蓄热燃烧技术
蓄热燃烧法名词解释
蓄热燃烧法名词解释
蓄热燃烧法是一种常见的清洁能源应用技术，也被称为蓄热式燃烧技术。
它是指在燃烧过程中将燃料中释放的热量部分或全部用于加热燃烧过程中的其他物质，以提高热效率的一种能源利用方式。
蓄热燃烧法的原理是通过在燃烧炉内设置热能储存体来实现的。
燃烧时，燃料释放的热量首先被用于加热热能储存体，使其温度升高。
当燃烧停止时，热能储存体会继续释放热量，通过传导、辐射和对流的方式将热量传递给燃烧炉内的其他物质，从而实现热能的有效利用。
蓄热燃烧法的优点之一是可以显著提高燃烧炉的热效率。
通过将热能储存体置于燃烧炉内，可以有效地利用燃料释放的热量，减少能量的浪费。
同时，由于热能储存体能够在燃烧停止后继续释放热量，可以实现热能的延续利用，提高整个能源利用过程的效率。
此外，蓄热燃烧法还可以减少对环境的污染。
通过提高燃烧炉的热效率，可以减少燃料的使用量，降低二氧化碳等温室气体的排放。
同时，由于燃烧过程中释放的热量得到了更有效的利用，可以降低烟气中的有害物质排放，减少对大气的污染。
总的来说，蓄热燃烧法是一种能源利用技术，通过充分利用燃料释放的热量，提高能源利用效率，减少对环境的污染。
随着清洁能源技术的不断发展，蓄热燃烧法有望在工业生产和生活供暖等领域发挥越来越重要的作用。
蓄热催化燃烧rco工艺流程
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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。
蓄热式燃烧技术在钢铁企业的应用
我 国钢铁行业的工业炉 品种齐全， 数量众 多， 是世 界上的工业炉大 国， 但还不是工业炉 的强 国， 很多技术还不完善 ， 燃料利用 率还比较低 ， 比如我
国加热炉 的平均燃料转化率只有３ ４ ％，国外 一些 工业 比较 发达 国家如 日本 这些国家已经达到了５ ０ ％以上 ， 差距是非常大的。 我 国钢铁企业要生存和发展 ， 要参与竞争 ， 就 必须改进燃烧技术 ， 提 高 燃料利用率， 降低吨钢能耗 ， 从而降低成本 。 就是在这样一种大背景条件 下， 蓄热式燃烧技术应运而生并逐步发展壮大起来了，它采用 新的研 究成果和
稳定可靠， 经济效益和社会效益都 比较好。 ３ ． ５ 建设投资相对 不高 从全国钢铁行业 已经改造或新建的蓄热式工业炉情况来看 ，改造的蓄
燃烧技术 ” 。 这种燃烧 系统 ， 由蓄热式烧 嘴、 换 向系统和控 制系统组成 。 首先 助燃空气和燃料经换 向系统换 向后分别进入烧嘴 内各 自的通 道，助燃 空气 由下 向上通过蓄热室预热 ， 预热后的空气从通道喷出并与燃料混合燃烧 。 燃
烧产物对物料进行加热后进入没有燃 料燃烧 的通道，在通道 内的蓄热室 中 进行热交换将大部分热量 留给蓄热体后，以低于２ ０ ０ ￣ Ｅ 的温度进 入换 向阀， 再 由引风机排入大气 ， 就这样一部分烧嘴组织燃料燃烧 ， 一部分烧嘴蓄热 ， 交替工作完成加热任务 。采用蓄热式烧嘴后就可 以取消传统加热 炉上 的烧 嘴、 换热器、 烟 道以及烟 囱， 这样既简化 了设备结构和操作维护 ， 同时还无烟 尘污染， 炉内温度也均匀 ， 节能效果也 明显提高， 达到了３ ０ ％ ￣ ５ ０ ％。 ３ ． 蓄热式 燃烧技 术的应用效果 蓄热式燃烧技术 首先在 日本应用成功 。 在 日本福 山厂第一热轧车间， 一 炉 子采用蓄热式燃烧技术后， 预热 空气温度达到１ ２ ０ ０ ￣ Ｃ以上 ， 余热 回收率达 到８ ５ ％以上 。此 后世 界各国纷 纷借鉴 ， 先后建成 了数十座蓄热式工业炉 ， 并 取得 了相应的效果。在我 国， 蓄热燃烧技术也受到各大钢铁企业 的追崇 ， 各 个企业纷纷采用， 攀枝花钢铁公司轨粱厂老轧钢生产线１ ＃ 炉就是一个很好 的例子， 该炉子进行 了蓄热式改造， 改造后节能效果明显， 运行稳定 ， 综合效 益快速增加。下面就蓄热式燃烧技术的应用效果总结一下。
蓄热式加热炉燃烧技术36页PPT
3.蓄热式燃烧(RCB 系统) 工作原
理及系统组成
RCB系统由两个烧嘴、两个蓄热室、一套换向装置和 相配套的控制系统组成(见图1)。模式A表示烧嘴A处于 燃烧状态,烧嘴B处于排烟状态:燃烧所需空气经过换向 阀,再通过蓄热室A,其预热后在烧嘴A中与燃料混合,燃 烧生成的火焰加热物料,高温废气通过烧嘴B进入蓄热 室B,将其中的蓄热球加热,再经换向阀后排往大气。持 续一定时间后(如20s),控制系统发出换向指令,操作进 入模式B所示的状态,此时烧嘴B处于燃料状态,烧嘴A处 于排烟状态:燃烧空气进入蓄热室B被预热,在烧嘴B中 与燃料混合,废气经蓄热室A,将其中蓄热球加热后排往 大气。持续与模式A过程相同的时间后,又转换到模式A 过程,如此交替循环进行。
பைடு நூலகம்
随着我国国民经济的飞速发展， 我国各行业工业炉窑的燃料消耗迅速增加， 绝大多数工业炉窑的燃料消耗长期高于国 际先进水平有害物的超标排放相当严重， 世界10个环境污染最严重的城市，我国已 占了7座。因此提高工业炉窑的燃料利用 率和大幅度降低氮化物的排放量，已成为 我国亟待解决的问题。
目前由于能源和环境问题日益突出，要 求各轧钢单位全面推行高效清洁生产技 术，而高效蓄热技术（简称HTAC式）目 前世界上先进的燃烧技术，可以从根本 上提高企业能源及用率，对低热值煤气 进行合理利用，最大限度地减少污染排 放，很好的解决燃油炉成本高、燃煤炉 污染中的问题。
为了解决这些问题,充分利用加热炉烟气的余热, 进 一步提高加热炉的热效率,大连北岛能源技术发展有限 公司研制出了高效蓄热式余热回收系统,并在加热炉上 应用,效果很好。如韶钢2019年7月投产的蓄热式加热炉, 炉内空气煤气可预热到1100℃,排放废气温度仅130℃, 这种炉子为全封闭的,热效率高,也不需要回收热能抚顺 特钢公司500分厂2# 炉于1993年8月结合大修,进行改造 后 , 单 耗 由 1879 m3/t 减 少 至 285197m3/t, 热 效 率 由 3185% 增至31149%,平均温度由58℃减少到9℃,节能率 为85172%,装炉量增加一倍, 生产率提高30%。包头钢铁 公司初轧厂新建2 座RCB 式长坑均热炉,使用高焦炉混 合煤气,空气和煤气均预热到900～1100℃,排烟温度低 于150℃,与该厂原有长坑均热炉相比,节约燃料41%,产 量提高了13%,减少基建投资200万元。
钢铁行业蓄热式燃烧技术规范(送审稿)
ICS77.140.99YB H04中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/TXXXX--XXXX钢铁行业蓄热式燃烧技术规范Regenerative combustion technical specification ofiron and steel industry（送审稿）××××-××-××发布××××-××-××实施中华人民共和国工业和信息化部发布前言本标准由中国钢铁工业协会提出。
本标准由全国钢标准化技术委员会归口。
本标准起草单位：本标准主要起草人：钢铁行业蓄热式燃烧技术规范1总则1.1为了保护和改善生态环境与生活环境，促进冶金行业节能减排，充分回收工业炉窑的高温烟气余热，提高工业炉窑热效率，减少烟气对大气的污染或公害，充分发挥蓄热式燃烧技术的节能和环保效果，特制定本规范。
1.2本规范规定了工业炉窑的蓄热式燃烧技术设计、设备选型、安装、验收、生产操作与维护过程等技术原则。
1.3蓄热式工业炉窑的工艺流程和主要设备的设计与选择，在本规范基础上结合实际，因地制宜，并经过技术方案优化和经济比较后择优确定。
1.4蓄热式工业炉窑的生产操作与维护，在本规范基础上应结合实际配备专门操作、维护及管理人员。
1.5蓄热式工业炉窑的建设与管理除应遵循本规范外，应符合国家现行相关的法律、法规和相应标准。
2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB3095 环境空气质量标准GB9078 工业炉窑大气污染物排放标准GB12348 工业企业厂界噪音标准GB/T13338 工业燃料炉热平衡测定与计算基本规则GB/T 17195 工业炉名词术语GB50257 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范3.术语和定义GB/T17195中确立的以及下列术语和定义适用于本标准.3.1蓄热式燃烧 regenerative combustion采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，排烟温度可降到180℃以下，可将助燃介质或气体燃料预热到1000℃以上，形成与传统火焰不同的新型火焰类型，并通过换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀。
蓄热热力燃烧技术(RTO)
有机废气净化的燃烧法是基于废气中有机化合物可以燃烧氧化的特性，将废气中可氧化
的组分转为无害物质。
RTO的工作原理即将VOC废气经预热室吸热升温后，进入燃烧室高
温焚烧，使有机物氧化成CO2和H2O，再经过另一个蓄热室蓄存热量后排放，蓄存的热量用
于预热新进入的有机废气，经过周期性地改变气流方向从而保持炉膛温度的稳定。
基本的
RTO系统由1个公共燃烧室、两台或多台蓄热室、换向装置和相配套的控制系统组成。
该技术工艺流程如下图所示：
技术特点：
²RTO 宜用于处理2～8 g/m3浓度的有机废气，对于低热值气体（如乙酸乙酯等）浓度可达12 g/m3，特别适用于难分解组分的焚化，且净化率较高（一般三室>99%，两室95%～98%）。
²RTO可适应废气中VOC组成和浓度的变化波动，且对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感。
²相对于其他处理技术（例如换热式热氧化)，RTO高的热回收率使补充燃料的使用量显著减少，从而节约运行费用。
尤其是处理量大、有机物含量低的工业气体，效果更加显著。
²蓄热式热氧化处理技术相对于传统的焚烧处理技术有明显的优势，从绿色环保角度出发，以资源化循环利用为目的的RTO 技术将是VOC 处理技术发展趋势之一。
在当前能源价格飙升的背景下，组织力量研究开发并推广使用该项技术，不仅能够节约能源和减少环境污染，还可获
得可观的经济效益和显著的杜会效益。
蓄热式燃烧技术目前存在的几点不足分享
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。
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炉子产量提高
炉膛温度的均匀性加强了炉内传热，导致同样 产量的工业炉和锅炉其炉膛尺寸可以缩小20% 以上，换句话说，同样长度的炉子产量可以提 高20%以上，大大降低了设备的造价。
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3 历史发展概况
在二十世纪七十年代以前，余热都没有得到充分的利用，炉子系 统的排烟损失很大。
七十年代起，采用回收烟气显热的技术（换热器），排烟温度降 低，入炉气体温度提高。缺点是NOX排放增加，保温材料和控制技术没 有发展的余地。
热温度非常高的情况下，NOx含量却大大减少了。
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低热值燃料得到有效利用
低热值燃料可用于钢坯加热等
t炉 f (t理 , t金，t废）
t炉 t理
→ 1
室状炉 0.65 ~ 0.7 连续炉 0.7 ~ 0.75
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极限余热回收
传统的预热技术：预热温度<600 ℃ 燃料节约 25-30%
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蓄热体材质和尺寸
蓄热体材质要求：
蓄热体尺寸要求：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
耐高温、良好传热性能、 抗热震性好、强度高 ；
材质的透热深度、单位体 积的表面积和结构强度要 好；
尺寸过大，会使蓄热室体 积庞大，换向时间长；尺 寸过小，会使换向时间缩 短得很短，电气和机械设 备都不能适应，换向的损 失也随之增大，还会使蓄 热体在气流的作用下漂浮 起来，破坏稳定状态。
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蓄热式燃烧系统的构成
燃烧器 形状
蓄热体 材质
尺寸 换向阀
控制系统
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蓄热燃烧关键部件--蓄热体
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形状选择条件：堆体积 稳定性、清灰难易程度、 加工难易程度、蓄热体 来源以及成本高低；
陶瓷蓄热体的形状有： 球状、蜂窝状和八字形；
陶瓷蜂窝蓄热体的结构 特性,适用于切换时间短 的小型化和轻型化的燃 烧系统,因而应用广泛。
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（1）要求： （2）结构形式：
a. 密闭，对煤气尤重要； b. 灵活； c. 长寿，100万次以上。
a. 管道切换阀，用量多，成本高，维修点多。 b. 升降开闭式四通阀，一个四通阀代替四个切换阀，用
气缸或液压缸带动两根阀杆升降。 c. 二位五通阀，靠气缸或电力驱动。 d. 旋转四通阀，靠气压推动阀杆旋转90°。
HTAC----High Temperature Air Combustion
高温空气燃烧-----蓄热燃烧
2013.09 李廷龙
报告内容
1 蓄热燃烧技术 2 技术的先进性 3 历史发展概况 4 技术应用 5 蓄热燃烧技术的几点思考
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1 蓄热燃烧技术
它是将高温空气喷射入炉膛，维持低氧状态，同时将 燃料输送到气流中，产生燃烧。空气（气体燃料）温度预 热到8000C～10000C以上，燃烧区空气含氧量在21%～2%， 与传统燃烧过程相比，高空气燃烧的最大特点是节省燃料， 减少CO2和NOX的排放及降低燃烧噪音，被誉为二十一世纪 关键技术之一
蓄热式预热技术：预热温度800 ℃ -1200 ℃ 燃料节约50-60% 排烟温度降低到200 ℃，甚至更低，接近 极限余热回收。因而
可以向大气环境少排 放CO2 ，大大缓解了 大气的温室效应。
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燃烧炉膛温度均匀
扩展了火焰燃烧区域，火焰的边界几乎扩展到 炉膛的边界，使得炉膛温度均匀。 （1）一方面提高了产品质量； （2）另一方面延长了炉膛寿命。
（1）技术原理 （2） 系统构成 （3）技术关键
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蓄热燃烧技术的基本原理
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工作过程
烧嘴和蓄热体成对出现。助燃空气通过其中一个烧嘴， 被加热后供燃烧用，另一个烧嘴充当排烟的角色，同时蓄 热体被加热。当到达换向时刻时，换向阀动作使系统反向 运行，烟气加热好的蓄热体被用来加热空气，助燃空气冷 却的蓄热体又被离开炉子的高温烟气加热，最后排出的烟 气只有150～200℃，空气预热温度1000 ℃左右，切换阀 在低温下工作，同时排出燃烧废气的风机也在低温下工作， 标准风机就可以满足要求。
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蓄热式燃烧器
1982年英国Hot Work公司和英国British Gas公司合作 首次研制出紧凑的陶瓷球蓄热系统RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系统采用再生燃烧器(高速切换燃烧器), 以陶瓷球作为蓄热体，比表面积可达240m²/m³。因此蓄热能 力大大增强，蓄热体体积显著减小，空气预热温度提高，排 烟温度大大降低，热回收率明显提高，节能效果十分显著。 这是当时工业炉窑余热回收领域的一项重大技术进步，其它 国家也相继开发和采用这项技术。这种早期开发的高温空气 条件下的燃烧技术被称为“第一代再生燃烧技术”。
八十年代，出现蓄热燃烧器，节能显著， NOX排放大。 九十年代，HTAC技术出现，即节能有环保。
蓄热式 换热器
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蓄热式 燃烧器
高温空 气燃烧
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蓄热式换热器
1858年，回收烟气 余热的蓄热式换热器
体积庞大，蓄热体 厚，换向时间长， 预热空气温度波动 大，热回收率低。
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蓄热燃烧关键部件--蓄热烧嘴
热气出口
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蓄热燃烧关键部件--换向阀
五
旋
通
如切换 时间为
转
换 30S， 换
向 每年的 向
阀
动作次 数约为
阀
空气入口
100万
直
次，因 而机械
两
通 方面的 位
四 可靠性 三
通
和耐久 性就相
通
接烧嘴A
阀 当重要 阀
烟气出口
接烧嘴B
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燃烧 噪音 减小
无高 速气 流噪 声
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低氮燃烧
燃料燃烧生成NOX的机理有三种： ➢ 温度型NOX （也称热力型T-NOX ） ➢ 快速型NOX （也称瞬时型P-NOX ） ➢ 燃料型NOX （F- NOX ）
NO
的生成速度：→
d [ NO] dt
310
4
[
N2
][O2
1
]2
e
542000 RT
采用蓄热式高温空气燃烧技术，在煤气和助燃空气预
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贫氧燃烧
炉膛内为贫氧燃烧，使得钢坯以及其它材料氧化 减少，也有利于在炉膛内产生还原焰，能保证陶 瓷烧成等工艺要求，可以满足某些特殊工业炉的 需要。
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燃烧噪声低
由于火焰不是在燃烧器中产生的，而在炉膛空间 内才开始逐渐燃烧的，因而燃烧噪声低。
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2 技术的先进性
氮氧化物排放指数低 可使用低热值燃料 高效节能----接近极限节能 燃烧空间温度均匀 贫氧燃烧 燃烧噪声低 产量提高
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新型火焰的特征
火焰 体积 明显 增大
体积 燃烧
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火焰 亮度 减弱
火焰 色差 减小
火焰 为 动态 火焰