蓄热式烧嘴的介绍
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。
蓄热式烧嘴在加热炉上的应用研究
图 １蓄热式烧嘴示意图
１ ． １基 本 原 理
当一对烧嘴中 的一个在燃烧时 ，产生 的燃烧产物一 部分被 另外 个所 抽走，并且该部分燃烧产物在通过蓄热箱时 ，热量被蓄 热介 质吸收；剩余的燃烧产物气体仍通过炉子的烟道排 出。大 约 ４ Ｏ秒 的 时间，两个烧嘴切换运行模式 。特殊 的地方就是在具体应用过程 中 两个烧嘴是相互对立 的。理想状态是加热炉某一段一边 的烧嘴燃烧 的同时相 对应的另一边 正在排 气 一边烧 嘴燃烧 ２秒钟后另一边烧 嘴开始工作。 蓄热式烧嘴的燃烧系统示意图见图 ２ 。 图 ２中蓄热 式烧嘴 Ａ处 于燃烧的状态 ，助燃空气通过蓄热箱 内小球 由常温 预热 到 １ ０ ０ ０ ℃左 右，并与煤气混合后进行燃烧。蓄热式烧 嘴 Ｂ处于抽吸 燃烧产 物的 状态 ，高温炉气通过排烟风机抽吸 并预热 蓄热箱 内的小球 ，温 度降 到２ ０ ０ ℃ 以下 排 出 。
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｍｔ
蓄热式烧嘴在加热炉上的应用研究
李艳 杰
（ 唐钢 中厚板材有限公 司 ，河北 唐 山ห้องสมุดไป่ตู้０ ６ ３ ６ １ ０）
【 摘 要ｌ 蓄热式烧嘴是一种 目前广泛应用研 究的新技术 ，本 文主要研 究 了它的相关工作程序 ，在其基础上研究 了它的使用及其 效果和加 热炉的燃耗 ，并进 一步讲述 了它的 节能优 势。 【 关键词 】 蓄热式烧嘴 ； 加热 炉；原理
前 言
蓄热式烧 嘴 （ Ｒ Ｃ Ｂ ）蓄热式烧嘴是 一种通过 蓄热球从窑炉烟气 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 。蓄热 式烧嘴主要应 用于工业燃气加 热领域 ，以低 Ｎ Ｏ ｘ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。 近年来 ， 在英国 ，西欧 ，北美 ，澳洲和 日本等地作为节能技术核心广泛传播 和示范推广，应用于锻 造炉，热处理 炉，金属熔化炉和 玻璃池 窑等 。 ２ Ｏ世纪 ９ ０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 ｌ Ｏ ￣４ ０ ｍ ／ ｍ ３ 提高到 ２ ０ ０ ～１ ３ ０ ０ ｍ ２ ／ ｍ 。 ， 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 ３ ０ ｍ ｉ ｎ左右缩短至几分或几十秒钟 ，热效率大幅提高至 ８ Ｏ ％ ～ ９ ０ ％ 左 右，助燃空气预 热温 度大 幅提高至 １ ０ ０ ０ ℃以上，而排出的烟 气温度可 降低至 ２ ０ ０ ℃以下，接近烟气 的露 点温度 。９ Ｏ年代末期该 技术 的逐步推广应用 ，蓄热式烧嘴的应用也越来越 多。 １蓄热式烧嘴燃烧系统 光亮 火焰 型蓄热式烧嘴 ，属低氮氧化物排放和高效燃烧的燃烧 器 。该烧嘴燃烧时可形成长 ４ ｍ ，直径为 １ ． ４ ｍ的火焰 ，如 图 ｌ 所示 。
蓄热式烧嘴的优点有哪些？
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
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
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。
蓄热式烧嘴在加热炉上的应用
梅 钢３ 号加 热炉 采 用 Ｂ ＯＯＭ公 司的 １ ０ Ｌ ５ 系列 １ 光亮火 焰 型蓄热 式烧 嘴 ， 属低 氮氧 化 物排 放和 高效 燃烧 的燃 烧器 。 该烧 嘴 燃烧 时可形 成长 ４ 直 径 为 ｍ，
１４ ．ｍ的火 焰 ， 图１ 示 。 如 所
低 氧状 态 ， 时将 燃 料 输 送 到 气 流 中 ， 生 燃 烧 。 同 产
吴 亭 亭 （ ９ ９ ， ， 海 人 ， 士 学 历 ， 东理 工 大 学资 源 与 环 境 工 程 学 院 ， 教授 。 １ ６ 一） 女 上 硕 华 副
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删
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ＲＡＯ Ｔ ３１ Ｖ！ Ｎ
节 能 工 程
当一对烧 嘴 中的一个在 燃烧 时 ， 生 的燃烧产 产
前 言
１ 梅 钢 加 热 炉 采 用 的 蓄 热 式 烧 嘴 燃 烧 系统
蓄 热 式 燃 烧 技 术 又 称 高 温 空 气 燃 烧 技 术 （ Ｔ Ｃ） Ｈ Ａ ，是 上世 纪 ８ 年 代 初 国 际上 兴 起 的 一 项 ０ 新型 燃 烧技 术 。它是 将高 温 空气 喷射入 炉 膛 ， 持 维
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。
蓄热式低氮烧嘴蓄热式平焰烧嘴
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。
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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。
对于一般大型加热炉，可节能25%～30%；对于热处理炉，可节能30%～65%。
NOX生成量更低
采用传统的节能技术，助燃空气预热温度越高，烟气中NOX含量越大；而采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度高达800℃的情况下，炉内NOX生成量反而大大减少。
由于蓄热式燃烧是在相对的低氧状态下弥散燃烧，没有火焰中心，因此，不存在大量生成NOx的条件。
烟气中NOx含量低，有利于保护环境。
金属氧化烧损低
低氧燃烧的另一个好处是可降低被加热金属的氧化烧损。
此外，蓄热式燃烧还可以提高火焰辐射强度，强化辐射传热，提高炉子产量。