蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析
蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用
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。
蓄热式燃烧技术(插图)
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。
蓄热燃烧技术的应用
蓄热燃烧技术的应用蓄热燃烧技术是基于蓄热室的概念回收废气的余热，实现余热极限回收和助燃空气的高温预热，达到节能效果。
蓄热室最早发明于1858年，主要用在玻璃熔炉、平炉、熔铝炉等工业路上。
自20世纪70年代能源危机后，节能降耗得到各个国家的重视，蓄热式燃烧技术由于能够最大限度地回收出炉烟气的热量，大幅度地节约燃料、降低成本，同时还能减少CO2和NO x的排放量。
因此，该技术在国际上被称为二十一世纪的关键技术之一。
1.蓄热式燃烧器九十年代至今, 美、日、英等国开发出蓄热式燃烧器，并不断加以发展完善，实现了高效节能与低污染排放，现已成功地应用于加热炉、热处理炉、锻造炉等工业炉上。
蓄热式燃烧器是一种集燃烧器、换热器、排烟功能为一体的新型燃烧器，主要通过蓄热体，利用烟气热量将空气预热至高温，很大地提高热能利用率；同时又采用了分级燃烧和烟气回流技术，减少了燃烧污染的排放量。
蓄热式燃烧器主要有陶瓷蓄热室、燃料喷口、高温空气喷口、绝热管道、换向阀等组成。
燃烧器喷口既是火焰入口又是烟气排出口。
蓄热室大多紧靠在燃烧器上，蓄热体材料的主要成分是氧化铝，一般采用直径为十几毫米的陶瓷球。
近来已发展采用蜂窝陶瓷体作为蓄热体，蜂窝陶瓷蓄热体比陶瓷球蓄热体具有更大的比表面，蓄热效率更高。
蓄热式燃烧器必须成对安装，两个为一组。
其中包括两个相同的燃烧器，两个蓄热器、一套换向阀门和配套控制系统。
如图1所示。
A烧嘴工作时，燃料和空气由A 烧嘴喷入,燃烧生成的火焰加热物料，高温烟气进入B烧嘴，并通过辐射、对流传热将热量传给蓄热体，烟气温度降低到200℃以下经过换向阀排出。
然后换向工作，冷空气通过B烧嘴的蓄热室后，已含热量的蓄热体再以对流换热为主的方式将空气预热至高温(一般空气预热温度与排烟入口温度仅差50～150 ℃)，而使传热蓄热体被冷却。
换向阀一般以30～200s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，周而复始地运行。
浅谈在工业炉上应用蓄热式燃烧技术
些问题 ， 进而在优化设计方面提 出相 应的建议 。 关键词 ： 蓄 热 式燃 烧 技 术 ； 工业 炉 ； 应用
室安装在 炉子的底部 ， 同时在炉墙浇注 喷 口和通道 ， 并与高 效 回收 １蓄热式燃烧技术在不 同炉型工业炉上的应用 余热装置 合为一体 ， 构成 同时具有排烟 、 供热 和回收余热功 能的集 １ ． １在推钢式连续加热炉上的应用 蓄热室和 普线厂 、 中型厂 和部分 中板厂主要应用该 炉型 ， 以加热普钢 和 成式加热炉。它具有 的优点是在炉体 内集 中了介质通道 、 使外部高温管道 占地减少 ， 只进行简单 的系统 布置 ， 设备体积 低合金钢等钢种为主 ， 也同来加热优质碳 素钢和高合金钢。而且存 喷 口， 设计供热能力有很大 的余地 。因为简 在三种各有优缺点的蓄热实现形式 。 （ １ ） 普线厂 。 因为没有特殊的加 和布置方式不限制加热 能力 ， 可以有多种选择进行 喷 口设 计 ， 从 而使加热 质量 的需要 热要 求 ， 普线 厂较多地采用集 中蓄热和换向的方式 ， 而且具 有设 备 化了喷 口， 此外 ， 因为换 向控制和蓄热 比较集中 ， 在一定程度上限制 简单 、 可靠性强 、 方便操作的优点 。 （ ２ ） 中板厂。 因为钢 的温度需要调 得以满足 。 使燃料供入压力 比较大地影 响加热 能力 。集成式加热 节， 中板厂 目前 主要采用蓄热烧嘴式 ， 其换 向的方式 主要包括 两种 ， 了供 热调节 ， 可 以采用集 中分段 蓄热 、 换 向和双 预热 。 即集 中换 向与分散换 向。其中分 散换 向具 有灵 活的调节 手段 ， 能使 炉尤其适合低热值 的煤气 ， 因为在炉墙 内设置有煤气 、 助燃空气通道 ， 中板加热的需要得 到满足 ， 但 也有复杂 的设备 、 难度较 大的操作维 但是这一结构 的加热炉 ， 在进行 浇注料施 工的过程 中具有较 护的缺点 。 （ ３ ） 合金钢加热。 主要是利用 蓄热和常规两个烧 嘴相结合 所 以具有较为复杂 的内模结构 ， 大 的难度。 所以采用复合 炉体 ， 整体进行浇注 ， 为了使 炉体 的质量得 的形式 ， 其能够解决合金 钢热裂等问题 ， 但是常规 系统 的工况和蓄 到保证 ， 可 以选用莫来石 自流浇注料。因为具有高触变性 的 自流料 热之间相互 干扰 ， 使 系统运行受 到影响 。 浆体 ， 不需在施工时振动 ， 可 自行流动 、 脱气 、 密 实 ， 所 以在施工 时产 １ ． ２在步进式加热炉上的应用 通过材料理化性能指标 的提 主要应用 于高线厂 和小型连轧厂。 采用 的大 多是外置蓄热装置 生 的孔洞和裂缝可以大大减少 。此外 ， 使炉体 的热震稳定性得到很好的保 证 ， 重烧 线的变化也很小 ， 从 式， 包括集 中蓄热 、 换 向和分散蓄热 、 换 向两种 。 它的特点是 ： 应用最 高 ， 避免 了煤 气泄 先进 的换 向组合 ， 不但减少 了换 向时煤气 的损失 ， 而且确保 了换 向 而有效地保证了通道之间的密封性 和炉体 的整体性 ， 过程 的安全 。对相对分散蓄热 和喷 口布置进行优化后 ， 保证了空间 漏 的事故发生 。 的燃烧 ， 不存在炉 内的局部高温和火焰 盲区。 ２ ． ３外王蓄热器式加热炉 外王蓄热器式 加热炉是一 种处于集 成式加热 炉和 蓄热烧 嘴式 １ ． ３在室式加热炉上 的应用 室式加热炉主要包括室式锻 造用 加热炉 、 室式均热炉和室式热 加热炉之间的结构形式 。其特点主要是 ： 把 蓄热 室和高温通道设置 使 之与炉 内喷 口直接连接 ， 从 而形 成外 处 理炉等 。目前 国内在这几种室式 加热炉上应用蓄热式技术都取得 在集成式加热炉 的炉体外 ， 采用分段换 向和相对 集中的蓄热室。这样的结构形式 了很好 的效果 。因为不是长期连续单台使用室式加热炉 ， 所 以开发 置蓄热系统 ， 引发了系统设计很多积极 的变化 ，相 比于前两种形式更加 的灵 活 。 应用蓄热式燃烧技术是 比较适合的。 首先 ， 能够依照现 场的需要对蓄热室进行 灵活 的设计 ， 同时增加上 １ ． ４在钢包烘烤器上的应用 喷 口的设计和换 向燃烧方式也更加灵 在钢包 盖上安装蓄热式热 回收装置 ， 鼓 风机 、 换 向阀、 排烟和燃 下蓄热室的调节手段 。其次 ， 活 ， 以及喷 Ｅ ｌ 的燃烧组合更具多样性 。 料引入装置 ， 把常规烤包烧嘴替换 掉 ， 用于烘烤钢包 ， 这一技术 具有 ５ ０ ％以上 的节能效果 、 使烤 包温度和均匀性提 高 、 排 烟污染减 少等 ３在 设计 蓄热式加热炉过程中应 注意 的问题 优点 。但是 目前 要着力使设备造价降低 ， 换 向设备的可靠性提高 。 ３ ． １优化蓄热室结构 的参数 蓄热 室结构参数 的热力 和阻力特性 密切关系着介质压 力 、 流量 １ ． ５在钢管热处理炉上 的应用 因为温度和供热量不高 ， 主要采用茧青石质 陶瓷蜂窝体小型蓄 和 换 向 时 间 ， 所 以应 该 进 行 定 量 计 算 。 热烧嘴 ， 但 这对控制温度方面 的要求很高。 ３ － ２优化炉体结构 ２ 蓄 热 式 轧钢 加 热 炉 的 几 种 应 用 形 式 加热炉采用墙 内通道集中蓄热方式的 ， 很 关键 的步骤 就是布置 炉体的整体性 、 气密性 和喷 口， 因为加热炉能否正常生产 ， 能否取得 ２ ． １蓄热烧嘴式加热炉 要更严 蓄热式烧嘴具有 的特点是 ： 燃烧器 和回收蓄热室 的余热装置集 理想的燃烧效果受其直接影响 。因此对于蓄热式烧嘴 而言 ， 选 成为一体 ， 配成一对类 似于常规烧嘴 的燃烧 系统 ， 各个 蓄热式烧 嘴 格地要求蓄热室结构 ，要根据生产单位加热炉 的具体炉膛 尺寸 ， 都 周期性地予 以使用 。通常情况下 ， 一座炉 子由多对 蓄热式烧 嘴为 择合适 的蓄热箱结构 和蓄热体材质与形状 。 其供热。相关 的资料显示 ， 蓄热烧 嘴式加热 炉在 国外 被较 为普 遍地 ４ 结论 本文论 述 了在不 同炉型 的工业 炉上应用 蓄热式 高温空气 燃烧 采用 ， 而且 已经具备了非常成 熟的蓄热技术。从 使用的蓄热体 材料 方面来说 ， 国外 主要使 用瓦砾 、 陶瓷蜂窝体 、 陶瓷球等 ， 尤其是 高度 技术 ， 分 析了三种加热炉优点和缺点 ， 从 而得 出结论 ： 选择哪一种形 要依据不 同的炉型 、 燃料条件 和加热工 重视具有小巧结 构的陶瓷蜂窝体蓄热式烧嘴。 国内主要使用陶瓷蜂 式 才能达到最优化 的效果 ， 并进行有 针对性的设计 ， 同时要多种选 择换 向阀和蓄热体结构 窝体和 陶瓷球两种蓄热体 。 近两年 国内才开始将蓄热式烧嘴使用在 艺 ， 大 型加 热炉上 ， 并 且适 当改进 了烧 嘴的结构布置 ， 主要是部分 蓄热 及材料等核心设备 。 体埋进 了炉墙 ， 使“ 皮厚囊小” 的原有结构得到 了改善 。蓄热式烧嘴 因为它多具有 的调节灵 活性 ， 选 择炉型 的多样性 ， 以及能 够适应不 同工艺的要求等优 势和特点 ， 在未来的发展 中， 成为蓄热 式高温空 气燃烧技术很重要 的一种方式。 特别是 国内已有专利的单体 自身蓄 热烧嘴 ， 因其简单 的结构 、 很小的体积而竞争力更强 ， 对 于改造 旧炉 子具有 节省投资 的优点 。 ２ ． ２集成式蓄热加热炉 集 成式 蓄热加热炉是 国内较早应用的一种形式 ， 其特点是 蓄热
蓄热式高温空气燃烧技术节能应用
蓄热式高温空气燃烧技术节能应用摘要介绍了蜂窝体蓄热式高温空气燃烧（HTAC）技术在邯钢中板厂2号加热炉上的应用和效果。
燃料消耗降低20％以上，从而减少废气排放量，减少污染。
关键词加热炉蓄热式高温空气燃烧技术节能应用APPLICATION OF HTAC TECHNOLOGY OF HONEYCOMB REGENERATIVE CERAMIC BURNER TO REHEATINGFURNACEWang Yifang 2Zhang Xiaoli 2Wu Daohang 11 Beijing Shenwu Thermal Energy & Technology Co,. Ltd., Beijing 1000832 Handan Iron and Steel Group Co.，Ltd.ABSTRACT：This paper mainly Introduces the application and effects of the high temperature air combustion technology of honeycomb regenerative ceramic burner on No.2 reheating furnace In Hangang Plate Mill．Fuel consumption can be reduced above 20%，waste gas and atmosphericpollutants are reduced．KEY WORDS：reheating furnace, regenerative high temperature air combustion, saving energy,application1 前言邯钢中板厂1号加热炉投产于1996年2月，设计加热能力为90t/h，入炉坯料尺寸为（150～250）mm×（700～1400）mm×（2000～2700）mm，燃料为混合煤气（发生炉、高炉、焦炉），炉底管为水冷却方式，有效炉底面积6.38m×26.1m＝166.5m2；2号加热炉投产于1992年3月，设计加热能力为70t/h，入炉坯料尺寸为（150～180）mm×（700～1200）mm×（1500～2000）mm，燃料为混合煤气和重（焦）油，炉底管冷却方式为汽化冷却，有效炉底面积5.22m×26.56m＝139.6m2。
工业炉蓄热式燃烧技术
强化炉内传热技术永远是工业炉节能前瞻性主题。
➢2.推广蓄热式高温空气燃烧技术等先进的节能技术，扩大 技术应用领域
①采用高温空气燃烧技术 高温空气燃烧技术是20世纪90年代发展起来的一项燃烧技术。高温
空气燃烧技术通过蓄热室将烟气热量进行热交换，可使空气预热温度达 烟气温度的95%，接近极限地回收烟气余热。 ②采用富氧燃烧技术
富氧助燃技术具有减少工业炉排烟的热损失、提高火焰温度、提高 工业炉产量、缩减设备尺寸、利于CO2和SO2的回收综合利用和封存等 优点。
③采用脉冲燃烧技术。 脉冲燃烧技术是高速气流燃烧技术与脉冲控制技术的联合应用，可
使燃烧器在燃烧过程始终在最佳状态下工作，通过控制实现炉内强烈 的气体循环，增加炉内对流传热量和炉温均匀温度，尤其适合中低热 处理炉子的应用。
用户
炉型 燃料 燃烧方式 烧嘴型式 蓄热体 设计单位
使用情况及问题
宝钢热轧厂
步进炉
混合煤气
平焰烧嘴 +单蓄热烧嘴
美国套筒 式
小球
马钢中板厂 推钢炉 高炉煤气
双蓄热
左右喷口 布置
小球
济钢
推钢炉 混合煤气
双蓄热
左右喷口 布置
小球
单耗1.4GJ/t 问题：①煤气热值低，蓄热式效 果不明显②均热段大量平焰烧嘴
自1997年开始，蓄热式燃烧技术开始在我国轧钢加热炉等加热设 备上推广使用，并且发展迅速，目前据不完全统计，已在400多座加 热炉上获得应用。尤其是空煤气双蓄热技术（中国创造）的使用，取 得了节能、减排显著成果。
➢2.蓄热式燃烧技术国内发展特点
（1）冶金行业是该项技术应用的先行者。轧钢连续加热炉 为最早的应用对象。
蓄热式燃烧技术的应用研究
ＵＤＣ 学 位 论 文 蓄热式燃烧技术的应用研究 作者姓名： 刘伟娜 指导教师： 陈文仲 副教授 东北大学工程热物理研究所 申请学位级别： 硕士 学科类别：工学 学科专业名称： 工程热物理 年３月 论文答辩日期： 论文提交日期： ２００８学位授予日期： 答辩委员会主席： 评阅人： 东 北 大 学 ２００８年３月 ＵＤＣ 学 位 论 文 蓄热式燃烧技术的应用研究 作者姓名： 刘伟娜 指导教师： 陈文仲 副教授 东北大学工程热物理研究所 申请学位级别： 硕士 学科类别：工学 学科专业名称： 工程热物理 年３月 论文答辩日期： 论文提交日期： ２００８学位授予日期： 答辩委员会主席： 评阅人： 东 北 大 学 ２００８年３月 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。
论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名： 日 期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
（如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。
） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 摘 要 蓄热式高温空气燃烧技术是２０世纪９０年代兴起的集节能、环保等多重优点的高新技术，是被国际燃烧界公认的燃烧领域的革命。
其基本思想是让燃料在高温低氧浓度气氛中燃烧，把回收烟气余热与高效燃烧及降低ＮＯＸ排放量等技术有机地结合起来，从而实现节能和降低污染物排放量的双重目的。
本文就蓄热式高温空气燃烧技术的原理、历史发展进程及国内外研究状况进行了全面系统地综述，并针对该技术的优势、特点和我国工业炉窑应用该技术的前景进行了分析。
高效蓄热式工业炉的开发与应用
高效蓄热式工业炉的开发与应用本文主要叙述了利用高效蓄热燃烧技术开发的高效蓄势式工业炉，它将蓄热式热回收和换向式燃烧系统与炉体结合于一体，可将空气和煤气双预热到1000℃，系统排烟温度低于150℃。
在轧钢加热炉上可以以全高炉煤气为燃料。
工业炉热效率达到70%以上，并提高加热质量、减少钢坯氧化烧损，在工业炉上应用的实际结果表明，高效蓄热式工业炉技术取得了显著的节能和环保效益。
标签：蓄热燃烧；高炉煤气；加热炉；节能1 概论我国是世界能源消耗大国，节能与环保工作已成为直接关系到我国可持续发展战略能否顺利实施的大事。
高温空气燃烧技术是一种全新型燃烧技术，它具有高效烟气余热回收和高温预热空气以及低NOx排放多重优越性，主要用于钢铁、冶金、机械、建材等工业部门中的各种工业燃料炉，得了国际工业界和科学界的广泛关注，显示了广阔的应用前景。
它采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气的显热，将燃烧空气和煤气预热1000℃以上的温度，形成与传统火焰（诸如扩散与预混火焰等）迥然不同的新型火焰类型，创造出炉内优良的均匀温度分布。
可以说，高温空气燃烧技术大幅度地节能和大幅度减少NOx排放量的成绩是划时代的，体现节能和环境保护的巨大优越性。
2 高效蓄熱式工业炉的工作原理高效蓄热式工业炉由热回收系统、换向式燃烧系统和控制系统组成，高效蓄热式工业炉的热效率可达到70%，这种换向式燃烧方式改善了炉内的温度均匀性。
由于很方便地把煤气和助燃空气预热到高达1100℃，可以在高温工业炉使用高炉煤气做为燃料，从根本上解决了高炉煤气的放散导致污染环境的问题。
在A状态下煤气和来自鼓风机的助燃空气经换向分别进入左侧通道，而后由下向上通过蓄热室，预热后的煤气与空气从左侧通道喷出并混合燃烧。
燃烧产物对钢坯进行加热后进入右侧通道，在蓄热室内进行热交换将大部分热量留给蓄热体后，以150℃左右的温度进入换向系统，经排烟机排入大气，几分钟以后控制系统发出指令，换向机构动作，空气、煤气同时换向。
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蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析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。
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。
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。
1.1.1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。
(2)在砌体结构的设计上，针对炉墙有内通道、温度高且变化频繁的特点，为确保砌体的严密和寿命、减少散热损失和保证施工质量，采用了内衬整体浇注的复合炉体结构。
(3)根据蓄热式换向燃烧的特点，使煤气喷口紧贴钢坯表面布置，让钢坯表面形成相对稳定的还原气氛附面层，从而减少钢坯的氧化烧损，提高金属收得率。
1.1.2中板厂中板厂由于有调节钢温的需要，目前主要是采用蓄热烧嘴式，有集中换向和分散换向两种。
分散换向的优点是调节手段灵活，能满足中板加热需要，缺点是设备复杂，操作和维护难度大。
1.1.3合金钢加热合金钢加热主要采用蓄热烧嘴加常规烧嘴结合的形式，优点是能解决合金钢热裂等问题，但蓄热系统和常规系统之间的工况相互干扰，影响系统运行。
1. 2 步进式加热炉主要用于高线厂、小型连轧厂。
大多采用外置蓄热装置式，有集中蓄热集中换向和分散蓄热分散换向两种。
集中蓄热集中换向的有广钢高线加热炉和合钢小型连轧厂加热炉。
分散蓄热分散换向有唐钢高线加热炉。
从使用情况来看这3座加热炉的效果都不错，均达到国内先进水平。
其中唐钢高线加热炉采用转炉煤气双预热，单位能耗仅为0.81GJ/t,氧化烧损低于0.7%，热效率在70％以上。
其主要特点是：采用最先进的组合换向技术，不但减少了换向煤气损失，而且确保了换向过程的安全。
采用优化后的相对分散蓄热和喷口布置，保证实现空间燃烧，炉内没有局部高温，也没有火焰盲区。
1. 3 室式加热炉主要是指室式锻造用加热炉、室式均热炉、室式热处理炉等。
国内蓄热式技术应用于这几种室式加热炉都取得了不错的效果。
这些室式加热炉不是单台长期连续使用，比较适合蓄热式燃烧这项燃烧技术的开发应用。
另外由于加热量小，既可用集中孔洞式，又可用蓄热烧嘴式，还可变化其他布置形式。
但由于公共设备（如换向阀和控制系统）是必备的，所以投资回收期较长。
若要进一步推广应用，需研究实用可靠、价格更便宜的设备。
1．4 钢包烘烤器将蓄热式热回收装置、换向阀、鼓风机、排烟和燃料引入装置安装在钢包盖上，取代常规烤包烧嘴（套管式烧嘴和旋流式烧嘴等）用于钢包烘烤，目前已成功应用于武钢、莱钢、宝钢、唐钢等钢厂。
其优点是能大幅节能50％以上，提高烤包温度和烤包均匀性，减少排烟污染。
目前应解决如何降低设备造价，提高换向设备的可靠性等问题。
1.5钢管热处理炉由于温度不高，供热量小，主要采用茧青石质陶瓷蜂窝体小型蓄热烧嘴，但这对温度控制提出了更高的要求。
1. 6 应用分析蓄热式高温空气燃烧技术在不同炉型工业炉上的应用也走过了一个不断讨论—怀疑—再讨论—推广的过程。
最初在室式加热炉的应用由于局部设备的不成熟，曾引起过怀疑，没有受到应有的重视。
1997年在轧钢加热炉上应用时也曾出现过讨论，后来在推钢式加热炉上获得成功后，能否在步进式加热炉上应用又受到怀疑。
现在此项技术已得到广泛应用，并且有进一步拓展应用领域的试验研究，包括燃煤倒焰窑（利用蓄热室实现高温烟气除尘和二次风的预热）、辐射管热处理炉、垃圾焚烧炉、燃料气化炉、热风炉及有色冶炼反射炉等等。
能否在所有火焰炉内高效地利用蓄热式高温空气燃烧技术，这需要进一步加强应用研究，尤其是要结合不同的炉型、不同的燃料、不同的加热钢种作最优化设计。
另外还有待进一步提高高温空气燃烧中实现低氧，以降低NOx产生的应用水平。
2 蓄热式轧钢加热炉的几种应用形式近几年，蓄热式轧钢加热炉在国内得到快速推广应用，在应用中出现了几种不同的结构形式，取得的效果也不尽相同。
下面对几种不同结构的蓄热式加热炉进行介绍。
2. 1 蓄热烧嘴式加热炉蓄热式烧嘴在国外应用较早，20世纪80年代初英国的Hot Work公司和英国煤气公司合作开发了称为RCB(Regeneratice Ceramics Burner）型的烧嘴。
随后美国也开发了类似的蓄热式烧嘴，又叫双蓄热床烧嘴系统。
日本很快也研制出这种蓄热式烧嘴技术，并大力推广。
中国的研究进展虽然与国外同步，但应用较晚。
蓄热式烧嘴的主要特点是将燃烧器与蓄热室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。
1座炉子往往由多对蓄热式烧嘴供热。
据有关资料介绍，国外普遍采用蓄热烧嘴式加热炉，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，国外使用陶瓷球、陶瓷蜂窝体、瓦砾等，特别是陶瓷蜂窝体蓄热式烧嘴以其结构小巧得到重视。
国内蓄热体则主要使用陶瓷球和陶瓷蜂窝体这2种。
国内在大型加热炉上使用蓄热式烧嘴是近两年才开始的，在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“皮厚囊小”的弊病。
蓄热式烧嘴以其调节灵活性，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烧嘴（国内已有专利）更具竞争力，对于旧炉子改造有投资省的优点。
2. 2 集成式蓄热加热炉这是国内应用较早的一种形式，是我国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加热炉。
其优点是把蓄热室、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。
由于喷口的简化为喷口的设计提供了多种选择以满足加热质量的需要。
如通过喷口的设计可以在加热物料表面形成相对还原气氛，减少氧化烧损。
其缺点是炉墙较厚，基础基建量大，对旧炉改造受到场地和土建基础限制。
另外由于较集中的换向控制和蓄热，使供热调节受到一定程度限制，加热能力受燃料供入压力的影响较大。
集成式加热炉特别适合燃用低热值煤气，可采用双预热、分段集中蓄热和换向。
该结构的加热炉由于炉墙内有煤气、助燃空气通道，因而内模结构复杂，浇注料施工难度大。
故炉体采用复合炉体，整体浇注，选用莫来石自流浇注料可确保炉体质量。
利用自流料浆体具有高触变性，施工时不需振动，可自行流动、脱气、密实，减少了因施工带来的孔洞和裂缝。
另外通过提高材料理化指标性能，确保炉体热震稳定性好，重烧线变化小，从而保证了通道之间的密封性好，炉体的整体性好，消除了产生煤气泄漏的安全隐患。
2. 3 外王蓄热器式加热炉这是介于集成式加热炉和蓄热烧嘴式加热炉之间的一种结构形式。
其特点是把集成式加热炉的蓄热室和高温通道放在炉体外，通过与炉内喷口的直接连接形成外置蓄热系统，采用分段换向和相对集中的蓄热室。
这种结构形式给系统设计带来许多有益的变化，比前面两种更具灵活性。
首先是蓄热室的设计可以根据现场需要灵活设计，同时可以增加上下蓄热室的调节手段。
其次喷口的设计更灵活，同时带来喷口换向燃烧方式的灵活，既可异侧换向，也可同侧换向。
喷口燃烧组合也更具多样性。
另外，对蓄热系统设备的选择适应性也广。
2. 4 三种结构的对比分析以上三种结构形式是按该技术的核心部分一蓄热室的布置来分类的。
蓄热室因集供热、排烟和余热回收于一体而成为该技术的中枢。
其他设备和工艺的变化都必须以此为基础。
国内三种应用形式都有应用，各有其优缺点，其本身无优劣之分。
用户在选用结构形式时要综合考虑燃料种类、场地大小、投资额度等因素，选择适合自己的炉型结构。
因为其基本原理都一样，只是部分设备形式、材料与结构布置的变化不同而已。
通过对国内蓄热式加热炉几种不同结构形式的分析，可知该技术要进一步推广应用，必须针对具体的炉型结构、燃料条件、加热工艺作相应的优化设计，提高设备的可靠性，才能真正发挥该技术节能环保的作用。
3 蓄热式加热炉在设计中应考虑的几个问题(1) 蓄热室结构参数优化蓄热室结构参数（主要是蓄热室固定床的蓄热体堆积参数）的热力特性和阻力特性与介质压力、流量和换向时间有密切关系，应需定量计算。
(2)炉体结构优化对于采用墙内通道集中蓄热方式的加热炉，炉体的整体性、气密性及喷口的布置很关键，直接影响到能否正常生产和燃烧效果。
对于蓄热式烧嘴，设计对蓄热室结构提出了更严格的要求，根据具体生产单位加热炉的炉膛尺寸，选择合适的蓄热箱结构和蓄热体材质与形状至关重要。
(3)以上优化设计措施是针对蓄热式加热炉的，但并不影响传统加热炉的一些先进设计方法在蓄热式加热炉上的应用。
沈阳东大工业炉有限公司www.neuf2009.cm成立以来坚持以市场为导向，以自主创新为基础，以产学研联合为特色，以高水平、高技术、高端市场为目标，将目前工业炉领域最新的蓄热式燃烧技术、富氧燃烧技术、脉冲式燃烧技术及煤的洁净燃烧技术的最新成果应用于各行的工业炉中。
工业炉领域研究成果的转化为沈阳东大工业炉插上了腾飞的翅膀。