沃克斯蓄热式技术概述

2.1 沃克斯蓄热式燃烧技术概述

经有关研究发现，对于高温锻造加热炉，燃料供给热量的60～70%被高温烟气带走，实际工件吸收的热量只有5～15%。一般台车式加热炉排烟热损失约占炉子总供热量的65%左右，台车式热处理炉的排烟热损失约占炉子总供热量的50%左右，这就造成炉子热效率不高，能耗大。蓄热式高温空气燃烧技术就是充分利用烟气余热来预热助燃空气，达到余热极限回收的一种最佳燃烧方式。

以前的蓄热室采用传统的格子砖作蓄热体，具有体积庞大、热效率低、热惰性和预热温度波动大、气流流过蓄热体的阻力损失大、蓄热体换向周期长等缺点，因而限制了它在工业炉上的推广使用。

随着硅酸盐材料科学的技术进步，促进了热回收技术的快速发展。新型蓄热室采用热惰性小的蜂窝式陶瓷作为蓄热体，其比表面积高达700m2/m3，比旧式的格子砖要大几百倍，不但极大地提高了传热系数，而且使蓄热室的体积缩到最小。由于蓄热体的快速蓄热和换热能力以及换向控制技术的提高，使得换向时间大大缩短，过去蓄热室换向时间一般为20～30分钟，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3分钟。新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<200︒C，被预热介质的预热温度仅比炉温低100～150︒C。因此，废气余热得到了接近极限的回收，蓄热室的温度效率≥85%，热回收率≥80%。

20世纪90年代以来，国际上在蓄热式燃烧技术的研究和应用方面取得很大进展，并把节能和环保结合起来，称之为“高温空气燃烧（HTAC）技术”。HTAC 技术综合了极限回收余热技术，高风温无焰燃烧技术和无污染低NOx技术；火焰无峰值温度，温度均匀；且燃料在炉内（非烧嘴内部）进行高风温无焰燃烧，燃烧噪声减低，有效地抑制了热力型NOx的生成。其工作原理图如下所示：

状态一，空气到达蓄热室一时，与蓄热室一的蓄热体发生热交换，经过预热的高温空气与燃料共同进入燃烧室燃烧，产生的烟气与蓄热室二的蓄热体发生热交换，将大部分热量留给蓄热体，最后低温烟气经过换向系统（两位四通换向阀），被排烟风机排出。经过一定时间（30～200秒）后，电控系统发出指令，换向系统发出动作，空气、烟气、天然气同时换向，燃烧系统切换到状态二。

状态二，同状态一相似，空气经蓄热室二预热后，与燃料共同进入燃烧室，燃烧产生的烟气同蓄热室一的蓄热体进行热交换后排出。

状态一、状态二交替进行实现蓄热式燃烧。最终排烟温度为150℃以下。 图1、高温空气燃烧（HTAC ）技术原理图

2.2、重庆沃克斯科技开发有限公司发展的数字化蓄热式脉冲燃烧技术

2.2.1、沃克斯数字化蓄热式脉冲燃烧技术特点和对HTAC 技术的贡献

蓄热式燃烧技术已经在各类型连续式加热炉和热处理炉上广泛应用，取得了在节能和环保等方面令人瞩目的成果。日本作为工业化大国，在“东京议定书”签字承诺降低温室气体排放量10％，依靠的就是高温空气燃烧（HTAC ）技术。

特别式针对黑色冶金的连续式加热炉，各国投入了大量的人力和物力，将原来只能被排放掉的热值很低，毒性很大的炼铁的副产品——高炉煤气直接作为人类用于加热炉进行再利用，其对钢铁企业节约能源、增产增效作用非常明显。一般8～12个月可全部回收投资成本。蓄热式燃烧技术在连续式加热炉上的使用已经非常成熟。

国外先进工业炉技术的先进点：

a、燃烧技术和与之相适应控制技术相结合

开发了大量的控制设备、执行器和阀门，将燃烧技术发挥到极致。而且，

每家公司都拥有自己独特都产品。

b、燃烧技术的开发适应工业炉加热工艺和环保的需要

在蓄热式燃气炉的使用过程中，加热到工艺温度是非常容易的事情。但要达到象电炉那样的效果很难，其中包含了复杂的炉压、温度、温度均匀性控制技术和设备。蓄热式燃烧的燃烧方式的局限性，就造成了该技术在间歇式加热炉和中低温炉上使用难以得到推广。

2.2.1.1、间歇式炉的特点

a、炉型较小，且繁杂，热工状态复杂。

b、以分区多，烧嘴多且布置复杂来保证控温精度要求和炉温均匀性要求。

特别是在中温热处理炉体现非常明显。

c、加热工艺过程变化大。因此，燃烧安全性要求非常高。

d、炉底面积小,烧嘴能力相对较大,燃烧组织困难,特别是对于炉温均匀性高

的中、低温热处理炉。

e、投资小，与冶金炉无法比拟，非常需要控制成本。

F、对于连续控制系统，烧嘴的有效调节范围为30～70％，也就是流量计

的有效测量范围和调节阀近似于线性的范围。而对于间歇式炉，加热和保温时的燃耗差别很大，远远超出了流量计的有效测量范围和调节阀近似于线性的范围。从实践中得出，对于全纤间歇蓄热式炉，供给燃烧能力的5％燃料都可以使保温后期的炉温发生跑温。采用连续炉的控制方式无法满足间隙式蓄热炉的控温要求。

2.2.1.2、对于间歇炉，连续加热炉和热处理炉的蓄热式燃烧技术的缺点

a、由于在低温段点火烧嘴不一定能将及时烧嘴点燃,需要设置烘炉烧嘴将

炉温升高至燃料着火点以上才能进行换向，不然就会有燃爆现象的发

生，危及人身安全。因此综合节能效果不佳。

b、连续式炉烧嘴，一般用于较宽的冶金炉，用于较窄的间歇式工业炉。

很容易造成蓄热体烧毁和堵塞。

c、连续式加热炉的供热能力变化较小，烧嘴的可调范围小。而间歇式炉，

燃烧供热能力变化很大，可以达到0.5/10，超过了连续炉的调节范围。

因此采用常规连续炉的烧嘴和控制方式难以满足间歇式炉的要求。

d、为满足炉温均匀性和控温精度的要求，常常将较小的炉膛分为几个区，

采用连续炉的控制方式，首先是难以控制，其次是成本太高。

e、在蓄热式连续式加热炉上，炉压控制也是一个很大的问题。炉压控

制是每年全国热工会议重点反映和讨论的问题。对于炉门和炉体密封面

较大的间歇式炉来说炉压大炉门就会冒火，这对炉门和炉门框以及台车

护板和沙封的寿命是致命的，势必造成经常性的维修和停产。一般情况

下，蓄热式连续式加热炉都配置砖制烟囱来解决炉压大的问题。