蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用
新型蓄热式烧嘴在轧钢加热炉上的应用及改进
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍｅａｌ ｒ ｙ ｈｎ ｏｇ ｔｌ ｇ ｕ
Ｖｏ ．４ Ｎｏ １ １３ ． Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ ２ ｂ ｕ ｒ ０１
臣霹
王 安龙 ， 长生 王
（ 山东石横特钢集团有限公 司 轧钢厂 ， 山东 肥城 ２ １ １ ） ７ ６ ２
并 以一 定 角 度相 交 。烧 嘴砖 镶 嵌 在炉 墙 内且 与炉
膛 内壁平 齐 ， 煤气 喷 口和空 气喷 口均 为成一 定 角度
的大扁 口设计。蓄热体布置形式为烧嘴内部前端 １
排挡砖 ， 后端 ６ 排方 孔蜂窝体 。 蓄 热 烧 嘴 内蓄 热 体 体 积 小 且 有 效 利 用 率 低 ， 空、 煤气 预热 温度 降低 ， 烟温度 升 高 ， 常 出现超 排 经 温报 警 现象 。蓄 热能力 的不 足造 成加 热能 力不 足 ，
耐 材 内衬 半 内置 于炉墙 耐火 层 内 ， 嘴砖 紧贴烧 嘴 烧
质量下降等问题 。高线加热炉与一棒加热 炉情况
相 似 ， 是 由于 高线 车 间机 时产 量 较低 ， 热能 力 只 加
不足 的矛盾不 突 出。
一
棒、 高线加热炉蓄热烧嘴最初采用的均为半
内置组合 式烧 嘴结 构 ， 空 、 其 煤气 喷 口为上下 组 合 ，
新型蓄热式烧 嘴在轧钢加热炉上的应 用及 改进
摘 要 ： 新型 蓄热式 烧嘴增大 了蓄热体换热 面积 ， 采用了多孔射流板技术并在烧 嘴入 口增设 了导流板 ， 石横特钢 加热炉应 用这种烧 嘴 ， 技术 经济指标 大幅度提升 ， 主要 加热能力提高 ２ ％～ ３ 燃料消耗降低 １％～１％。通过对烧嘴结构的进一 ７ ３ ％， ３ ４
蓄热燃烧技术在马钢重机台车式加热炉上的应用分析
同时， 炉膛 内燃烧后 的高温烟气进入右侧蓄热室 ， 将热量 传递 给蓄 热 体 ， 温度 迅速 下 降到 １０ ５ｏ Ｃ以
下 ， 后经 换 向阀 进 人 排 烟 系 统 。一 段 时 间 （ 然 即换 向 系统 间隔 时 间 ， 于换 向周 期 的一半 ） 等 之后 ， 向 换 阀动作 ， 入 Ｂ状 态 ， 气 进 入 右 侧 蓄 热 室 ， 气 进 空 烟
两种状态下交替工作 ， 达到炉内稳定燃烧的效果 。
蓄热 体 一般 采用 小球 和蜂 窝体 （ 图 ２两 种 如 ）
Ｂ 态 状
从 ２ ０世纪 ９ Ｏ年代 开 始 ， 国蓄 热燃 烧 技术 得 我
到 了快 速 发 展 ， 日臻 成 熟 。 由于 陶 瓷 材 料 的发 并
热至 ８０ １０ ０ ～１０ ℃高温 的同时 ， 合理组织 燃料与助
燃 空气 进 入炉 膛 的角 度 、 置及 流 量 配 置 等 ， 燃 位 使
料 与空 气合 理 混合 并 达 到充分 燃 烧 ， 空燃 比可 以控
７ ％的烟气进行余热回改 ， ０ 其它 的要经尾 部烟道直
接 排 出 ， 以热效 率 相对 要 低 。 所
蓄热 燃 烧技 术原 理 如 图 １ 所示 。 蓄热 室／ 嘴成 对 布置 ， Ａ状 态 ， 鼓 风 机 出 烧 在 从
来 的常温空气 由换 向阀切换进左侧蓄热室 ， 在其 自 下而上流过蓄热体时被预热 ， 在极短时间内从常温 加热到接近炉膛温度（ 此时蓄热体被冷却）被加热 ， 的高温热空气进入炉膛后 ， 卷吸周围炉内的烟气形
Ｖ １１ ０． ８
Ａｌ ．２ ０ 唱 ０８
蓄 热燃 烧 技 术 在 马钢 重 机 台车 式 加 热 炉 上 的应 用分 析
魏 廷 智
组合式蓄热式烧嘴燃烧技术在线材加热炉的应用
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
蓄热式加热炉自动化控制与应用
正常、 仪表气源压力正常、 冷却水压力正常、 电气 系统正常等条件满足要求后 ， 才允许开炉 ； 当开炉
条件的任何一条不满足时 ， 发出停炉信号 ， 系统 自 锁 。在 紧 急情况 下也 可 以人为手 动停 炉 。 在整个系统控制过程中 ， 分为两种方式 ：手 动控制和 自动控制。当系统处于手动控制时，可 由操作者人为调节空煤气流量来控制炉温。当系 统处于 自动控制时 ，不需要操作者操作 ，而是按
Ｙｕ Ｄｅ ｇ ｅ ｎｋ
（ ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎ ｒｙＳ ｉ ｃ Ｓ ａ ｇ ａ Ｃ ｄｅＥ ｖ ｏ ｍｅｔ ｅｇ ｃ ｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ，Ｌ ｄ ） ｒ Ｅ ｅ ｅｈ ｏｏ ｙＣ ． ｔ ．
Ａｂｔａ ｔ Ｔｈ ｏｓｉ ｔ ｎ ｐ ｎ ｉｌ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｄｆｃ ｏ ｈ ｕｏ ｔ ｏ ｔｏ ｙｔ￣ ｒ — ｓ ｃ ｒ ｅｏｎ ｔ ｕｉ ， ｒ ｃｐｅａ ｄ ａ ｐｉ ｔ ｅ￣ ｆｔｅａ ｔｍａｉ ｏｎ ｒｌ ｓｅｎ ａｅｉ ｔ ｏ ｉ ｃ ｏ ｃ ｓ ｎ ｔｏ ｕ ｅｌ ｒ ｆ ｎ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｅｈ ａｉｇｆｒａ ｅｉ ｈ ｔ ｒ ｒ ｆＸｉｇ ａ ｉ ＆ ｓｅｌｃｍｐ — ｒｄ ｃｔ ｂ ｅ ｙｏ ｅ ｅ ｅａｉ ｅｔ ｕ ｎ ｃ ｔ ｅ４ｈ ｗｉ ｗｏｋ ｏ ｎ ｔｉｍｎ ｉ ｌ ｖ ｎ ｎ ｅ ｔｅ ｏ ａ ｎ ，ｃ ｍｂｎｎ ｔ ｈ ｕｏ ｔ ￣ｉｎｎ ｉ ｓ ｙ ｏ ｉｉｇｗｉ ｔｅａ ｔｍ ｉ ｄ ｇ ｉｇ ｃ ｃ ． ｈ ａ ｃ ｒ
此时近似为比例调节 。为克服被控制对象的延迟 及惯性 ，采用炉温预测信号为主反馈信号，预测 炉温的变化方向和大小 ，实现超前调节 ， 使系统
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
ＳＨＡＮ ＧＨＡＩ ＥＮＥＲＧＹ ｃＯ ＮＳＥ
删
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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-换热联用式加热炉的应用分析
提高，从热工方面则是指热负荷的增大 ，即单位 时间供入炉内燃料量的增加。在保证蓄热效果 的 前提下 ，烟气量增加要求蓄热室的换热面积也相
３ ．东北大学 ，４ ．中冶京诚 （ 秦皇 岛） 工程 技术有 限公 司 ）
摘 要 蓄热式燃烧技术应用于大型轧钢加热炉存在蓄热室扩容困难 、炉压较高且 波动频 繁、
气体阻力损失大 、换 向阀寿命 短等问题 ，蓄热 一 热联 用式加热炉将蓄热和换热两 种余 热 回 换
收技术相结合 ，兼有热 回收率高、燃料适 用范围广 、操作灵 活、工况稳定等特 点；还 分析 了
不 同烧 嘴 布 置 方 案 的优 缺 点 及适 用场 合 。
关键词 轧钢加热炉
大型化
蓄热式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
换热式
蜂窝体
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ ｒ ｈ ａ ｅ ｔｎｇ ｆ ｒ ａ ｅ ａ ｙ ｉ ｎ ａ ｌｃ ｔｏ ｆｒ ｇ ｎ ｒ ｔｖ － ｅ ｅ ｔｈ ａ ｉ ｕ ｎ ｃ
Ｊ ｅ ｇｕ Ｘ ｅ Ｇｕ ｗ ｉ Ｓ ｎ Ｗ ｅ ｚ ｕ Ｓ ｎ Ｗ ｅ ｑ ａ ｇ Ｌ ｏ ｕ ｉ Ｆ ｎ ｒｉ ａ ｉ ｏ ｅ ｕ ｎｈ ｏ ｕ ｎ ｉ ’ ｎ ｉ ｙ Ｂ
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２． ｉ ｏ ｔｅ ｓ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＴｈ ｒ — ｎ ｒ ｙ Ｃｏ Ｓ ｎ ｓｅ ｌＡｎ ｈａ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｅ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｅ ｇ ．， Ｌｄ．， ｕ ｔ
３ Ｎｏ ｔ ｅ ｓｅ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｒｈ ａ ｔ ｒ ｉｅ ｔ ｓ ｙ，
轧 钢加热炉 大型化 既是我 国钢 铁行业发 展 的 必然 趋 势 ０ ，也 是 冶 金 工 艺 流 程 的 客 观 要 求 。
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
蓄热式天然气燃烧在钢板坯加热炉中的应用
且还 可使用热脏煤气 、 劣质柴油 、重油 、 渣油或焦油 ，扩 大 了 Ｈ ＡＣ 的应用范围，减去 了燃料切换 设备，它不仅 Ｔ 节 能而且有利于环 保 。作为最具竞争 力的第三代 Ｈ ＡＣ Ｔ 技术 已成 为我 国开展 Ｈ Ａ 推广应 用的标杆 ，其 先进性 ＴＣ 在得 到国 内用 户认 可的 同时，其性价 比的优势 已经在 国 际市场上得 以体 现并已实现出 口。 第三代 ＨＴ Ｃ 技术的基本原理是 ：从鼓风机 出来的 Ａ 常温空气 由换 向阀切换 进入蓄 热式烧 嘴 Ｂ后被嘴 内蓄热 体 （ 陶瓷球或蜂窝体 ）加热，在极 短时间 内常温 空气被 加 热到接近炉 内温度 （ 一般 比炉温低 ５ Ｏ～ １ ０℃） ０ ，被 加 热的高 温空气进入炉膛 后，卷 吸周围烟气形成 一股 含 氧量 低于 ２％的稀薄贫氧高 温气流， 同时往稀薄 高温空 １ 气 附近注入燃料 （ 燃油或燃气 ） 燃料在贫氧 （％－ ２ ％） ， ２ － ０ － 状态 下实现燃烧 。与此 同时，炉 膛 内燃烧 后的烟气经另 个蓄热式烧 嘴 Ａ 排 出。炉膛 内高温 热烟 气通过蓄 热式 烧 嘴 Ａ 时，将 热储存在蓄热体 内，然后 以低于 １０℃的 ５ 温度经过 换 向阀 、引风机排人大 气。换 向阀 以一定的频 率 （ 通常换 向周期为 ３ Ｏ～ ２ ０Ｓ ０ ）进行切换 ，使两个 蓄 热式烧嘴分别处于蓄热与放热的交替工作状态 。 第 三代 Ｈ Ａ Ｔ Ｃ技术 的特点是 ： （ ）蓄 热体传热速度快 ，蓄热 能力强 ，切换 时间短 ， １ 动态换 热好 ，压 力损失少。 （ ）进入炉 内的空气和燃 气气流速度 快，炉 内燃 料 ２
ａ ｌ ａ ｂ ｉｕ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖ ｎ ｓ ｌ ｒ ａｎ ｄ ｓｗｅ ｌ ｓｏ ｖ ｏ ｓｅ ｅ ｇ ａ ｉ ｇｒ ｕ ｔ ａ ｅｇ ｉ ｅ ． ｅ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｔ ｇ ｆ ｒ ａ ｅ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅｃ ｍｂ ｓｉｎ ｎ ｔ ｒ ｌ ａ ｙｗｏ ｄ ：ｈ ａｉ ｕ ｎ ｃ ； ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｏ ｕ ｔ ； ａｕ ａ ｓ ｎ ｖ ｏ ｇ
蓄热式燃烧技术在唐钢二高线步进梁式加热炉的应用
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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
蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析
管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要：当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉，与其他类型加热炉相比，三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀，温度可控，余热可回收，废气排放量低、燃料选择面广等优点，适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料，并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料，既保证了加热质量，有效降低钢坯的氧化烧损，又实现了节能减排，降本创效，受到了国内许多钢厂的青睐。
本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理，并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。
蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益，更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。
关键词：蓄热式加热炉；蓄热燃烧；蓄热体；技术应用；节能；环保；操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年，生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等，为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳，河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉，自投产以来，本加热炉生产运行安全稳定，有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气，加热质量指标优良，生产运行成本低，节能环保，但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题，这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。
下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。
2 蓄热式加热炉首先，对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍，蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。
实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。
新型蓄热式燃烧系统在某钢厂加热炉中的应用
上 ， 以大 大 降低 燃 料 消 耗。设 计 单 位 热 耗 取 可
１ １ Ｊｔ 。 ． ３Ｇ ／ 坯
６ ０ ７０ ７０ ８ ０ ７ ０ ８０ ７０ ８０ ０ ０ ０ ５ ０ ５ ０ ５ ３０ ４０ ４０ ５ ５ ９ ０ ９ ０ ４０ ５０ ６ ｏ ２ ０ ９０ ９０ ４０ ５ ５ ２ ０ １０ ９ ２ Ｉ． ． １２ ２ ． ８８ ２ ． ８８ ２ ２
蓄 热式烧 嘴 蓄热 式燃烧 系统 换 向 阀 排 烟装置
点做 了详细说 明 ， 为成 功 范例 ， 做 值得 广 泛推 广。
关键 词 ： 热 炉 加
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｗ－ｙ ｅ Ｒｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ Ｃｏ ｕ ｔ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｈ ａ ｉ ｇ Ｆ ｒ ａ ｅ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｎｅ ｔ ｐ ｇ ｎ ｒ ｔｖ ｍｂ ｓｉ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｅ Ｈｅ ｔｎ ｕ ｎ ｃ ｃ ｏ
ｌ 引言
某钢厂加热炉炉型为端进端 出步进梁式加热 炉， 炉内单（ 排布料 ， 了满足各种长度规格钢 双） 为
坯 的支撑 和输送 ， 置 ４根活 动梁 和 ４根 固定 梁 （ 设 均 热段 ５根 ） 炉 子 两 侧 安 装 空 气 预 热 的 蓄 热 式 烧 。
烟气 生成量 ：７０ ｍ ／ ７４０Ｎ ｈ
依据特殊 钢种 的加热要求 ，加热 炉分均热段 上、均热段下 、 第一加热段上 、 第一加热段下、第 二加热段和第三加热段六个供热段。通过设定各段 的温度和控制燃料供给量完成钢坯加热过程 ，使出 炉 坯料 达到 轧制工 艺对 温度 、温差 的要求 。全 部采
高效蓄热燃烧技术在轧钢加热炉中的应用及发展
面 推 行 高 效 、 洁 生 产 技 术 。 而 高 效 蓄 热 技 术 （ 称 ＨＴＡ 清 简 Ｃ）
是 目前 世 界 上 先 进 的燃 烧 技 术 ， 以 从 根 本 上 提 高 企 业 能 源 可 利 用 率 ， 低 热 值 煤 气 进 行 合 理 利 用 ， 大 限 度 地 减 少 污 染 对 最 排 放 ， 很 好 的解 决 燃 油 炉 成 本 高 、 煤 炉 污 染 重 的 难 题 。 能 燃
一
２ 高 效 蓄 热 燃 烧 的 工 作 原 理
个 Ｒ ＣＢ单 元 至 少 由 一 对 烧 咀 、 热 体 和 一 套 气 体 切 蓄
和 Ｎ Ｏ 的 排 放 量 ， 利 环 境 保 护 。因 此 这 项 技 术 在 国 际 上 被 有 称为 ２ １世 纪 的 关 键 技 术 之 一 。 新 型 蓄热 式 炉 的工 作 原 理 与 传 统 的蓄 热 式 热 风 炉 、 平
２ Ｏ世 纪 ９ Ｏ年 代 以 来 ， 、 、 等 国 在 蓄 热 式 燃 烧 技 术 欧 美 日
开 发 和 应 用 方 面 取 得 了 很 大 进 展 ， 节 能 和 环 保 有 机 地 结 合 把
ｌ 高 效 蓄 热 燃 烧 技 术 的 发 展 过 程
１８ ２年 英 国 的 Ｈｏ ｗｏ ｋ Ｄ ｖ ｌｐ ｎ 公 司 和 Ｂ ｉ ｓ ． ９ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｒｉ ｔｔ
高效 蓄热技 术的 原 理及 其 在 轧钢 加 热 炉 中的 应 用技 术进 行 了阐述 ， 轧 钢 加 热 炉 高效 蓄热 式 改 造提 出 对
了方 向。
关 键 词 ： 热 炉 ； 能 ； 热 燃 烧 加 节 蓄 中图分 类号 ： ＴＧ３ ３ ３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
国内加热炉蓄热式燃烧系统分析
蓄热 式燃 烧技术 在轧钢 厂加热 炉上 已经应用
由表 １ 以看 出 ，“ 嘴式 ” 蓄 热燃 烧 系统 可 烧
了十多 年 ，蓄 热 式 燃 烧 系统 也 经 历 了从 早 期 的 “ 道式 ” 到 目前 的 “ 嘴式 ” 通 烧 。早 期 的 蓄热 式
具有 “ 通道式 ” 蓄 热 燃 烧 系统 无 法 比拟 的 优越 性 ，故而 “ 道式 ” 蓄热燃 烧系 统被 “ 嘴式 ” 通 烧
“ 嘴式 ” 蓄热燃 烧 系统根 据 换 向 系统 的 型 烧
式分 为 ：半 集 中换 向系统 、全分散 换 向系统 、大
分散 小集 中换 向系统 。 （ ） 半 集 中换 向 系 统 ，是 指加 热 炉 分 两 段 １ 或 多段供 热 ，每段 的空气／ 烟气 系统和煤 气／ 气 烟
和全分散换向系统的融合。不同换 向系统的比较
这 导致能 量 损 失 ，而 裂 解 产 生 的大 量 的 Ｃ又 加
不同可 以分 为：空煤气 双蓄热 、空气单蓄热两 种。 （ ）空煤 气双 蓄热 １ ’ ．
空 煤气 双蓄 热是 国 内用得 较 多 的蓄热 方 式 ， 空 煤气 在各 自的喷 嘴 内能 预热 到 ９Ｏ 以上 。空 Ｏ℃ 煤 气双 蓄热燃 烧 系统 多用 于燃 料为低 热值煤气 的
冶 金
能
源
Ｖ０ ． Ｎｏ ２ １２９ ．
Ｍ ａ ． ０ｌ ｒ２ Ｏ
ＥＮＥＲＧＹ Ｆ０Ｒ ＥＴＡＬＬ Ｍ ＵＲＧＩ ＣＡＬ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
国 内加 热 炉 蓄 热 式 燃 烧 系统 分 析
朱 理 朱 宗铭
（ 中冶华天 工程技术 有限公 司 ）
摘 要 介绍了国内加热炉常用 的几种蓄热式燃烧系统 ， 并分析 了各蓄热式燃烧系统的优缺点。
蓄热式燃烧技术在中型厂加热炉上的应用
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
维普资讯
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 。
蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析_罗国民
蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析罗国民1,温志红2,张少忠2,苍大强3(1.广东松山职业技术学院,广东曲江512126;2.广东韶关钢铁集团有限公司,广东曲江512122;3.北京科技大学,北京100083)摘要:对蓄热式燃烧技术在不同工业炉上的应用进行了分析,介绍了蓄热式轧钢加热炉的几种应用形式及其优缺点,指出了目前应用中存在的一些问题,同时提供了优化设计的一些建议。
关键词:蓄热式;高温空气燃烧;工业炉;应用中图分类号:T F066.2+5;T K11+5 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2005)04-0033-031引言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200～1300m2/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%～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500～600℃,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(H TAC)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。
至2002年已投产各种蓄热式工业炉50多台。
本文通过对目前应用情况的分析,为使用者提供一些参考。
2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。
蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用
摘
要 ：为 进 一 步 挖 掘 节 能 潜 力 ， 降 低 燃 耗 ，提 高 加 热 炉 能 力 ， 承 钢 连 轧 厂 加 热 炉 进 行 了 大 规 模 改 造 。 介
绍 了 承 钢 加 热 炉 蓄 热 式 改 造 方 案 及 其 应 用 效 果 ， 改 造 后 加 热 炉 能 力 由 ８ ｔｈ提 高 至 １ ０／ ， 单 耗 由 ２ ５ ／ ０／ ２ ｔｈ ０ ｍ ｔ
５ ０ ０ ７０ ５
里
３ ０ ０ ４ ０ ５
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需 啦
（ ）开 坯 机成 型 孔平 均翼 缘厚 度 设 计 ２ 根 据 成 型孔 轧件 腹 板厚 度 及 万能 区域 腹板 翼 缘 延伸 关 系 ，确 定开 坯机 成型 孔平 均 翼缘 厚 度及
万能 区域 腹 板翼 缘 延 伸关 系 ：
成 品材 深度 与 开 坯机 成 型 孔 槽 深 度 之 差 为 ０
～
开坯机 成型孔 翼缘厚 度／ 开坯机 成 型孔 腹板 厚
度 ：成品翼缘 厚度／ 成品腹板厚度 ＝０９ ．：。 ．～１５ １ 对 于 成 品轧 件翼 缘 宽度 较 宽 ，需 要在 万 能 区
ｆ ｒ ｅ ｎ Ｃｈ ｎ ｄ ｒ ｎ ａ ｄ Ｓｔ ｅ ｏ ｍ ｄ ｉ ｅ ｇ ｅＩｏ ｎ ｅｌ Ｃｏ． Ｌ ｄ． ｅ ｒ ｆ ｒ ａ ｉｎ ｓ ｈ ｍ ｅｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． ｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｔ ｅ ｈ ａ ｉ ｂ ｌ ｙ ， ｔ Ｔｈ ｅ ｏ ｍ ｔ ｃ ｅ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ Ａｓｔ ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｕｔ ， ｈ ｅ ｔ ｏ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ａ ｉｔ ｉ ｗａ ｎ ｒ ａ ｅ ｒ ｍ ０ ｔ ２０ ／ｈ ｓ ｅ ｉｉ ｏ ｓ ｍ ｐ ｉ ｎ ｒ ｕ ｅ ｒ ｍ ０ ｏ １ ５ ／ ． ｓ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｆｏ ８ ｏ １ ｔ ， ｐ ｃｆｃ ｃ ｎ ｕ ｔ ｅ ｃ ｆｏ ２ ５ ｔ ３ ｍ ｔ ｏ ｄ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ：ｈ ｔ ｇ ｆ ｒ ａ ｅ ｒ ｃ ｖ ｒ ｕ ｎａ ｅ ｂ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｎ ｅ ｉ ｕ ｎ ｃ ； ｅ ｏ ｅ ｙ ｆ ｒ ｃ ； ｕ ｎｉ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｇ
2种不同换向方式的蓄热式燃烧技术在宽厚板蓄热式加热炉中的应用
以提升 蓄热式燃烧技术 的应用水平 。 关键词 蓄热式加热炉 烧 嘴 换 向阀 集 中换 向方式 分散换 向方式
Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒｅ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｃｏ ｍｂ ｕｓ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗｉ ｔ ｈ Ｔｗｏ
ｅ ｎ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ａ ｉ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ ｖ ｌｖ ａ ｅ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｂ ｕ ｒ ｎ ｅ ｒ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｓ ｅ ｐ ｒａ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｌ ｙ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｓ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｎａ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ
Ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｗａ ｙ ｓ ｏ ｎ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ Ｒｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ
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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。
蓄热室后端的气室，是气体进出蓄热室的缓冲区域，对流体分布有重要
作用，气室过小易造成气体偏流，通过在气室设置导流板，可以让气体均匀进入
蜂窝体，实现气体的均衡受热。
蓄热式烧嘴有两种常用的结构形式：分体式和整体式。
分体式是将蓄热箱与喷嘴分开制造，独立成型，在施工现场组合安装。
由于
蓄热箱与喷嘴分开制造，可以根据其所在部位的热工特点，选择不同的耐火材料。
蓄热箱内壁需要保温、隔热效果好，可以选用轻质或半轻质的浇注料；喷嘴部分
要求有较好的耐高温性能，耐气流的冲刷磨损，可以选用重质的浇注料，并在使
用前进行高温烘烤，以达到更高的使用寿命。
但在现场组装时，施工工序相对复杂。
在加热炉使用后期，炉墙浇注体老化后，易产生不规则裂纹，煤气、空气很
可能通过蓄热箱与喷嘴之间的缝隙，顺着炉墙裂纹窜火、窜气。
整体式是将蓄热箱与喷嘴一体化成型，对模具制造精度要求很高。
整体蓄热
式烧嘴如图1所示：
图1：整体蓄热式烧嘴示意图
在制造过程中，喷嘴和蓄热箱部分也可以使用不同的耐火材料，施工工序相
对细致。
在安装过程中，整体式蓄热烧嘴可以通过吊车一次安装到位，施工方便。
在加热炉生产过程中，由于其一体化成型的特点，克服了窜火、窜气的缺陷。
因
此，整体式蓄热烧嘴越来越受到重视，在本次加热炉的设计过程中，采用了整体式。
从后期的使用情况来看，效果非常好，没有出现窜火、窜气的现象。
四、蓄热式烧嘴的火焰组织
煤气蓄热箱和空气蓄热箱有两种组合形式，左右组合和上下组合，两种不同的蓄热箱组合方式产生了两种不同的火焰组织方式。
上下组合式蓄热烧嘴，一般煤气蓄热箱靠近钢坯，空气蓄热箱靠近炉顶或炉底。
具体方式为，炉墙上部的烧嘴，煤气在下，空气在上；炉墙下部的烧嘴，煤气在上，空气在下，如图2所示。
这种组合型式使得煤气与空气喷出后以垂直方向的夹角相交，形成垂直交叉的火焰形状。
由于煤气与空气通过蓄热室预热后，温度可达1000℃，交叉混合后迅速向整个炉膛扩散燃烧。
图2：上下组合式蓄热烧嘴
左右组合式蓄热烧嘴，煤气蓄热箱和空气蓄热箱在水平方向上呈左右结构，如图3所示。
图3：左右组合式蓄热烧嘴
当煤气和空气分别从各自的喷口流出后，以水平方向的夹角相交，形成水平
交叉的火焰形状。
如图4所示。
图4：烧嘴布置示意图
选用上下组合式蓄热烧嘴的用户，一般认为煤气贴近钢坯表面，可以在钢坯
表面形成还原气氛，能减少氧化烧损。
但上下组合与左右组合相比，在同等炉长
的情况下，为确保相同的加热能力，上下组合需要更高的炉高，才能达到安装尺
寸上的要求。
炉膛过高反过来又会降低炉膛的容积热强度，影响烟气、炉顶对钢
坯的辐射加热强度，延长了加热时间，而延长加热时间会导致氧化烧损增加。
因
为影响钢坯氧化烧损的因素除了炉内气氛（如O2、H2O、CO2、SO2等氧化介质），
还有钢坯温度、在炉时间、钢本身的化学成分等诸多因素。
从两种组合型式在国
内的运用实践来看，因为氧化烧损的复杂性，导致这两种型式的实际效果无法进
行简单而有效的比较。
在本次设计选型中，我们选用了左右组合式蓄热烧嘴，炉膛上部高度为
1550mm,炉膛下部高度为1900mm，如图5所示。
在适应蓄热箱的安装高度的同时，炉膛在总体高度上尽量做到了结构紧凑。
图5：加热炉横断面图
在炉膛高度相同的情况下，左右组合式的蓄热能力及供热能力优于上下组合式。
如图2所示，当蓄热箱内空尺寸为820×920mm时，由于蓄热箱内蜂窝体安
装间隙的存在，蜂窝体的实际安装尺寸为800×900mm。
如果在炉膛高度不变的情
况下，将其转换成上下组合式，由于空、煤气蓄热箱内壁的耐火内衬至少有
100mm的厚度，一组空、煤气蓄热箱内能安装的蜂窝体总量减少2排，而原蓄热
箱可安装9排。
可见，其蓄热能力减少2/9=22%。
左右组合式蓄热烧嘴克服了上
下组合式的“皮多馅少”的缺陷，在同等炉膛尺寸的条件下，有更强的蓄热能力
及供热能力。
五、蓄热箱与换向阀的优化布置
为了简化蓄热箱与换向阀之间的支管道，我们在设计中运用了新型的蓄热箱
布置结构，将上排蓄热箱和下排蓄热箱错位布置。
错位的水平距离为半个蓄热箱
的宽度，让安装在炉顶的三通换向阀与下排蓄热箱在一条垂线上，如图6所示。
图6：蓄热箱的错位布置图
这种布局让换向阀与下排蓄热箱之间的煤气支管直通相连，并且煤气支管正
好穿过上排两个蓄热箱之间的空隙。
其优点不仅仅是管道布局的简洁美观，管阻
更小，更重要的是，这种布局使得煤气换向阀与煤气蓄热箱之间的管道距离最短。
当换向阀由输送煤气状态转换为排烟状态时，这段支管中的煤气会通过引风机吸走，排出烟囱，形成燃料的浪费。
所以，这段管道越短，因换向导致的煤气浪费
越小。
为简化炉顶的四根主管道的布置，腾出炉顶空间，改善炉顶的空气流通环境，改善炉顶钢梁、吊挂件的散热条件，保持炉顶大梁的刚度，并便于炉顶设备及耐
材的检修、维护，我们将三通换向阀设计为“T型”连接方式。
图7：换向阀的T型连接
如图7所示，煤气主管与煤烟主管分别安排在T型三通换向阀的两边，通过短管直接与煤气主管、煤烟主管相连。
与其它方式相比，这种设计需要的连接支管更短。
另外，将空烟、煤烟主管安排在炉子两侧的操作平台的外边沿，通风条件好，有利于排烟管的散热，保持管道的刚度。
由图7可以看出，炉顶除了在靠近两侧有空气主管的遮挡外，其它大部分区域都没有管道的直接遮挡。
六、使用效果及结语
该加热炉投产后，生产顺利，产能及其它各项技术指标都达到了预期目标。
蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用，使得低热值的高炉煤气实现了稳定的燃烧。
在高炉煤气双蓄热加热炉的设计过程中，通过对核心部件的优化设计，改善了加热炉的使用效果：
1)整体蓄热式烧嘴克服了窜火、窜气的缺陷，在实践中效果很好。
2)左右组合式蓄热烧嘴与上下组合式相比，在同等炉膛尺寸条件下，有更强的蓄热能力及供热能力。
3)通过对上排蓄热箱与下排蓄热箱的错位布置，缩短了煤气支管的长度，减少了因换向周期导致的煤气浪费。
4)三通换向阀的T型连接方式，简化了炉顶的主管道布局，改善了炉顶的空气流通环境及操作空间。