国内蓄热式加热炉的对比及发展趋势
蓄热燃烧蓄热体的应用现状与发展趋势
3中国科学院广州能源研究所所长基金(0807z3)收稿日期:2009-01-19张建军(1973- ),工程师;510640广东省广州市。
蓄热燃烧蓄热体的应用现状与发展趋势3张建军1,2 邹得球1,2 肖 睿1 黄 冲1 冯自平1(11中科院广州能源研究所,21中科院研究生院)摘 要 介绍了蓄热燃烧技术和蓄热体的发展与使用现状。
陶瓷-金属蜂窝蓄热体在保留蜂窝陶瓷蓄热体优点的同时,克服了使用寿命短的缺点,为高温空气燃烧技术在不同的应用场合提供了更多的选择,是工作温度在1300℃以下的高温空气燃烧系统理想的蓄热体。
关键词 蓄热燃烧技术 蓄热体 金属蜂窝Appli ca ti on and develop m en t of regenera tor ma ter i a l of HTACZhang J ianjun 1,2 Z ou Deqiu 1,2 Xiao Rui 1 Huang Chong 1 Feng Zi p ing1(11Guangzhou I nstitute of Energy Conversi on,Chinese Acade my of Sciences,21Graduate School,Chinese Acade my of Sciences )Abstract The devel opment and app licati on of high te mperature air combusti on and regenerat or mate 2rial were intr oduced .Cera m ic 2metal honeycomb combined regenerat or retains many advantages of ce 2ra m ic honeycomb regenerat ors,als o can avoid the disadvantage of short 2lived .It can p r ovide morechoice for HT AC used in different occasi on .Cera m ic 2metal combined regenerat or is the best choicewhen the temperature of HT AC is less than 1300degrees .Keywords HT AC regenerat or material metal honeycomb 我国经济高速发展的同时也消耗了大量能源,给环境带来了很大的影响,其中工业能源消耗量占全国能源消耗总量的70%,工业窑炉约占全国总能耗的25%[1]。
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。
预热式加热炉和蓄热式加热炉的应用对比
预热式加热炉和蓄热式加热炉的应用对比1. 前言- 对预热式加热炉和蓄热式加热炉这两种不同类型的加热设备进行介绍；- 说明论文的目的和意义。
2. 预热式加热炉的原理及应用- 介绍预热式加热炉的工作原理和特点；- 分析预热式加热炉的应用领域和优缺点；- 举例说明预热式加热炉的应用效果。
3. 蓄热式加热炉的原理及应用- 介绍蓄热式加热炉的工作原理和特点；- 分析蓄热式加热炉的应用领域和优缺点；- 举例说明蓄热式加热炉的应用效果。
4. 预热式加热炉与蓄热式加热炉的对比- 从能耗、效率、使用寿命、应用场景等多个角度，对预热式加热炉和蓄热式加热炉进行对比分析；- 探讨预热式加热炉和蓄热式加热炉各自的优劣势。
5. 结论与建议- 总结预热式加热炉和蓄热式加热炉的应用对比；- 提出未来研究的方向和可行性建议。
第一章前言加热炉是工业生产中一个重要的热能设备，广泛应用于冶金、化工、纺织、造纸等行业。
随着我国工业化的发展和对环保的重视，加热炉的能耗和效率越来越受到关注。
在推进绿色、低碳、节能的方针下，预热式加热炉和蓄热式加热炉慢慢地成为了替代传统加热炉的一种新型加热设备。
本文将对这两种加热炉进行对比分析，以期为加热设备的选择提供一些参考。
第二章预热式加热炉的原理及应用预热式加热炉，又称为预热炉，是一种基于工作介质的热能储存和传递原理的加热设备。
其原理大致是：将工作介质（如氧气、氮气等）通过加热器中流动，在加热器中与高温燃烧产生的废气进行热交换。
当工作介质达到一定温度时，即可进入下一步工艺要求的加热状态，从而实现节能效果。
预热式加热炉存在广泛的应用领域，适用于液态、气态等不同状态的介质加热。
在石油、石化、化工等行业中，预热式加热炉可以用于原料的加热、再生制氢等特殊工艺，达到提高生产效率和降低成本的目的。
在电力、钢铁等行业中，预热式加热炉也广泛应用于焙烧窑、炉前加热以及环保降低排放等方面。
预热式加热炉有其独特的优缺点。
由于采用了工作介质的热能存储转换原理，使得其能够满足不同介质的加热要求，具有较高的加热效率，节约了能源成本，并且减少了环境污染。
2023年加热炉行业市场前景分析
2023年加热炉行业市场前景分析加热炉是一种重要的工业设备，在金属、塑料、陶瓷制造、玻璃生产等领域都有广泛的应用。
近年来，随着国家经济的发展和工业需求的不断增长，加热炉行业也得到了快速发展。
本文将对加热炉行业市场前景进行分析。
1. 行业市场规模目前，国内加热炉生产厂家数量众多，其中大型企业约有20多家，小型企业则数以千计。
但是行业整体规模较小，产值仅占全球加热炉市场的约10%。
根据中国机械工程学会加热处理专业委员会发布的数据显示，2017年中国加热炉市场规模为220亿元，预计到2023年将达到400亿元。
2. 行业市场特点（1）细分市场存在机会：随着经济发展，工业结构也在不断优化，许多传统行业在迎来更新换代的同时，对加热炉的需求也在不断调整和升级。
例如航空、汽车、电子、新能源等领域的发展都在推动加热炉行业的进步。
因此，加热炉行业细分市场的发展潜力很大。
（2）高附加值产品有望成为行业发展方向：传统的加热炉主要应用于铁、钢企业中的金属融化、钣金件热处理等领域，其市场涵盖面较窄。
随着技术的发展和市场的需求，高附加值的加热炉已逐渐形成了新的市场。
比如冶金热处理设备、电子行业细密加热设备等高端产品，这些产品不仅要求设备稳定性高，对材料和温度精度的控制要求也非常高，因此市场前景值得期待。
（3）政策环境逐渐优化：加热炉行业是重要的工业设备之一，其技术含量和经济效益在一定程度上代表了一个国家工业制造技术的水平。
近年来，国家对制造业进行加强和优化，通过财政投入、优惠政策等方式扶持相关产业，给加热炉行业带来了新的发展机遇。
3. 行业市场发展趋势（1）自动化程度不断提高：目前，国内加热炉行业大部分企业采用的是传统的人工操作，人工操作存在工时长、效率低、精度不高等缺点。
随着自动化技术的不断发展，自动化程度逐渐提高和广泛应用，这对行业的提升和升级起到了积极作用。
（2）节能环保水平不断提高：加热炉制造消耗大量的能源，是具有高能耗和高污染的类型厂房，在市场上占有很大比重。
2024年加热炉市场前景分析
2024年加热炉市场前景分析摘要本文通过对加热炉市场的市场规模、发展趋势、竞争格局等方面进行分析，以及对当前市场状况的调研，对加热炉市场的前景进行了评估。
研究表明，加热炉市场具有较大的发展潜力，但也面临一些挑战。
因此，在市场竞争中，企业需要应对市场变化，不断创新，以保持竞争优势。
1. 引言加热炉是一种用于加热物体的设备，广泛应用于冶金、化工、电力、建筑等行业。
随着工业生产的发展和技术的进步，加热炉市场呈现出良好的增长势头。
本文将对加热炉市场的前景进行深入的分析和评估。
2. 市场规模分析根据市场调研数据，加热炉市场在过去几年呈现出稳步增长的趋势。
据统计，2019年加热炉市场的规模达到500亿元，预计到2025年有望达到800亿元，年平均增长率约为6%。
这一增长趋势主要受到以下几个因素的影响：•工业生产的不断发展，特别是制造业的快速增长，促进了加热炉市场的需求。
•新兴行业的兴起，如新能源汽车、智能制造等，对加热炉市场的需求也在逐渐增加。
•技术创新的推动，新型加热炉设备的出现为市场带来了更多的机遇。
3. 发展趋势分析加热炉市场在未来几年将面临一些发展趋势和机遇：3.1 环保节能成为市场主流随着环境保护意识的增强和环保法规的不断加强，加热炉市场将更加注重节能环保。
新型的绿色加热炉设备将成为市场的主流产品，满足市场对环保节能的需求。
3.2 5G技术加速应用5G技术的发展将极大地推动智能制造和工业互联网的发展，加热炉市场也将受益于此。
通过应用5G技术，加热炉设备可以实现更高效的运行和更精细的控制，提高生产效率和产品质量。
3.3 自动化生产取代传统加热方式随着自动化技术的不断成熟和应用，传统的人工操作加热方式将被自动化生产所取代。
自动化加热炉设备具有高效、精准的优势，可以实现连续生产，提高生产效率和降低人工成本。
4. 竞争格局分析加热炉市场竞争激烈，主要竞争者包括国内外一些大型企业和中小型企业。
竞争格局主要表现为以下几个方面：•技术创新竞争：企业通过技术研发和创新来提高产品的性能和竞争力。
蓄热式加热炉燃烧技术
目录
• 1.国内外现状 • 2.前 言 • 3.蓄热式燃烧(RCB系统) 工作原理及系统组成
–3.1蓄热烧嘴( RCB 烧嘴) –3.2蓄热室 –3.3换向装置(换向阀) –3.4控制系统
• 4.蓄热式加热炉的优点 • 5.蓄热式加热炉的前景与开发应用 • 6.结 语
1.国内外现状
3.3 换向装置(换向阀)
换向装置是 RCB 系统中重要的组成部 分,其工作可靠性将直接影响到加热炉的 工作性能。换向装置与蓄热室、加热炉 的示意关系如图4。蓄热式加热炉常见的 换向装置有四种, 其工作原理如图5。
图4
换向装置与蓄热室、加热炉示意图
图5
换向原理示意图
图5 (a) 是采用独立的快速截断阀进行换向。这种 方法安全可靠 , 还可实现烧嘴自由组合配对 , 缺点是 阀体较多, 阀位控制回路复杂。图5 (b) 采用四通切 换阀 (CEM ) , 图 5 (c) 是采用双位五通阀进行换向。 这两种方式阀位控制方便, 一对蓄热室只需安装一套 换向阀。当炉子废气中含有腐蚀性污染物时, 换向阀 应采用镀镍或不锈钢材料。图5 (d) 是利用气体引射 原理进行换向, 这种方式只需一台鼓风机, 适合鼓风 量小、气体阻力损失小的场合使用。换向机构可在 2～ 3 s 内同时实现空气、煤气和烟气换向动作。由 一套专门控制系统来实现, 它具有定温换向、定时换 向、超温报警、程序动作和自动保护等一系列功能。 由 于 废 气 进 入 换 向 阀 时 温 度 已 经 很 低 (150 ～ 200 ℃) ,因而换向阀无须采用贵重的耐热材料。
5.蓄热式加热炉的前景与开发应用
以长钢连轧厂为例，现长钢连轧厂加热炉 122m2,燃油三段加热炉，小时产量为6t/h,燃料 油为煤焦油，吨钢油耗为 45kg/t, 焦油价格为 1350 元 /t, 年需焦油费用 1822 万元。如果改为 纯燃高炉煤气蓄热式加热炉，在炉子尺寸不变 的情况下，小时产量可达到 80t/h ，煤气价格 按0.015元/m计，年需费用200万元。改造投资 约需680万元，则年增效益942万元，同时可大 大减少高炉煤气放散，改善环境。
2023年加热炉行业市场发展现状
2023年加热炉行业市场发展现状加热炉是工业加热过程中的关键设备之一，广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业中。
目前，随着工业化水平的提高以及环保要求的不断更新，加热炉行业正处于快速发展阶段。
一、市场需求与发展趋势1.1 工业生产需求稳步增长随着国民经济和工业化水平的提高，各大行业对加热炉的需求也日益增长，其中冶金、机械、建材、化工等行业对加热炉的需求最为突出。
近年来，我国煤化工、电力等行业发展迅速，对大型、高效、节能型加热炉的需求也随之逐步提高。
1.2 节能环保成为主流趋势随着社会经济的快速发展，环保问题逐渐成为人们关注的焦点，对传统燃煤加热炉进行环保改造、推广新型节能设备已成为行业发展的必然趋势。
目前，我国加热炉市场大力推广的电加热、燃气加热等新型环保、节能加热设备得到迅速发展。
1.3 远程自动化控制成为新发展方向近年来，工业智能化势不可挡，远程自动化控制成为了加热炉行业的新发展方向。
现代的加热炉在进行生产时不仅要保证高效、环保和节能，而且需要实现自动化控制和远程监测，从而提高设备的可靠性和安全性。
二、行业竞争格局目前，我国加热炉市场呈现出供需不平衡、价格波动较大等现象，主要原因是市场上存在大量的小型企业，行业内部竞争激烈，企业门槛较低。
另外，国外知名加热炉品牌进入国内市场也加剧了国内加热炉企业的竞争压力。
三、市场前景和建议随着工业化进程的推进，加热炉行业的市场前景广阔。
建议加热炉企业应开拓创新模式，提高产品竞争力，加强技术研发、生产、销售、售后服务等环节的建设，注重品牌影响力和知名度的提升，从而赢得更多客户的信任与支持。
同时，加强对市场的调查和分析，适时发布各类市场信息，不断提升企业形象与品牌质量，推动加热炉行业走向健康、持久发展的道路。
蓄热式与换热式加热炉比较
蓄热式与换热式加热炉比较！按余热回收方式划分，现有的加热炉主要包括换热式加热炉（常规加热炉）和蓄热式加热炉两种方式。
换热式加热炉的显著特征就是在加热炉上采用了一种在烟道内回收烟气余热的装置―换热器（又称预热器、热交换器）。
换热器是利用炉膛排出的废气（热流体）预热助燃空气、煤气（冷流体）的热工设备。
工作时，高温烟气和被预热空（煤）气同时流过间壁的两侧，烟气以对流和辐射传热方式将热量传给间壁的一侧（高温侧），经过间壁的导热传给间壁的另一侧（低温侧），再以对流或辐射传热方式将热量传给被预热空（煤）气。
蓄热式加热炉的烟气余热回收主要是通过炉体两侧的蓄热室来实现。
助燃空气经切换阀进入右侧通道，而后流经右侧的蓄热室吸收蓄热体储存的热量，把助燃空气预热到800℃-1100℃，再经过烧嘴喷入炉内；与此同时左侧切换阀与引风机相通，这样燃烧产物对物料加热后进入左侧通道，在蓄热室内将烟气热量大部分传递给蓄热体后，以150℃左右的温度经引风机排入大气中。
间隔一定时间（蓄热式燃烧技术常用的换向时间为30s200s）后系统运行进入后半周期，控制系统发出指令，切换阀动作，此时煤气和助燃空气从左侧烧嘴喷出并混合燃烧，这时右侧烧嘴变为烟道。
高温烟气经引风机的作用通过右侧，将其蓄热体加热后，以150℃左右的温度进入切换阀和引风机排入大气中，完成一个换向周期。
应用中两类加热炉均存在一定的问题和不足。
换热式加热炉主要存在的问题有：加热炉不能以低热值的纯高炉煤气为燃料；不能充分回收烟气余热，加热炉的热效率低等。
蓄热式加热炉主要存在的问题有：炉压高且波动大，炉口和炉体冒火严重，炉门易烧损；炉况难于控制；加热炉寿命短等。
随着企业生产工艺流程的改造，加热炉大型化成为满足现代化生产所必需，采用何种炉型何种方式实现加热炉的大型化值得期待。
若通过增加炉子长度或宽度的方法来实现加热炉大型化，有可能导致加热炉性能下降，因而此方法不可取。
若采用蓄热式加热炉炉型结构实现加热炉大型化，应考虑扩大蓄热室容积并增加引风机的排烟能力。
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广泛应用于各种火焰炉，并取得了不错的效果。
4.4 对于高热值气体燃料，可直接冷炉点
2.3 把蓄热室和炉体有机结合一体，并有 火升温，不需要单独的点火烧嘴。
可靠换向系统的高效蓄热式燃烧技术，北岛公
4.5 烧嘴式结构可以采用集中换向和分散
司在 20 世纪 90 年代初就有研究和应用，而国 换向，分散换向则由于换向阀靠近烧嘴，换向阀
术有限公司于 2000 年成 之间和设计结构之间的定量关系，控制系统和
功的研制开发出适应国内 调节系统的最优化，燃气质量与蓄热体之间的
工业炉窑的蓄热式燃烧器 关系，蓄热体的寿命，蓄热式加热炉的寿命等；
系列，形成了北京神雾蓄 但烧嘴式蓄热式加热炉是一种发展方向。
热式烧嘴技术体系，国内
作 者 简 介：杨红红（1980~），助理工程师，
表1
煤气在连续式轧钢加热炉上的应用。此炉作为
3 对比分析
国内第一座蓄热式轧钢加热炉，尽管在许多方
从 1999 年至今，国内蓄热式燃烧技术发
面还不尽人意，但应该说为国内蓄热式燃烧技 展到现在，基本分为两大系列，一是以北京北岛
术应用在冶金行业连续式加热炉开辟了先河； 能源技术有限公司为代表的内置通道式加热炉
此后，国内有多家公司开展蓄热式燃烧技术的 （即北岛炉），二是以北京神雾热能技术有限公
研究和在国内的推广应用，蓄热式燃烧技术逐 司为代表的蓄热式烧嘴加热炉，下面以这两种
渐成熟。如北京神雾公司的蓄热式烧嘴加热炉， 炉型作一对比分析：
秦皇岛设计院的蓄热式加热炉等。在蓄热式燃
两种蓄热式加热炉对比表（见表 1）。
4.2 每个烧嘴的可单独调节特点和上下加
统复杂，可靠性差，换向时间长，热效率不高。 热烧嘴能力的合理搭配，使加热炉各段上下加
2.2 从自预热烧嘴发展的蓄热式烧嘴，此 热温度的调节非常方便。
烧嘴在国外得到重视并发展到较高水平。如英
4.3 炉墙两侧留有便于检修的人孔门和扒
国的 RCB 型烧嘴，美国的双蓄热床烧嘴等等。 渣门，这是唯有采用烧嘴结构形式才能做到的。
之前国内尚无在轧钢连续 加热炉的自动化水平的高低和燃烧器形式的多
式加热炉上燃烧纯高炉煤 样性，决定了该加热炉适应的品种、燃料及行
气先例。
业。
2.4 把蓄热室和烧嘴
5 结论
有机结合一体，并有可靠
国内蓄热式加热炉发展到现在，还不能讲
换向系统的高效蓄热式燃 那一种形式是最先进、最成熟的，都多多少少存
烧技术，北京神雾热能技 在一些问题，还有待我们去探索，如各热工参数
第一次应用该技术的企业 从事锅炉设计工作。
是邯郸钢铁公司中板厂
周保东（1968~），工程师，从事锅炉设计工
2000 年改造的中板 加 热 作。
炉，取得了显著的经济效
Hale Waihona Puke 益和社会效益。此后该公司又开发了多种蓄热式烧
嘴，分别应用不同的燃料
及行业，为蓄热式燃烧技
术在国内各个行业的应用
做出了突出的贡献。
责任编辑：程鹏
－3－
回收和低惰性）的发展方向的要求。从 20 世纪 蓄热式加热炉方向发展。原因有以下几点：
90 年代至今可以这样认为，蓄热式燃烧技术发
4.1 蓄热式烧嘴加热炉和原普通加热炉相
展可分为下面几个阶段：
比，都是靠调整烧嘴热负荷来调节炉内温度，对
2.1 简单蓄热式燃烧系统，此系统蓄热室 于工人来讲易于接受。
和燃烧器是分开的，换向系统庞大，换向控制系
烧技术方面形成了一套较完善的设计思想和方
4 发展趋势
法，蓄热式技术在工业炉上的应用，实现了高
通过以上对比可以看出，两种蓄热式加热
产、优质、低耗、少污染和高自动化水平，达到了 炉虽然各有优、缺点，且在国内冶金行业都有实
燃烧工业炉三高一低（高炉温、高烟温、高余热 际应用的实例，但总的发展趋势是朝着烧嘴式
科技论坛
国内蓄热式加热炉的对比及发展趋势
杨红红 周保东 （哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150046）
摘 要：通过近几年来国内蓄热式燃烧技术在冶金行业的应用情况的总结及对比分析，提出国内蓄热式加热炉的发展方向及趋势。 关 键 词 ：蓄热式加热炉；燃烧技术；发展趋势
1 概述 众所周知，用蓄热室来预热空气和燃料是 一项较早的技术，但由于其换向阀结构复杂、体 积庞大、控制系统不可靠、换向时间长、效率比 较低，因此没有得到重视，因而蓄热式燃烧技术 没有得到迅速发展。由于 20 世纪 70 年代的能 源危机后，节能工作得到各个国家的重视，加之 科学技术的不断进步，出现了结构简单，控制方 便，可靠性强的换向系统。因此近十年来蓄热式 燃烧技术得到长足发展，各个国家都在研究各 种蓄热式烧嘴和高效蓄热式燃烧技术，以及高 风温燃烧技术。为此，根据所了解的情况进行对 比分析。 2 国内蓄热式燃烧技术情况 中国自 20 世纪 80 年代开始有国外译文 介绍，20 世纪 80 年代中后期国内热工界也开 始研究新型蓄热式技术，建立了专门的陶瓷球 蓄热式实验装置。东北大学、北京科技大学、机 械部第五设计研究院、冶金部鞍山热能研究院 等对此技术都有研究，但是工业应用很少。1998 年 9 月萍乡钢铁有限责任公司首次和大连北岛 能源技术有限公司合作采用蓄热式燃烧技术进 行轧钢连续式加热炉燃烧纯高炉煤气技术的开 发研究，并率先在萍钢棒材公司轧钢加热炉上 应用，在国内首次实现了蓄热式技术燃烧高炉
内首次成功地利用该技术 与烧嘴之间的连接管道短而小，燃烧间断时间
燃用低热值的高炉煤气则 短，因此换向时管道内残留煤气损失较少，更有
是萍乡钢铁有限责任公司 利于节能。
1999 年建成的棒材 轧 钢
4.6 维护工作量稍大，但检修时间短，停炉
加热炉，取得了显著的经 时间短。
济效益和社会效益。在此
4.7 对于现在讲品种、讲效益的时代，一个