理 热 ，从 而达 到大 幅 度节 热 的分 隔式 蓄 热 式烧 嘴 ，蓄热 体 可 以是 陶 瓷小 球 或蜂 窝 约 能 源 （ 般 节 能 １％ ～ ０ ） 一 ０ ７ ％ 、提 高 热 工 设 备 的 热效 状 陶 瓷 体 ， 、 气绝 对 分 隔 ， 全可 靠 。 空 煤 安 率， 同时 减少 了对 大 气 的温 室 气体 排 放 （ Ｏ 减 少 １ ％ ～ Ｃ ０ （ ） 发 出专 门适 用 于低 热值 煤 气 的空 气 、 气 双预 ６开 煤 ７ ％ ） （ ） 过组 织 贫 氧燃 烧 ， ０ ；２ 通 扩展 了火 焰燃 烧 区域 ， 火 热 组 合式 蓄 热 式 烧 嘴 ， 一个 烧 嘴 内可 同时实 现 空 、 气双 煤 焰 边 界 几 乎 扩 展 到 炉膛 边 界 ，使 得 炉 内温 度 分 布 均 匀 ； 预热 ， 个 烧 嘴可 独 立 调节 负 荷 ， 用 、 每 使 安装 更 加 方便 。
延长 蓄热体使 用时 间 。 （ 放减 少 ４ ％ 以上 ） （ ） 内平 均温 度 增加 ， 强 少 蓄热 室 内蓄热体 的积 渣 和板结 ， ＮＯ 排 ０ ；４ 炉 加

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Ｖ０ ．５ ＮＯ １ １２ ．
冶
金
能
源
２ ５
Ｊ ｎ． ０ ６ ａ ２０
ＥＮＥＲＧＹ １ Ｒ ＿ＴＡＬ 瓜 ＧＩ Ｆ［ Ｍ Ｅ ） ＬＬ ＣＡＬ ＮＤＩ Ｓ Ｉ ＴＲＹ
问隔墙 ；烧嘴安装在炉子两侧的炉墙上，各段烧
嘴可进 行 灵 活 调 整 ，可 适 应 各 种 钢 种 加 热 的要
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冶
金
能
源
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ． １２ １
ＥＮＥＲＧＹ Ｄ Ｒ ＥＴＡＩ ． Ｆ Ｍ ．ＵＲ（ｌ Ｌ ＮＤＵＳ Ｉ ＣＡ ｌ ＴＲＹ
Ｊ ｎ．０ ６ ａ ２ ０
蓄 热 式 燃 烧 技 术 在 唐 钢 二 高 线 步 进 梁 式 加 热 炉 的 应 用
产量时存 在强化加热情 况，钢坯 的氧化烧损严 重 ，钢坯断面温差大 ；另外鉴于炼油技术的不断
在钢铁企业 中，加热ห้องสมุดไป่ตู้是主要的耗能设备。
合理解决加热炉的燃料 问题 ，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
热质量具有非常重要的意义。
蓄热式加热炉以其新颖的空气 、煤气预热方 式和排烟方式有效地解决了常规轧钢加热炉空气 预热温度低 、排烟温度高、炉子热效率低的技术 难题。蓄 热 式 加 热 炉 空、煤 气 预 热 温 度 可 达 １０ ＂ 以上，排烟温度可降至 １０ ００ ； （ ５＂ Ｃ以下 ，并可
问题 ，该 炉采 用分 侧分 散换 向系统对 空气 、煤 气
求。进出料方式为侧进侧 出。
和烟气进行换向。换 向阀为二位三通阀，由气缸 驱动 ，气源压力 Ｏ ６ ａ ．ＭＰ 。换 向周期为 １０ 左 ０ｓ 右 ，换向由专门的 Ｐ Ｃ系统进行控制 ，每段的 Ｌ

烟 气余 热 回收 ， 热效 率 只 有 ３ ０％ 一４ ０％； 如果 使 用 蓄 热体 回 收 烟 气余 热 ， 气 温 度 每 降 低 １０ ｃ ， 效 率 烟 ０ 【 热 ＝
则可 提 高 ４ ５％左 右 ， 蓄 热 体 换 热 后 ， 烟 温 度 一 ． 经 排 般 能 降低 至 ２ ０—３０ ｃ ， 效 率 则 可 提 高 到 ８ ０ ０ 【 热 ＝ ０％ 一 ９ ％左 右 。再者 ， 气 的发 热值 越 高 ， 烧 越完 全 ， ０ 燃 燃 热 效 率也 就越 高 。 辐 射 管表 面 温 度 分 布均 匀 性 ， 常 用加 热 不 均 匀 通
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第 ３ ６卷
第 ２期
有 色 金 属 加 工
ＮＯＮＦ ＲＲＯＵＳ ＭＥ ＡＬ ＰＲＯＣＥ ＳＩ Ｅ Ｔ Ｓ Ｓ ＮＧ
ＶＯＩ３ ．６ ＮＯ． ２ Ａｒ ２ ７ ００
２０ ０ ７年 ４月
高 温 空气 燃 烧 技 术 在 蓄 热式 燃 气 辐 射 管 中的应 用
稳 定地 工作 。
衡 量燃 气 辐 射 管 使 用 性 能 的 主 要 参 数 是 辐 射 管 热效 率 和 管 壁 表 面 温 度 分 布 均 匀 性 。蓄 热 式 燃 气 辐
１ 蓄 热 式 燃 气 辐 射 管 的 工 作 原 理 和 性
能参 数
蓄热式 燃 气 辐 射 管 的 结 构 如 图 １所 示 。冷 空 气 经 Ａ烧 嘴的蓄 热 体 加 热 ， 燃 气 混 合 燃 烧 （ 作 ） 辐 与 工 ， 射 管 中的高 温 烟 气 经不 工 作 的 Ｂ烧 嘴 蓄热 体 加 热 由 烟 道排 出 ； 经过一 段 时间 ， Ｂ烧 嘴蓄 热体 达 到要求 温 度 后 ， 变辐射 管 中气 体 的 流 动 方 向 ， 改 Ｂ烧 嘴燃 烧 ， Ａ烧 嘴排 烟 。冷空 气 和 高 温 烟 气 如 此交 替地 流 经 Ａ、 Ｂ烧 嘴， 通过 蓄热 体交 替蓄 热 、 放热 ， 助燃 空气 可 预 热 至 接 近辐 射 管 管 壁 的 温 度 ， 气 温 度 可 降 至 近 ２ ０ ｃ 以 烟 ５ 【 ＝ 下， 实现 了烟 气 热量 的充 分 回收 。

RTO蓄热式燃烧方案介绍及设计一般规
范
简介
RTO工作原理
RTO系统主要由燃烧室、换热器和排放系统组成。

工作时，废气通过进气口进入RTO系统，经过预热后进入燃烧室，在高温下
与空气中的氧气发生反应燃烧。

同时，废气中的热量通过换热器进
行回收，用于预热进入燃烧室的新鲜废气。

这种方式不仅能够提高
能量利用效率，还能减少燃料消耗。

RTO设计一般规范
设计RTO系统时，应考虑以下一般规范：
1. 设备选型：根据处理废气的特性选择合适的设备型号和规格。

这涉及到废气组成、负荷流量、温度、压力等因素的评估和分析。

2. 热量回收效率：为了提高能源利用效率，应尽可能提高热量
回收效率。

选择合适的换热器类型、材料和结构，以及优化燃烧室
的设计，能够有效提高系统的热回收效果。

3. 控制系统：RTO系统需要配备一套完善的控制系统，用于监控和调节系统运行状态。

控制系统应包括温度、压力、流量等参数
的监测和控制功能，以保证系统的安全、稳定和高效运行。

4. 安全性考虑：RTO系统中存在高温、高压和易燃气体等因素，设计时应考虑安全性要求。

采取合适的防火、防爆措施，确保系统
的安全运行。

5. 维护和保养：确保系统的持续稳定运行，需要进行定期的维
护和保养。

制定维护计划，进行设备检查、清洁和部件更换，以延
长系统的使用寿命，并保证系统性能稳定。

总之，RTO蓄热式燃烧方案是一种高效、环保的废气处理设备。

在设计过程中，应根据具体需求选择适合的设备型号，提高热回收
效率，确保安全运行，并进行定期的维护和保养。

型沟。排烟时高温烟气烧坏蓄热室 ，导致停产。 （） ３介质流量不均 ， 空气消耗系数过大或过小 由于三轧厂蓄热式加热炉采用集 中换向集中 供热 ，又缺有效的自动调节设备，加上蓄热式加 室的二次燃烧 ，四是蓄热体材料理化指标差。 对策技术 ：一是改变蓄热室和喷 口结构 ，进 行防水、防渣处理，并通过实验证明炉渣与蓄热 球 的烧结是板结的主要原因，关键是控制蓄热室
ｐ ｒ ｎ ｅ ｒ ｉｎｆ ａ ｏ ｌｉ ｈ ｒｂｅ ｘｓｉ ｎｄ ｍｅｔ ｅ ｅ ｅａｉｅｈ ｔ ｇｆｒａ ｅ ． ｅｉ ｃｓａｅｓ ｉｃｎｔ ｒｓ ｖｎ ｔ ｅｐ ｏ ｌｍｓｅ ｉｔ ｉ ｏ ｓｉ ｒｇ ｎ ｒｔ ｅ ｉ ｕｎ ｃｓ ｅ ｇ ｉ ｆ ｏ ｇ ｇ ｎ ｃ ｖ ａ ｎ
Ｋｅ ｗ￣ ｌ ｈｇ ｅ ｅａｕｅａｒｃｍｂ ｓｉｎ ｒｇ ｎ ｍｍｒ ｈ ｔ ｆｒａ ｅ ｐｏ ｕ ｔ ｎａ ｄｒａｎｅ ｙ ｓ ｉｈｔｍｐ ｒｔｒ ｉ ｏ ｕｔ ｅｅｅ ｏ ｅ ｉ ｕ ｎ ｃ ｒｄ ｃｉ ｎ ｌｔ－ ａ ｎ 热式加 热炉存在 的 问题
了以气代油的巨大经济效益 ， 由于是该技术在 但 国内的首 次应 用，在生产 实践 中出现 了一些 问
题， 这些新问题的出现给加热炉生产、维护和维
修都产生了直接的影响，甚至导致停产而带来巨
收稿 日期 ：０ ６ ３ ０ ２ ０ —０ —３ 罗 国民（９ ９ １６ － ）副教授 ；１ １６ 广东省韶关市。 ， ５２２
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Ｖｌ ． ５ Ｎｏ ４ ｏ ２ １ ．
冶
金
能
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Ｙ ２ ７
Ｊ ｌ．０ ６ ｕｙ ２ ０
ＥＮＥＲＧＹ － ＭＥＴＡＩＬ ＦｏＲ ，ＵＲＧＩ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵ
时流量大 ， 反而炉温低 ，抢修时发现第二个煤气 题是四个方面：一是蓄热室渗入地下水 ，二是蓄 蓄热室蓄热球少了四分之一 ，蓄热室中部 出现 Ｖ 热室进氧化铁皮 ，三是操作中排烟超温和在蓄热

蓄热燃烧技术又称高温空气燃烧技术，全名称为：高温低氧空气燃烧技术（High Temperature and Low Oxygen Air Combustion-HTLOAC），也作HTAC（High Temperature Air Combustion）技术，也有称之为无焰燃烧技术(Flameless Combustion)。

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。

蓄热燃烧技术原理如图所示：当常温空气由换向阀切换进入蓄热室1后，在经过蓄热室(陶瓷球或蜂窝体等)时被加热，在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般比炉膛温度低50~100℃)，高温热空气进入炉膛后，抽引周围炉内的气体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(燃油或燃气)，这样燃料在贫氧(2-20％)状态下实现燃烧；与此同时炉膛内燃烧后的烟气经过另一个蓄热室(见图中蓄热室2)排入大气，炉膛内高温热烟气通过蓄热体时将显热传递给蓄热体，然后以150~200℃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，使两个蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态，常用的切换周期为30~200秒。

简单说，就是先将蓄热体加热后，再通入空气，并将空气加热到高温，送入炉内与烟气混合（为降低氧气含量，目的是降低氧化氮的含量）后，再与燃料混合燃烧。

要注意的是，蓄热燃烧，蓄热室必须是成对的，其中一个用来加热空气，而另一个被烟气加热。

经过一个周期后，加热空气的蓄热室降温，而被烟气加热的蓄热室却升高温度，这样，通过换向阀，使两个蓄热室作用交换，这时原来是排烟口的，现在变成了烧嘴，而原来是烧嘴的，现在变成了排烟口。

高温空气燃烧技术的主要特点是：(1)采用高温空气烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，即实现了极限余热回收；(2)将燃烧空气预热1000℃以上的温度水平，形成与传统火焰(诸如扩散火焰与预混火焰等)迥然不同的新型火焰类型，创造出炉内优良的均匀温度场分布；(3)通过组织贫氧状态下的燃烧，避免了通常情况下，高温热力氮氧化物NOx的大量生成。

生成 与排放。
座 Ｉ７％ 的 玻 璃 熔 炉 上 建 成 的 一 套 蓄 热 Ｔ０
式陶 瓷 燃 烧 器 系统 （ Ｃ ） Ｒ Ｂ 。该 系 统 是 集 烧 嘴 、 热室 、 烟 器 为一 体 ， 时具备 组织 燃 蓄 排 同 烧 、 体预 热 、 气 烟气 排 放三 种 功 能 的燃烧 系 统。 蓄 热 式 燃 烧 技 术 的优 点 主 要 体 现 在 以 下
—
在 工业 炉 窑 上 使 用 的 蓄 热 式 高 风 温 燃 烧
—
—
器 的结 构特 征及工 作原理 与换 向式蓄热室类 似， 都是 成 对 出现 的 ， 每一 对 烧 嘴 可 称 为 这一 新型燃烧 器系统的一个 完整单 元。这一单 元
包 括两只燃烧 器、 两组 蓄 热 体 、 个 换 向 阀 和 一
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开 发 应 用
《 钢科技｝ ｏ＇年专刊 南 ２ｏ ２
蓄 热 式 燃 烧 技 术 在 中 型 厂 加 热 炉 上 的 应 用
中 型 轧 钢 厂
摘 要
赵 柏 杰
介 鲴 南钢 中型轧 钢厂 蓄 热式加 热 炉政 造的 特点 ， 并与 改造 前 的原加 热 炉进 行 了对 出 。 蓄 热 式蛙 烧 ｌ 陶瓷 小球 能耗
该 系统温度效 率可 达 ９ ％以上 ， 空气 的预 ｏ 使 热 温 度 接 近 烟 气 人 口温 度 。
１３ 可扩大 低热 值燃料的应用范围 ．
】４ 炉温均匀 ， ． 加热质 量提 高 １５ 投资省 、 ． 使用 寿命长 、 维护方 便 １６ 减 少 污 染 ．
２０ ｍ 小 时产 量 ６ ￣ｈ 加 热炉 有 效 长 ３ ． ５ ０ ｍ， ０／ ， １ ９５ ， ７ 米 炉内宽 ３５６米 。由于采用老式换 热 ．９ 器及 传统烧嘴 ， 以加 热炉 吨钢能耗较高 ， 所 为 ７ —８Ｋ Ｂ 氧化 烧损严 重 。炉 底 水 管采用 ４ ４ ￣Ｍ， 汽化冷却 ， 由于 系统循 环不 良， 管 ３ 立 个月左 右 更 换一 次 ， 底水 管 滑道 采 用 （３ｍ＇ 炉 Ｉ ０ ａ圆 ） 钢， 钢坯黑 印严重 。

低氮蓄热式燃烧技术原理今天来聊聊低氮蓄热式燃烧技术原理吧。

你们有没有见过那种老式的烧煤取暖的炉子呀？火在炉膛里呼呼地烧，产生的烟就直接排出去了。

这传统的燃烧就像咱们人类呼吸一样，吸进氧气，呼出废气，但是传统燃烧方式在能源利用效率上有点像“大手大脚的人”，浪费了好多能源呢。

而且呀，就像咱们做饭的时候如果火太大，油烟就很多一样，传统燃烧还会因为燃烧不完产生氮氧化物等污染物。

这就要说到低氮蓄热式燃烧技术的神奇之处了。

它就像是一个特别聪明的“小管家”。

在低氮蓄热式燃烧系统里，有个蓄热室就像是一个储蓄罐。

燃烧后的高温废气经过蓄热室的时候，就像把自己的热量“存”进了储蓄罐里。

那些热量可不会浪费，等会儿新的燃气和空气要进来燃烧的时候，这个蓄热室就会把之前存好的热量拿出来“分享”，用这个热量先把燃气和空气预热一下。

这样一预热呀，就像是跑步前先做热身运动，燃气和空气混合得更好了，燃烧的时候就更充分了。

那为什么叫低氮呢？打个比方吧，传统燃烧像那种杂乱无章的一群人在拔河，很容易出现捣乱的情况，导致燃烧不完全产生氮氧化物，就像拔河的时候有人用力方向不对。

而低氮蓄热式燃烧，它在燃烧过程中巧妙地控制温度和空气流量等参数，就好比找到了一个好的拔河“策略”，大家齐心协力，让燃烧按照最优化的路线走，氮氧化物的产生就大大减少了。

有意思的是，我一开始也不明白为什么控制温度就能减少氮氧化物呢。

后来深入学习才知道，这背后有个化学平衡的理论，氮氧化物的生成和燃烧温度密切相关，在一定温度范围内才会较少产生。

从实际应用上来看呢，就像一些大型的工业窑炉，采用了低氮蓄热式燃烧技术后，节能效果非常明显，污染物排放也大大降低了。

说到这里，你可能会问，那这项技术要不要很复杂的设备呢？其实设备确实有一定复杂性，但是带来的效益也是巨大的。

在应用的时候也有一些注意事项哦，比如说对蓄热体的材质是有要求的，要耐高温、耐腐蚀等等。

这项技术的原理现在大家是不是觉得挺有趣呢？当然我也还在不断学习更多关于它的知识，也希望大家都可以一起讨论，说不定你们也会有一些新的思路。

Ｊ ｅ ｇｑｎ Ｉ Ｆ ｎ － ｉ （ ｏＩＲ ｌｎ ｔ ａｓａ ｒｎ＆ ＳｅｌＣ ． ｔ．朋． Ｎ ． ｏ ｉ Ｍａ，Ｍａａｈｎ Ｉ ｌｇ ｏ ｔ ｏ ｄ， 伽 ｅ ，Ｌ ’ Ａｒ ｕ ４ ００ ｈｎ ） ｄ ｉ２ ３ ０，Ｃ ｉａ ，
【 ｂｔａｔ Ｓｕｔ ｅ ｐｎｉｅａｄｃａ ｃ ｒｔｓｏ ｔ ｅｅｅ ｔｅｈ ｈｔ ｐｒｕｅ Ａ ｓ ｃ】 ｔ ｃ ｒ， ｒ ｃ ｌ ｎ ｈｒ ｔ ｓｃ ｆｈ ｒ ｎｒｉ ｉ ｍ ｅ ｔ ｒ ｒ ｕ ｉ ｐ ａ ｅ ｉ ｅ ｇ ａｖ 【 ｅ ａ ｒ ｉ ｇ
温段埋藏在包盖 内，以降低热损失 ，提高热回收效 率。燃烧器作周期性切换运转 ， 当燃烧器 Ａ进行燃
图１ ＨＡ Ｔ Ｃ技术烤包器燃烧系统结构 图
ＢＡ ＇ Ｃ与传统加热技术相 比较 ， ｒ 具有高效、 节能 等特点。 首先 ， 热量分布较均匀。 传统的钢包烘烤器 将燃烧器设置于某一固定位置连续性的燃烧 。这种 加热方式的热量与温度分布和热通量的分布一样 。
其最高点均位于火焰基部 ，然后沿着火焰中心轴往 下游单位方向逐渐降低 ， 分布较不均匀。 Ｔ Ｃ钢包 ＨＡ
烧时 。 燃烧器 Ｂ则作为炉气排放的通道。此时空气 经蓄热体得到预热后进入燃烧器 Ａ ，而高温烟气通 过燃烧器 Ｂ由蓄热体吸引其热能后排出； 在进入下 个周期时 ， 切换 阀动作 ， 燃烧器 Ｂ开始运转燃烧 ，
【 ｅ ｏｄ】ｈａ ａｃｍ ｌ ｎ ｏ ｕｔｎｔ ｈｉ ｅ ｌ ｌ ｄ ｅ ｅｅ ｉ ａ ｅ ｅ— Ｋ ｙｗ ｒｓ ｅｔ ｃｕ ｕ ｔ ｇｃｍ ｓｏ ｅ ｎ ； ａ ｅ ｒ ｒ ｖｒｎ ｖｌ ； ｎ ａ ｉ ｂ ｉ ｃ ｑ ｕ ｄ ｙ ；ｒ ｓ ｇ ｖ
ｅｇ ａ ｎ ｒｙ ｓ ｖ ｇ ｉ
ｏ ｈｓ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉｎ ｏ ａ ｌ ｒｅ ｆＭａ ｎ ｈ ｒ ｎ ＆ Ｓｅ ｌ Ｃ ． ｔ．ａｅ ｅ ｆｔｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｆｌｄｅ ｄｙ ｒ ｏ ａ ｓ ａ Ｉｏ ｏ ｎ ｔｅ ｏ．Ｌ ｄ ｄ

蓄热式燃烧实用技术 一、 基本原理及特点 1、 蓄热式燃烧装置的原理 1． 1动漫效果 1．2蓄热式燃烧装置原理见下图1.(a) (b) (c) 图1.(a) 单蓄热式烧嘴加热系统（外置式）

Flue250Airgasgas

Furnace gas 1350

图1.(b) 单蓄热式烧嘴加热系统（内置或半内置式） Furnace gas 1350gas

AirFlue250

gas

图1.(c) 空、煤气双蓄热上下（左右）烧嘴加热系统 Regererative body for air12

21

AirGas

Furnace gas 1350Heated objectWater pipeFluefor airFluefor gas

12Regererative body for gas

当燃烧装置1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）必须成对布置。 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。 2、 蓄热式燃烧装置的特点 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。即一次燃料流量为5%，二次燃料为95%，并使助燃空气以100m/s的速度喷出，高速空气的射流卷吸周围炉气回流，使燃烧过程减缓，火焰燃烧区氧浓度低，形成的火焰体积大大增加，亮度减弱，温度均匀，梯度很小，在炉温1300℃时产生的NOX达到30ppm（以烟气中含氧量11%计算）。 3、 采用高温空气燃烧技术的低NOX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250～150℃大大提高了燃料使用效率。热回收率达80%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NOX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NOX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，由于空气和煤气预热到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。炉温均匀性提高，能大大提高炉内被加热物料的温度均匀性。 ③ 提高传热效率 由于低NOX蓄热烧嘴是通过分散式热回收方式进行的，每一个温度控制段中大量烟气排出是通过本段的低NOX蓄热烧嘴进行的。因此，各段能独立进行温度控制，各段温度可随意设定，炉子温度控制段可以设计放置离装料端很近的区域，这样实际上预热段长度大大缩短，炉子高温段大大延长。如果坯料温度升温速度不受限制，坯料一旦进入炉子，在温度1250℃左右温度加热，炉子对坯料的热流大大增加，炉子传热效率就大大提高，炉内传热效率提高有两个结果： a、在炉子长度不变的情况下，能缩短料坯在炉加热时间，提高炉子产量。 b、在炉时间不变的情况下，随着炉内传热效率的提高，能缩短炉子长度，使炉子投资减少。 ④降低NOX浓度 当空气预热到1000℃以上高温时，如果不采取措施，让燃料和空气直接混合，那么NOX生成量将大大增加，超过环保对氮氧化物的排放标准。低NOX蓄热烧嘴将采取下面方法降低NOX生成量，通常的燃烧过程是在氧浓度21%左右的情况下进行，为了降低蓄热烧嘴生成NOX浓度，一个有效的办法是使蓄热烧嘴的燃烧过程在氧浓度较低的情况下进行。在组织蓄热烧嘴的火焰时，将大量燃料喷向烧嘴根部的回流区，利用高温高速引射时引起烟气的扰动，稀释空气中氧浓度，使回流区中氧浓度一般在2～5%左右，这样NOX浓度将大大降低。同时为了提高火焰的刚性，先通入部分燃料在高温空气内部（富氧区）这就是通常人们所讲的二步燃烧法。 低NOX蓄热烧嘴火焰在氧浓度为2～5%气氛中燃烧时，火焰稳定性仍然很好，这是由于随着预热空气温度的提高，火焰的特性稳定火焰的氧浓度区间扩大，实际上NOX生成量达到45ppm左右，这是传统烧嘴难以达到的，在使用蓄热烧嘴过程中，影响NOX生成因素有： a、预热高温空气的射流速度 高温空气的射流速越大，能引起回流到蓄热烧嘴根部的烟气量增大，回流区就是使燃料氧浓度降低，NOX生成量降低，当速度超过100m/s 时，NOX就降低到40ppm左右。 b、一、二次燃料的比例 低NOX蓄热烧嘴为了降低NOX生成量，大部分燃料从高温空气外围附近供入这部分燃料称为二次燃料。还有部分燃料从高温空气内部供入，这部分燃料称为一次燃料，一次燃料比例越大NOX生成量越多。一次燃料/二次燃料≤0.25，NOX控制在80ppm以下。 c、燃烧负荷 对某一低NOX蓄热烧嘴来说随着燃烧负荷的提高，NOX生成量增大，煤气量在1400～2000m3/h，NOX从50ppm升至60ppm左右变化。 ⑤、由于控制的灵活性，可以实现弹性分区（特别是当钢坯热装时）及脉冲控制，由于蓄热烧嘴是成对或成组布置和控制，可以根据炉子工艺要求设计控制方式，因此炉子的热工控制具有非常大的灵活性，可以改变控制烧嘴的数量实现炉温控制的弹性分区。还可以关闭一些烧嘴或按照程序要求对烧嘴进行脉冲控制。 二、 蓄热式燃烧系统的组成 1、主要由以下几个部分组成：  换向阀及控制机构  蓄热室及蓄热体  高温气体通道和喷口  空煤气供给系统和排烟系统 2、换向阀及控制机构 在蓄热式高温燃烧系统中，烟气和空气的切换装置是必须的，因而换向阀是该系统中的关键设备（见图片）。 换向阀是通过阀体的运动使空气（或煤气）与烟气在阀内定时换向。一般地说，换向阀有四个进出口，其中有两个口分别通向一对交替使用的蓄热室，另外两个口分别连接排烟烟囱和供空气（或煤气）管道。在前一个换向周期内，换向阀使通向其中一个蓄热室的进口与另外一个连接到排烟烟囱的出口相连，使废气排出；在后一个换向周期内，换向阀使连接供空气（或煤气）管道的进口与另外一个连接到一个蓄热室的出口相连，使空气（或煤气）进入蓄热室去完成预热。 阀内采取特殊的密封结构来保证密封性能和灵活的换向动作。 换向阀的换向时间与炉内烟气温度及蓄热体的透热厚度有关，对于透热厚度一定的蓄热体，换向时间越长，离开蓄热室的烟气温度越高，空气（或煤气）的预热温度也会越低，热回收率也越低；若换向时间过短，则会降低换向阀的寿命，因此应通过实验来确定最佳的换向时间是至关重要的。对于小球体的蓄热室，其换向周期一般取2.0--3.0分钟；蜂窝体的蓄热室，其换向周期为30--45秒钟或更短。 若采用直通阀，系统中有一对蓄热式高温燃烧装置就需要4套切换阀，而采用换向阀，系统中一对蓄热式高温燃烧装置就只需要一套切换阀，成本就能够大大降低。 当换向阀的切换时间为30秒，其每年的动作次数为100万次；即使是换向阀的切换时间为3分钟，而每年的动作次数也达到17万次；因换向阀换向频繁，因而换向阀机械方面的可靠性、耐久性和密封性就相当重要。对于蓄热式高温燃烧系统来说，选择一个稳定可靠的换向阀是系统成败的关键。 换向控制一般以定时换向为主，但当废气超温时系统必须同时具有能够强制换向的功能。 系统换向时应先切断空（煤）气，然后换向阀换向，待换向阀换向动作结束后，再打开空（煤）气，此时一个换向过程才算结束。整个换向动作过程应该能够在TFT上监视。当某一动作发生异常时，系统应该能够自动报警并提示故障点及处理方法。对于蓄热式高温燃烧系统来说，换向控制和系统保护的可靠性也是相当重要的。 换向阀应集中配置，即每个供热区段只配一个空气换向阀和一个煤气换向阀，这样可以简化管路系统和减少换向装置的数量，燃烧自动控制系统也得以简化。 换向阀的换向时间采用时间和温度主从控制，即以定时控制为主，但同时当出蓄热室的烟气温度超过设定置时，控制系统会自动报警并根据温度信号控制换向阀强制进行换向。控制系统中设有换向自动保护装置。换向阀的形式多种多样，一般均为各供货厂家自行开发的专利产品。我们在吸收各家之长的基础上，成功的开发研制出独具特色的换向阀。 3、蓄热室及蓄热体 目前在国际上所使用的蓄热体主要有小球体、蜂窝体和片状体。我国普遍使用的是小球体和蜂窝体。（见图片） 蓄热室是放置蓄热体的设备，也是热交换的区域。它可以放置在炉墙内，称为内置式；也可以在炉墙外单独设置，称之为外置式。内置式以加厚的炉墙为四壁，外置式的外壳是由型钢及钢板焊接而成或由混凝土浇筑而成，四壁砌筑耐火材料。蓄热室中间堆放蓄热体，要求蓄热室密封性能要好，焊接处要求气密性焊接，耐火材料砌筑泥浆要饱满，绝不允许有串火或气体泄露。我国目前通常采用的是陶瓷小球体式蓄热体，其理由是尽管在压力损失方面与蜂窝体式蓄热体相比有些不利，但考虑到单位体积的蓄热量、蓄热体的耐用强度、堵塞时的清扫、以及便于更换已破碎和损坏的蓄热体等方面陶瓷小球体式蓄热体具有一定的优越性，选择陶瓷小球体式蓄热体还是有利的。 4、高温气体通道和喷口 高温气体通道可以同炉墙有机地配合砌筑在一起，也可以在炉墙外单独设置。喷口设置在炉墙内，喷口既是传统意义上的烧嘴，同时也是加热炉的排烟口。 空煤气的高温气体通道之间砌体要求砌筑严密，不能够串气，以避免发生爆炸。因此，对炉墙砌体材料的要求相对其它加热炉要高。 5、空、煤气供给系统和排烟系统 蓄热式燃烧技术的空、煤气供给系统与传统加热炉的空、煤气供热系统一样，也需进行分段供给控制。从空、煤气总管分出的各段支管连接各自的换向阀，换向阀后分两路连接到炉子两侧的一对蓄热室。在换向阀前的空、煤气支管上设有流量检测和调节装置，并设有安全保护装置。空煤气供给压力应考虑到换向阀和蓄热室在内的整个系统的阻力损失。