高温空气燃烧技术的节能、环保效益
国际高温空气燃烧技术现状及发展
国际高温空气燃烧技术现状及发展
随着全球能源需求的不断增长，传统的化石燃料已经无法满足人们的需求。
因此，人们开始寻找新的能源替代品，其中高温空气燃烧技术成为了一个备受关注的领域。
本文将介绍国际高温空气燃烧技术的现状及发展。
高温空气燃烧技术是一种新型的燃烧技术，它利用高温空气代替传统的空气作为氧化剂，从而实现更高效的燃烧过程。
这种技术可以应用于各种领域，包括工业、交通、能源等。
目前，国际上已经有许多公司和研究机构在开展高温空气燃烧技术的研究和应用。
在工业领域，高温空气燃烧技术可以用于炉膛燃烧、烟气净化等方面。
例如，日本的三菱重工业公司已经成功开发出了一种高温空气燃烧锅炉，可以将燃料的燃烧效率提高到90%以上。
在交通领域，高温空气燃烧技术可以用于发动机燃烧，从而提高燃油的利用率。
美国的通用汽车公司已经在其柴油发动机中应用了高温空气燃烧技术，取得了良好的效果。
在能源领域，高温空气燃烧技术可以用于太阳能、风能等可再生能源的储存和利用。
例如，德国的太阳能热发电站就采用了高温空气燃烧技术，将太阳能转化为热能，再利用高温空气燃烧发电。
虽然高温空气燃烧技术在各个领域都有广泛的应用前景，但是目前
仍然存在一些技术难题需要解决。
例如，高温空气燃烧过程中会产生大量的氮氧化物和二氧化碳等有害物质，需要进行有效的净化处理。
此外，高温空气燃烧技术的成本也比传统的燃烧技术高，需要进一步降低成本。
高温空气燃烧技术是一种具有广泛应用前景的新型燃烧技术。
随着技术的不断发展和完善，相信它将会在各个领域发挥越来越重要的作用。
高温空气燃烧技术(HTAC)
高温空气燃烧技术(HT AC)高温空气燃烧技术(H i ghTempe r a t u r e A i rCombus-t i o n [?] 简称H T A C)是近年来在国内外普遍推广应用的一种全新燃烧技术，该技术的主要特征是：(1)采用蓄热室式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热；(2)将燃烧空气预热至8 0 0 - 1 2 0 0伺以上的温度水平，形成与传统火焰(诸如扩散火焰与预混火焰等)迥然不同的新型火焰类型，创造出炉内优良的温度场分布；(3)通过组织低氧或贫氧状态下的燃烧，不仅避免了通常情况下，高温热力氮氧化物NO x 的大量生成，而且在此基础上，进一步大大降低了NO x生成与排放。
因此，这项技术在实际应用中，产生了显著的经济效益和环保效益。
(I )HT A C是一种极限烟气余热回收技术由于一般工业炉窑的排烟热损失占燃烧总热量的3 0%〜8 0 %,所以提高工业炉窑热效率的最佳途径就是最大限度地降低排烟温度。
在过去，烟气余热回收的主要手段是利用换热器，但换热器回收的烟气余热有限，以冶金企业为例，带普通换热器的轧钢加热炉排烟温度在3 0 0 °C- 4 0 0 °C,小型热处理炉的排烟温度可以高过5 0 0 °C- 6 0 0 °C,而钢包烘烤时烟气的排出温度竟高达1 0 0 0 °C以上。
而在HT AC中，高温烟气与蓄热体换热后，可将排烟温度降至1 5 0 °C以下(理论上可以低于1 0 0 °C甚至接近常温)，这样可将烟气带走的热量以接近完全的程度回收回来，窑炉热效率至少可提高1 0 %〜3 0 %，该技术被认为是节能技术中的一个重大突破。
从节能的角度来看，HTAC技术在我国具有巨大的市场潜力。
我国工业炉窑是耗能大户，而且炉窑的热效率低，平均热效率只有15%,差的只有5%〜6 %，与发达国家相比(例如日本工业炉的平均热效率为3 0%〜4 0 %),差距很大。
高温空气燃烧技术
现代制造业的节能环保关键技术——高温空气燃烧技术简述了高温空气燃烧技术的原理及技术特性，重点论述了国内制造业领域高温空气燃烧技术研究开发的市场前景。
同时介绍了国内外该技术的开发与应用进展。
研究和实践表明，大力推广和应用高温空气燃烧技术势在必行，并将为我国现代制造业带来巨大的经济效益和社会效益。
关键词:制造业,节能环保,高温空气燃烧技术,市场前景 1 前...摘要:目前全球90%的工业燃料来自于化石燃料（石油、天然气、煤炭），热工设备消耗工业燃料的主要用户，本文论述了目前内外热工设备热效率低下、污染物排放严重的原因。
简述了高温空气燃烧技术的原理及技术特性，重点论述了国内制造业领域高温空气燃烧技术研究开发的市场前景。
同时介绍了国内外该技术的开发与应用进展。
研究和实践表明，大力推广和应用高温空气燃烧技术势在必行，并将为我国现代制造业带来巨大的经济效益和社会效益。
关键词:制造业,节能环保,高温空气燃烧技术,市场前景1 前言目前全球90%的工业燃料来自于化石燃料（石油、天然气、煤炭），种形势在今后20年内将不会有大的改变。
而石油和天然气的储量主要集中在中东地区。
一些经济发达国家清楚地认识到，其经济的发展在很大程度上依赖于能源，为了减少在能源上对别国的过分依赖，节能作为一项切实可行的技术措施，受到各国政府的普遍重视。
同时降低燃料消耗及有害气体的排放，是保护环境，实现可持续发展的必然要求。
热工设备是消耗工业燃料的主要用户，中国主要的热工设备是各行各业的各种工业炉窑及热水、蒸气、发电锅炉。
上海是我国工业技术总体水平比较先进的城市，表1示出了5年前上海市典型工业炉窑热效率的调查结果，其平均热效率为22.9%，其产品平均能源消耗比日本等发达国家高出30%左右，这些热工设备燃烧后烟气所带走的热损失是热效率不高的主要原因。
因此使用余热回收装置降低烟气排放温度是降低热工设备燃料消耗、减少烟气中污染物排放的有效办法。
传统的方法是采用各种换热器回收余热，但效果不甚显著。
高温空气燃烧技术的节能与环保
体， 预热空气的温度仅比炉温低５ ～１０ 同时， Ｏ ０ ℃， 在燃烧区将助燃空气的பைடு நூலகம்含
量 由２％降到 ２ ～４ ， １ ％ ％ 解决 高温 空 气燃烧 下 Ⅳ Ｏ 的排放 问题 ， 高温 空气 燃 使 烧 技术 的排 烟温 度 低 于 １ ０ ℃。 ５ ３高温空 气燃 烧 技术 的 节能 与环 保 ３ １ 高温空 气燃 烧技术 的工 作原 理 高温 空气燃烧 技 术的加 热炉 如 图 １ 示 。常温 空气 流经 换 向阀进 入蓄 热 所 室 Ａ 在 经过蓄 热体 （ 瓷小球 或蜂 窝体） ， 陶 时被 加热， 在短 时 间内常温 空 气被加 热 到接近 炉膛 温度， 高温 空气 进人 炉膛 后， 卷吸 周 围炉 内的烟 气形成 含氧 量低 于 ２％的低 氧高温 气流 ， １ 同时 向这股 气 流中注 人燃 料油 或气 ， 使燃料 在低 氧状 态下 燃烧 ， 炉膛 内燃烧 后 的烟气流 经 蓄热 室 Ｂ和换 向 阀排 人大 气 ， 温烟 气在 高 经过 蓄热 体 时将 热量 储存 在蓄 热 体 内， 度 降低 至 １ ０ 以下 。工 作温 度不 温 ℃ ５ 高 的换 向阀 以一 定的 周期 （ 一般 为３ ￣ ８秒 ） ０－１０ 进行切 换， 使两 个蓄 热体 处于 蓄
炉 内温 度 分布更 均 匀， 平均温 度升 高， 换热 （ 包括辐 射 换热 与对 流换热 ） 一步 进 增强 ， 利用 率得 以提 高， 热 研究 结果 表 明， 用高温 空 气燃烧 技 术， 采 一般可 实现
节 能 ３ ％ 以上 。 ０
（） 污染 。主要表 现 在 ３个方 面 ： ２低 ①低 ＮＯ 污染 。尽 管助 燃 空气 预热 温度很 高， 由于燃 烧 区氧浓度 降低 ， 但 火焰 体积 成倍扩 大， 降低 了燃 烧的 峰值温 度， 免 了热力型 ＮＯ 避 的大 量生成 ， 实现 了超 低 ＮＯ 排放 ： ②低 Ｃ 排放 。节 Ｏ， 能即 减 少燃 料 消耗， 少燃 料 消耗 也 就 意味 着 可减 少 温室 气 体 Ｃ 的排 放 。 减 Ｏ， 该技术 可 实现 ３％以上 的 节能， 就意 味着 可减 少 ３％以上 ｃ 的排放 ： 低 ０ 也 ０ Ｄ， ③ 燃烧 噪音 。火焰 体积 显著 增大 ， 使单位 体积 的燃 烧 强度减 弱， 烧 噪音大 大 降 燃
高温空气燃烧技术的优势及发展趋势
热， 助燃空气瞬问彼预热副燃料营火点温度以上。高温高速的助燃 空气喷入炉膛 ，引起燃烧烟 气的回流 ，形成一股含氧浓度较低的高 温气流 与此 时 ，燃料送 入高温低氧氛围的炉膛 ，燃料在炉膛 内 与助燃空气 边混合边燃烧 ．产生 高温空气燃烧 。燃烧结束后的高温 烟气经 过另一侧 的蓄热体 ．将显热储 存于 蓄热体 ．然后 以低于 １０ ５℃的排烟温度排入到 环境 。换向 阀高频 切换 ，蓄热体 的蓄热 和 放热 交替进行 ，达到 了节能降耗 、绿色环 保等 目的。
２ 高温空气燃烧 的优势
高温空气燃烧２世纪９） ０ 【 年代在发达 国家开始应用并迅速 在令世 界得 到推 广 ，到 １９年 全世 界有 ８ ） 工业 炉窑 采用 了这 一技 ９５ Ｉ 多座 ｘ 术 而我 国于１９ 以后才开始从蓄热燃烧 ． ９５ 节能降牦和提高燃料适 用性方 而对该技 术进行 了研究 。近十年来 ，高温空气燃烧技术在我 国 得到 了长足的发 腱和广泛的使用 ．在不断研究 、没汁及推广应用 高温空气燃烧技术的基础上，开 发了 自已的专利技 术和产 品 ．广泛
高温空气燃烧技术通过蓄热式烟气回收 ，能最大限度地回收烟 气的物理热 ，具有节能降耗 、 绿色环 保等优势 。
２ １ 均 匀 炉温 ．
高温空气燃烧将助燃空气温度预热到燃料着火点温度 以上 ，燃 料一进入 炉内就能着火燃烧 ，提高 了燃烧的稳定性 。通过组织炉内 低氧燃烧 ，火焰体积成倍增大 ，扩展火焰燃烧区域 ，火焰边 界几乎 扩 展到炉膛边界 ，炉膛内温度分 布更均匀， 炉温均 ，性 ≤±５ ， ｊ Ｊ ℃… 不 存在传统燃烧 的局 部高温 区 ， 利于被 Ｊ热 件的均匀受热 ，提高 有 Ｊ ｕ
高温空气燃烧炉膛温度 分布均匀 ． 燃烧 稳定 ，提高 了助燃空气 的 温度 ．扩大了对燃 料的适应性 ．降低 了对燃料热值的要求 ．高炉 煤 气 、发生炉煤气等低热值的燃料也可顺利点火燃烧 ，扩展了低热 值燃料的应用范围 ，减少了高热值燃 料的用量 ，降低了生产成本 ：
高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上的应用
高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上的应用摘要：近年来，随着工业制造业的快速发展，对于高效、节能的燃气锻造设备的需求逐渐增加。
然而，在传统的燃气锻造炉中，燃烧温度和热效率仍然存在一定的瓶颈。
为了克服这些问题，高温空气燃烧技术被引入到燃气锻造炉中，以提高炉内燃烧温度和热效率，并降低排放物的产生。
本研究旨在探究高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上的应用效果。
研究结果显示，相比传统燃气锻造炉，采用高温空气燃烧技术的炉子具有更高的燃烧温度和更高的热效率。
高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上具有良好的应用前景。
通过引入这一技术，可以显著提高燃气锻造炉的热效率，降低能源消耗，并减少环境污染。
因此，在工业制造业中广泛推广和应用高温空气燃烧技术将具有重要的意义。
关键词：高温空气燃烧技术；燃气锻造炉；应用随着工业制造业的快速发展，燃气锻造炉作为重要的生产设备之一，对于提高炉内燃烧温度和热效率的需求越来越迫切。
传统的燃气锻造炉存在燃烧温度和燃烧效率较低的问题，这导致了能源浪费和环境污染[1]。
为了解决这一问题，近年来高温空气燃烧技术逐渐应用于燃气锻造炉中。
本文对高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上的应用效果展开探究。
先是简要介绍了高温空气燃烧技术的原理和特点，接着阐述了高温空气燃烧技术相对于传统燃烧技术的优势，然后总结分析了高温空气燃烧技术在燃气锻造炉上的应用效果。
研究结果表明，采用高温空气燃烧技术的炉子具有更高的燃烧温度和更高的热效率，有助于提高生产效率和降低能源消耗，该技术可有效改善传统燃烧方式的不足，提高设备的性能和能源利用效率。
因此，推广和应用高温空气燃烧技术对于工业制造业具有重要意义。
一、高温空气燃烧技术概述高温空气燃烧技术是一种利用高温预热空气来加速燃烧反应的燃烧技术[2]。
其基本原理是通过将空气在燃烧前进行高温预热，并将预热后的高温空气与燃料混合燃烧，从而提高燃烧温度和热效率。
高温空气燃烧技术的关键在于高温预热空气。
一般采用的方法是通过燃烧器或预热器将大量的空气引入，并经过加热装置进行升温，使其达到较高的温度。
二十一世纪节能环保新利器——蓄热式高温空气燃烧技术
二十一世纪节能环保新利器－－蓄热式高温空气燃烧技术吴长寿廖达清（刊于《江西能源》2003年第3期）摘要：文章介绍了目前国内外着重发展及推广应用的节能环保型燃烧技术－蓄热式高温空气燃烧技术的原理、主要技术优势、关键技术、国内外发展概况，并对国内近些年发展起来的两大基本类型进行了对比和分析；同时指出，大力推进蓄热式高温空气燃烧技术的应用及开发相关技术和产品是摆在我们面前的一大课题。
关键词：高温空气燃烧技术节能环保一、前言随着工业的加速发展和人口的不断增长，能源和环境问题正越来越受到各国政府和企业界的高度重视。
从上世纪八十年代开始，一些经济发达国家投入大量资金，积极研究降低燃料消耗及有害气体排放的燃烧技术。
我国是一个发展中国家，又是一个能源消耗大国，但我国人均消费能源只及世界平均水平的53%。
①在我国的一次能源消费中，煤炭消耗约占70%。
煤炭在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳及氧化氮（NO）等有害气体。
目前，我国X）等温室气体的排的二氧化碳排放量仅次于美国，位居世界第二，氧化氮（NOX放量也居世界前列。
到2025－2030年，我国的二氧化碳排放量很可能超过美国，居世界第一位。
②因此，大力研究开发适合我国国情的提高能源利用效率和降低污染物排放的全新的燃烧技术是摆在我们面前的当务之急，也是实现可持续性发展战略的必然要求。
蓄热式高温空气燃烧技术是日本专家田中良一在上世纪八十年代末提出的排放的燃烧技术。
该技术实际上是一项传统旨在同时达到节能和降低CO2和NOX且全新的燃烧技术。
说它是传统燃烧技术，是因为蓄热式技术早在十九世纪中期即开始应用于高炉、热风炉、焦炉等规模大且温度高的炉子，只不过它是采用格子砖作为蓄热体的。
说它是全新的燃烧技术是因为近年来国内外普遍推广应用的蓄热式高温空气燃烧技术采用了全新的陶瓷小球或蜂窝状蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的余热，将助燃空气预热到1000℃甚至更高，形成与传统燃烧火焰完全不同的火焰类型，并且可以组织起2－20%的低氧或贫氧状态下的燃烧。
锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析
锅炉富氧燃烧技术及高温燃烧技术的节能分析锅炉是工业生产中常用的热能装置，其燃烧过程会产生大量的废气和烟尘，对环境造成严重的污染。
为了降低锅炉的能耗和减少污染物的排放，研发了一系列节能技术，其中包括富氧燃烧技术和高温燃烧技术。
本文将对这两种技术进行详细的节能分析。
富氧燃烧技术是一种通过增加燃烧空气中的氧气含量，从而提高燃烧效率的方法。
相比于传统的空气燃烧技术，富氧燃烧技术可以达到更高的燃烧温度和更完全的燃烧，减少燃料的消耗和产生的废气排放。
富氧燃烧技术的主要节能机理包括以下几个方面。
首先，富氧燃烧可以提高燃烧温度，增加燃料的利用率。
当燃料与高浓度氧气混合后，燃料的燃烧速度会显著提高，燃料的燃烧效率也会得到明显的提高。
在相同的燃料供给量下，利用富氧燃烧技术可以获得更高的热效率。
其次，富氧燃烧可以减少烟尘和有害气体的生成。
在富氧燃烧过程中，由于氧气浓度较高，燃烧反应更充分，燃料中的不完全燃烧产生的烟尘和有害气体减少。
同时，富氧燃烧还可以减少废气的体积，降低了烟气的排放量。
最后，富氧燃烧可以降低锅炉设备的磨损和维护费用。
由于燃气的释放速度大大增加，燃烧室内的温度和压力也相应提高，这会导致锅炉内部结构的变形和腐蚀加剧。
而富氧燃烧技术可以通过提高燃烧温度和改善燃料燃烧方式，降低锅炉设备的磨损和维护费用。
高温燃烧技术是指将锅炉燃烧温度提高到较高水平的一种技术。
这种技术可以提高燃烧效率，并减少燃烧产生的废气和烟尘排放。
高温燃烧技术主要的节能机理包括以下几个方面。
首先，高温燃烧可以提高燃料的燃烧效率。
随着燃烧温度的升高，燃料中的可燃物质会更加充分地燃烧，这样可以减少燃料的浪费。
同时，高温燃烧还可以提高烟气中水蒸气的温度，增加蒸汽的产生量，提高锅炉的热效率。
其次，高温燃烧可以降低废气的体积和烟尘的排放量。
由于高温燃烧可以更充分地燃烧燃料，燃烧废气中的有害气体和烟尘的生成量减少。
同时，高温燃烧过程中，燃料中的硫和氮等元素会发生反应生成硫酸和硝酸等酸性气体，在高温下这些酸性气体会发生分解和消除，减少了大气污染。
高温空气燃烧技术在我国的应用前景
应 用 ＨＴＡＣ 技 术 后 ， 燃 烧 炉 内 温 度 分 布 均 匀 ， 温 差 达 ±５℃， 加上炉内较低的含氧环境， 对加热工件很有利。既提高 了加热速度和加热质量， 又减少了工件氧化烧损率， 大大提高 了炉子产量。此外， 通过调节流量， 可方便精确地对炉温进行
收稿日期： ２００８－ ０１－ ２７ 作者简介： 马永杰（ １９７０—） ， 男， 副教授， 河南商丘人， 从事金属热加工的教学及研究。
采用蜂窝式陶瓷蓄热体实现了烟气余热的极限回收， 烟 气的余热回收率可达 ８５％以上。同时， 在较高空气预热温度及 混合均匀的低氧环境下， 燃料与 Ｏ２ 分子一经接触， 便能迅速燃 烧。因此， 实现完全燃烧的过剩空气系数可接近 １， 大大减少炉 子进出流量及排烟损失， 进一步提高了燃料节约率。实际应用 情况表明， 燃料节约率可达 ５５％以上。 ２．５ 污染物排放少
４ 结束语
ＨＴＡＣ 技 术 具 有 高 效 、节 能 和 低 污 染 等 特 性 ， 自 从 面 世 以 来， 就受到世界工业界和企业界的广泛关注。它彻底打破了传 统燃烧的模式， 进入到新的未知领域— ——高温低氧燃烧领域。 它是一项既节能又利于环保且极具活力的技术， 值得大力推广 和开发。对于企业界来说， 它可以大幅度降低能耗和生产成本， 提 高 其 运 行 的 经 济 性 和 市 场 竞 争 力 。 ＨＴＡＣ 技 术 被 认 为 是 具 有 创 造 性 、实 用 性 以 及 增 长 潜 力 的 新 的 战 略 技 术 。
高温空气燃烧技术及其在我国的应用前景
高温空气燃烧技术及其在我国的应用前景作者：同济大学 王蓉 李茂德 戴冶艇 赵无非摘要：高温空气燃烧技术是近10年来高速发展的一种新型燃烧技术，具有高效、节能和低污染等特性，目前正得到越来越广泛的应用。
介绍高温空气燃烧技术的由来、工作原理、特点及应用效果，并分析了这种燃烧技术在我国的应用前景。
关键词：换热器 蓄热器 高温空气燃烧1 引言在冶金、机械、建材等部门所用的许多工业燃烧炉中，排出的废气温度高达600～1100℃。
为充分有效地把这部分热量加以利用，许多研究人员在这方面做了大量研究工作。
其中利用热回收装置回收烟气带走的余热，加热助燃用空气和燃气，再回送到炉子燃烧室，是一项有效且收益较大的措施。
早期的回收余热用于空气预热的热回收装置主要是间壁式换热器和蓄热式换热器。
间壁式换热器气体流向不变，工作状况稳定，但其预热温度不超过700℃，且寿命较短，热回收率低，排放的烟气仍有较高温度。
蓄热式换热器预热温度可达1200℃，而排烟温度较低，可接近300℃，且寿命较长，热回收率最高可达70％。
但早期这种蓄热式换热器的蓄热体采用格子砖材料，综合传热系数较低，蓄热体体积庞大、换向时间长、预热温度波动较大。
同时，烟气的排出温度仍有300～600℃，换热设备要求既耐热、又气密，使结构复杂、操作不灵活。
综合考虑换热器的经济性、材料性能、热效率等因素，目前性能较好的间壁式换热器的受热温度可达1000℃左右，得到的最高预热空气温度达700℃。
若再提高预热温度，会出现高NOx 问题及因换热器传热面积扩大引起的设备费用增加和换热器本身的寿命问题。
而蓄热式换热器因高效节能的特性以及材料工业的发展而又展现出新的活力。
2 高温空气燃烧技术的由来1982年英国Hotwork 公司和British Gas 公司合作，首次研制出了紧凑型的陶瓷球蓄热系统RCB(Regenerative Ceramic Burner)。
系统采用陶瓷球作为蓄热体，比表面积可达240m2/m3，因此蓄热能力大大增强、蓄热体体积显著缩小、换向时间降至1～3min，温度效率明显提高(一般大于80％)，而预热温度波动一般小于15℃。
高温空气燃烧技术的合理利用
参考文献：日本钢铁协会!铁钢便览"!#$%&!丸善株式会社’()*+!中国金属学会!世界中厚板技术进步译文集$,&!北京-中国金属学会轧钢分会’()))!孙本荣’王有铭’陈瑛!中厚板生产$%&’北京-冶金工业出版社’()).!陈健就’贺达伦!现代化宽厚板厂控制轧制和控制冷却技术$/&!宝钢技术’()))’"0#’(+1(2!张树堂!轧钢科技发展指南"0+++30++4年#$/&!轧钢’0+++’(5"(#：.14!中国金属学会热轧板带学术委员会!中国热轧宽带钢轧机及生产技术$%&!北京-冶金工业出版社!0++(!王珍!厚板坯步进梁式加热炉$/&!工业炉’()))’0("6#：0410)!牟奇骥!宽厚板轧机用步进梁式加热炉$/&!工业炉’()))’0("0#：.(1.6!饶文涛’吴扣根!宽厚板厂加热工艺及其控制$/&!世界钢铁’0++(’"0#：(14!789:;%’<=>?@<:%!=ABCDEFA GHI J9K 7HL1［(］［0］［.］［6］［4］［2］［5］［*］［)］［(+］MNOPQHD @OQDR 8QRSTU VWFSFCPFA =QW $/&!XDFWRU 7HD1BFWOQHD CDA %CDCRFLFDP’0++(’"60#-2.)1240!祁海鹰’李宇红’由长福’等!高温空气燃烧技术的国际发展动态$/&!工业加热，0++.’.0（(）：(15!刘仁甫’李秀敏!步进梁式加热炉汽化冷却的经济与可靠性分析$/&!钢铁厂设计，0+++’"4#：.+1..!伊大荣!钢铁工业与大气环境$/&!钢铁’())0’05"6#：5.154!>YX:>8!XDBQWHDLFDPCT =OZFEPO H[PSF \FWWHCTTHU :D1ANOPWU $7&!>SF VWHEFFAQDRO H[:J\=79J *’())*!细谷泰雄!XDBQWHDLFDPCT :OONFO H[XTFEPWQE @PQTQPQFO$/&!ふえらむ’0+++’4".#：(621(4(!G@V:?78V!;WFFDSHNOF ;COFO CDA %FPCTTNWRQECTVWHEFOO :DANOPWU $/&!%FP!>WCDO!]’()))’.+]"(+#：*6(1*42!?:X@,:J /!7CWMHD >CKFO QD ?IFAFD’:LZCEP HD PSF?PFFT CDA @PQTQPU :DANOPWQFO $7&!())*XTFEPWQE \NWDCEF7HD[FWFDEF!VWHEFFAQDRO’:??’^CWWFDACTF’V=’())*’20)12.0!［((］［(0］［(.］［(4］［(2］［(5］［(6］高温空气燃烧技术的合理利用徐烈山"鞍钢技术中心，辽宁鞍山((6++(#摘要：通过对比分析目前国内最常用的几种高温空气燃烧技术，从理论和实践两方面客观地评价其各自的优缺点，所得结论对大型企业合理利用该项技术有重要的参考价值。
浅谈高温空气燃烧技术
２ ０ ． ．１・ 于。 ０ ８ Ｎｏ ’ 月 ｑ
。
利 用 率 不 高 ，Ｎ 排 放 量 对 大 气 环 境 造 成 严 重 污 染 。 ｏ
蓄 热 体 ，一 对 燃 烧 器 ，一 个 燃 烧 室 和 一 个 高 频 四 通 换
而 高 温 空 气 燃 烧 技 术 与 传 统 的 燃 烧 技 术 相 比 ，其 主 要
消 耗 ，减 少燃 烧化 石能 源 发 电所带 来 的环境 污 染 。
另 外 ， 本 系 统 研 究 开 发 了 空 气 吸 尘 自动 除 尘 器 ， 将 它 装 在 风 柜 或 风 机 盘 管 的 入 风 口处 ， 对 进 出 风 管 的
［］郭茶秀， ２ 魏新利 ． 热能存储技术 与应 用 ［ ］ 北京： Ｍ ． 化学工业
高 温 空 气燃 烧 技 术 是 日本 学 者 田 中 良一 等 人
摘要 ：介绍 高温 空气燃烧技 术的发展 历程 、主要特 于 上 世 纪 ８０年 代 末 提 出 的 一 种 全 新 概 念 的 燃 烧 技 术 ， 它 把 回 收 烟 气 余 热 与 高 效 燃 烧 以 及 降 低
征 、工作原理 、工作流程 以及 基本 系统等 ，并对国内
外发展情况进行 了简单 的介绍 。
Ｎ０ 排 放 等 技 术 有 机来自地 结 合 起 来 ，从 而 实 现 了极
限 节 能 和 极 限 降低 Ｎｏ 排 放 的 双 重 目的 。 目前 ， 此 项 技 术 在 国 际 上 引 起 了 广 泛 关 注 ， 被 燃 烧 界 誉
关键词 ：高温空气燃烧技 术；工业炉窑 ；节 能；ＮＯ
上 。
空 气 （ 本 上 接 近 炉 温 ）高 速 射 入 燃 烧 室 ，与 高 速 喷 基
国际高温空气燃烧技术现状及发展
国际高温空气燃烧技术现状及发展
随着全球经济的发展以及能源需求的增加，高温空气燃烧成为节
能降耗的新技术之一。
高温空气燃烧技术可以利用空气中的氧和其他
气体，达到不同的燃烧温度和技术要求，大大提高燃烧速率和煤焦比。
目前，国际上关于高温空气燃烧技术的研究主要集中在燃烧理论和特
性诊断，特别是CFD（计算流体动力学）模拟、热控制和燃烧器的设计和诊断等方面。
此外，现代燃烧器还增加了若干实际应用研究，如燃
烧传感器的研究和应用，以及多种污染物在实际燃烧系统中的控制等。
在未来发展中，高温空气燃烧技术将在控制污染物和研究气体燃
烧性能等方面发挥越来越重要的作用，设计高性能燃烧及燃烧传感器
以及燃烧器系统综合性能模型也是研究前沿。
同时，可再生替代能源
在新型高温空气燃烧技术的发展中也起着越来越重要的作用，采取科
学的节能策略以及有效管理能源消费可以有效降低能耗。
高温空气燃烧技术的节能与环保
家开始普遍推广应用的一种 全新 型燃烧技术 ， 它具有 高效烟气 回收和高温预热空气及低 Ｎ ｘ排放的多重优越性 。我 国近几 Ｏ 年在这一技术领域亦 开始起步 ， 并且在工业 生产 中取得显著 的
技术经济效益 ， 国进一步开发和推广这一 先进燃烧技术势在 我
必行 ， 展前景广阔 。 发
收稿 日期 ：０ ８ ０ — ４ ２０— ２１ 作者简介 ： 马永杰 （９ Ｏ ）男 ， １７ 一 ， 副教授 ， 河南商丘人 ， 从事金属热加工的教学及研究 。
１ ４２
维普资讯
《 备 制造 技术 ） ０８年第 ５期 装 ） ０ ２
浓淡燃烧和强制烟气再循环等方法。 蓄热式烧 嘴一般配备有长 明灯 ； 长明灯安装 在主烧嘴上游 ， 长明灯 的烟 气完全进 入 将 使
气， 使燃料在低 氧状态下燃烧 ； 炉膛 内燃 烧后 的烟 气流经蓄热 室 Ｂ和换 向阀排入 大气 ，高温烟气在 经过蓄热体 时将 热量储
存在蓄热体 内 ， 温度降低至 １ ０ ５ ％以下 。工作温度 不高的换 向 阀以一定 的周 期（ 般为 ３ 一 ０～１ ０Ｓ进行切 换 ， 两个 蓄热体 ８ ） 使 处于蓄热与放 热交 替工作状 态。
理用电比重约 占全厂的 ２ ％ ～ ０ 全 国热处理行业有热处理 ５ ３ ％。 炉约 １ ２万台 ， 中 ９ ％以上用 电。年耗 电约为 １０亿 ｋ ｈ 其 ０ ０ Ｗ・。
我 国热处理生产平均 电耗约 为 ７ ０ Ｗ・／， ０ ｋ ｈｔ大约是 日本和欧洲
的 ２倍多 。 日本 热处理生产平 均电力耗 约为 ３ ３ Ｗ・／， ２ ｋ ｈｔ欧洲 各工业 国家热处理生产平均 电耗为 （０ ４ ０ ｋ ｈｔ 日本热 ３ ０ ５ ）Ｗ・／；
排放浓度 降至 １０Ｘ１ 以下 （ ０ ０ 目前 国家标 准为 ４ ０ ／ ， ０ ｍｇ 换 ｍ３
关于大力推广高温空气燃烧技术的建议
关于大力推广高温空气燃烧技术的建议中国科协工程学会联合会清华大学国家煤燃烧工程中心高温空气燃烧技术简称HTAC技术，是90年代以来国际燃烧领域开发并得到大力推广应用的一项全新型燃烧技术。
它完全突破了几百年来人们对燃烧的传统认识，通过极限回收烟气余热并高效预热燃烧空气，实现了超高温(＞1000℃)和超低氧气浓度(2-5％)条件下的燃烧，因此具有大幅度节能和大幅度降低烟气中NO X排放(30-55ppm)的双重优越性。
通常，靠单纯提高预热空气温度来实现高温燃烧，必然导致大量的NO X生成。
而高温空气燃烧(HTAC)技术的理论意义在于拓宽了人们对温度和氧气浓度关系的认识范围，并从技术上实现了高温条件下大幅度降低氧气浓度的燃烧过程，解决了高温燃烧与NO X生成的矛盾。
该技术的主要特征是：(1)采用高效蓄热式余热回收装置，通过切换使高温烟气和冷空气交替流经蓄热体并进行换热，从而把原来上千度的排烟温度降低到200℃甚至更低的水平，最大限度地回收了高品质余热；(2)冷空气可以被预热到1000℃以上，甚至十分接近燃烧区的温度，造就了一种与传统发光火焰迥然不同的新火焰类型，并获得了优良的均匀温度场分布；(3)通过组织低氧浓度条件下的燃烧，进一步大大降低了NO X的生成与排放。
这项技术不仅可以在钢铁、冶金、机械、建材等工业部门中的多种工业燃料炉上获得应用，而且由于观念上的突破，还为其它领域如煤炭和垃圾等固体物料气化、新型锅炉的开发和燃气-蒸汽联合循环开辟了一个新天地。
日本和一些发达国家的实际应用情况表明，这项技术所产生的节能和环保效果是划时代的，因此得到了国际科学界和工业界的高度重视。
日本工业炉株式会社于1992-1998年的六年间，在150台工业窑炉上应用其开发的高温空气燃烧器近900台套，取得10-30％甚至更高的节能效益。
日本钢管株式会社采用此技术后节能25-45％，有毒气体排放物减少47％，成效引人注目。
日本政府将高温空气燃烧技术列为国家"高效能工业炉开发"项目，由日本通产省新能源开发机构(NEDO)主持进行，并投巨资用于科研开发和工业性推广应用。
空气能供暖的优势与不足
空气能供暖的优势与不足空气能供暖作为一种新兴的取暖方式，已经逐渐受到人们的关注与认可。
它以空气作为能源来源，通过空气能热泵的工作原理将低温热能转化为高温热能，从而实现供暖的目的。
本文将对空气能供暖的优势与不足进行探讨，以供读者了解。
一、空气能供暖的优势1. 环保节能：空气能供暖是一种清洁能源，不会产生燃烧废气，无排放污染物。
与传统的燃气、煤炭取暖相比，其能源利用效率更高，能够显著减少能源消耗和温室气体排放。
2. 安全可靠：空气能供暖不需要使用燃烧器具，避免了火灾和煤气中毒等安全隐患。
同时，空气能热泵采用了多重保护装置，如过热保护、过压保护等，能够有效防止设备故障和意外事故的发生。
3. 灵活便捷：空气能供暖设备体积小巧，安装方便。
由于无需传输管线，可以灵活布局，不受室内房间结构的限制。
同时，空气能供暖还具有制热速度快、温度均匀等特点，使得取暖更加舒适。
4. 经济节约：空气能供暖可以利用环境空气中的热能，无需传统能源的消耗，节约了使用费用。
尽管空气能供暖设备的投资成本较高，但长期使用下来，能够显著降低取暖费用，具有较高的经济效益。
二、空气能供暖的不足1. 低温环境影响：空气能热泵取暖的效果受环境温度的影响较大。
在极寒天气下，空气中的热能较低，不利于热泵的正常运转。
这时，空气能供暖的制热效果可能会下降，需要额外的辅助措施来提高供暖效果。
2. 设备噪音：空气能热泵在运行过程中会产生一定的噪音，这主要来自于压缩机和风机的工作。
尽管现代空气能供暖设备已经采用了降噪技术，但在室内安装时还是需要注意噪音的影响，以保证居住环境的舒适性。
3. 需要辅助供暖：在极寒地区或特殊情况下，空气能供暖可能无法满足整个房屋的取暖需求，需要配合其他供暖设备进行辅助供暖。
这可能会增加能源的消耗和使用成本。
4. 有效供热面积有限：由于空气能热泵的制热效果受环境温度影响，一台设备的供热面积有限。
如果房屋面积较大，需要安装多台空气能热泵，增加设备的投资和维护成本。
高温空气燃烧技术的节能环保效益
高温空气燃烧技术的节能环保效益谢民萧琦北京神雾热能技术北京100083摘要：本文介绍了高温空气燃烧技术的进展历程和该技术在节能、环保方面的特点。
以目前冶金行业部分应用高温空气燃烧技术企业的实际成效为依据，提出在我国应用该项技术具有庞大的节能和环保效益。
关键词：高温空气燃烧技术蓄热式烧嘴节能环保1 前言随着工业的迅速进展和人口的不断增长，能源和环境问题成为倍受国人瞩目的两大问题。
目前全国的能源有90%以上来自燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）所开释的能量。
化石燃料在全国的储量是有限的，我们需要开发新能源，而当前更重要的是现有能源的合理利用。
相应地，全国70%以上的污染物也来自化石燃料的燃烧产物，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO X）、未燃碳氢化合物（UHC）和烟尘。
二氧化碳、一氧化氮（CO）和甲烷（CH4）是温室气体，引起全球气候恶化；一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、部分未燃碳氢化合物和烟尘可直截了当对人体和动植物产生危害；大气中的二氧化硫和氮氧化物会产生酸雨，对建筑物和各种材料也会产生直截了当腐蚀。
因此，在我国实施经济可连续性进展战略的关键时期，研究和应用节约能源、提高能源利用效率、减少污染物排放的燃烧技术成为我国工业界的当务之急。
高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion）是二十世纪八十年代后期进展起来的一种燃烧技术，它的特点是烟气热量被最大限度地回收，助燃空气被预热到1000℃以上，燃料在低氧浓度下燃烧。
高温空气燃烧技术能够实现燃料化学能的高效利用和有效操纵燃烧要紧污染物氮氧化物，是专门适合在我国工业界应用推广的技术，为缓解我国的能源紧缺、改善自然环境提供了切实可行的方法。
2高温空气燃烧技术的进展历程最早的炉子，烟气中的热量无法回收利用，高温烟气带走燃料中70～80%的能量，而炉子的热效率只有20～30%。
到了二十世纪中期，国内外开始采纳在烟道上安装空气预热器的方法来回收烟气中的热量；通过半个世纪的进展和完善，排烟温度大幅度下降，炉子的热效率提高到50%左右。
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高温空气燃烧技术的节能、环保效益谢民萧琦北京神雾热能技术有限公司北京 100083摘要：本文介绍了高温空气燃烧技术的发展历程和该技术在节能、环保方面的特征。
以目前冶金行业部分应用高温空气燃烧技术企业的实际效果为依据，提出在我国应用该项技术具有巨大的节能和环保效益。
关键词：高温空气燃烧技术蓄热式烧嘴节能环保1 前言随着工业的迅速发展和人口的不断增长，能源和环境问题成为倍受国人瞩目的两大问题。
目前全国的能源有90%以上来自燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）所释放的能量。
化石燃料在全国的储量是有限的，我们需要开发新能源，而当前更重要的是现有能源的合理利用。
相应地，全国70%以上的污染物也来自化石燃料的燃烧产物，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO X）、未燃碳氢化合物（UHC）和烟尘。
二氧化碳、一氧化氮（CO）和甲烷（CH4）是温室气体，引起全球气候恶化；一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、部分未燃碳氢化合物和烟尘可直接对人体和动植物产生危害；大气中的二氧化硫和氮氧化物会产生酸雨，对建筑物和各种材料也会产生直接腐蚀。
因此，在我国实施经济可持续性发展战略的关键时期，研究和应用节约能源、提高能源利用效率、减少污染物排放的燃烧技术成为我国工业界的当务之急。
高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion）是二十世纪八十年代后期发展起来的一种燃烧技术，它的特征是烟气热量被最大限度地回收，助燃空气被预热到1000℃以上，燃料在低氧浓度下燃烧。
高温空气燃烧技术可以实现燃料化学能的高效利用和有效控制燃烧主要污染物氮氧化物，是非常适合在我国工业界应用推广的技术，为缓解我国的能源紧缺、改善自然环境提供了切实可行的方法。
2高温空气燃烧技术的发展历程最早的炉子，烟气中的热量无法回收利用，高温烟气带走燃料中70～80%的能量，而炉子的热效率只有20～30%。
到了二十世纪中期，国内外开始采用在烟道上安装空气预热器的方法来回收烟气中的热量；经过半个世纪的发展和完善，排烟温度大幅度下降，炉子的热效率提高到50%左右。
尽管如此，烟气仍然带走燃料中40～50%的能量；而且空气预热器使用寿命有限，维修困难。
使用蓄热室回收烟气的热量不能算一项新技术；在十九世纪末期英国已经有人采用，我国平炉炼刚用过的格子砖也是一例。
当时的蓄热室体积庞大，而且加热空气的效果并不十分理想，因此没有得到广泛应用。
进入二十世纪八十年代以后，由于材料科学的飞速发展，在欧洲开发出一种陶瓷球蓄热材料。
这种陶瓷球热导率高，比热容大，耐高温；以陶瓷球作为蓄热体吸收烟气热量，空气可以很稳定地预热到1000℃以上。
由于蓄热燃烧技术节能效益显著，因此在英国、美国得到应用。
然而当时的蓄热燃烧技术并不是真正意义上的高温空气燃烧技术。
燃烧产物中NO X的浓度是和燃烧温度成指数关系变化的；一味提高空气预热温度而不采取有效措施抑制NO X的生成，会引起NO X排放的急剧增加。
蓄热燃烧技术在节能和环保两方面的矛盾限制了蓄热燃烧技术的推广。
高温空气燃烧技术是田中良一等人在二十世纪八十年代末期提出的；九十年代初期，在日本政府资助下，由日本一些企业和研究所共同开发完成。
田中良一领导的研究小组以陶瓷蜂窝体作蓄热体，预热空气的温度仅比炉温低50～100℃；同时，在燃烧区将助燃空气的氧含量由21%降到2～4%，解决了高温空气燃烧下高NO X排放问题。
使用高温空气燃烧技术，排烟温度低于150℃，低温烟气带走的能量只占燃料化学能的10%左右，炉子的热效率接近90%。
3高温空气燃烧技术的节能环保特征使用高温空气燃烧技术的加热炉示意图如图1所示。
常温空气流经换向阀进入蓄热室A，在经过蓄热体（陶瓷小球或蜂窝体）时被加热，在短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度；高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成含氧量低于21%的低氧高温气流，同时向这股气流中注入燃料油或气，使燃料在低氧状态下燃烧；炉膛内燃烧后的烟气流经蓄热室B和换向阀排入大气，高温烟气在经过蓄热体时将热量储存在蓄热体内，温度降低至150℃以下。
工作温度不高的换向阀以一定的周期（一般为30～180秒）进行切换，使两个蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态。
图1 应用高温空气燃烧技术的加热炉原理图为了有效地抑制NO X的生成，在燃烧组织和烧嘴设计时还应该采取一些针对性的措施，如燃料直接喷射、分级燃烧、浓淡燃烧和强制烟气再循环等方法。
蓄热式烧嘴一般配备有长明灯；将长明灯安装在主烧嘴上游，使长明灯的烟气完全进入主烧嘴燃烧区，相当于分级燃烧。
对于空气单预热的烧嘴，适当提高煤气射流的速度，增强煤气对烟气的卷吸作用，可使烟气在炉内再循环。
空气、煤气双预热的烧嘴，可组织部分区域贫燃料燃烧、部分区域富燃料燃烧，即所谓浓淡燃烧。
在喷嘴设计中，使空气和煤气射流有一定夹角，空气煤气逐步混合，一方面可调节火焰长度，另一方面可提高温度场均匀性、避免局部高温。
对于部分蓄热式燃烧装置，如蓄热式辐射管，可以增加烟气循环管路，强制部分烟气在燃烧器内再循环。
北京神雾热能技术有限公司设计的蓄热式烧嘴已经采用了以上方法；实践证明以上方法在抑制NO X生成方面有一定效果。
高温空气燃烧技术因降低排烟温度，燃料能量利用率接近90%，与烟气不回收的炉子相比可节能60%，减少温室气体CO2排放60%，与常规的烟气回收的炉子相比也可节能30～40%，减少温室气体CO2排放30～40%。
高温空气燃烧技术采用低氧燃烧和其它一些抑制NO X生成的措施，NO X排放浓度降至100ppm以下（目前国家标准为400mg/m3，换算成NO2为195ppm）。
采用高温空气燃烧技术的炉子还有其他一些优点：在高温加热炉中可以使用低热值燃料（如高炉煤气）；炉内温度场均匀，被加热产品质量提高；相同生产率的炉子尺寸减少。
4我国应用高温空气燃烧技术的效益二十世纪九十年代至今，高温空气燃烧技术已经在日本冶金行业得到广泛推广应用。
以日本NKK钢管公司福山热轧厂230t/h热轧步进式加热炉为例，1996年采用高温空气燃烧技术后，吨钢能耗减少25%（见表1）。
表1 福山热轧厂230t/h热轧步进式加热炉技术参数加热炉各部分热消耗改造前改造后能耗百分比实际能耗kg标煤/吨钢能耗百分比实际能耗kg标煤/吨钢钢坯带走的显热50.6%24.650.6%24.6水冷及炉墙散热损失15.8%7.713.4% 6.5排烟热损失33.6%16.311% 5.3吨钢能耗100%48.675%36.4北京神雾热能技术有限公司近几年一直致力于在国内冶金行业推广和应用高温空气燃烧技术，到目前为止已经成功设计和建造了20多台应用蓄热式烧嘴的各种形式的加热炉。
表2列出神雾公司设计的部分加热炉的技术参数。
从以上数据可以看到，所有应用高温空气燃烧技术改造后的加热炉，单位产量能耗都有大幅度下降；其中轧钢加热炉的平均单位产量能耗下降37%。
表2 神雾公司设计的部分加热炉的技术参数用户名称炉子类型燃料种类改造前能耗GJ/吨钢改造后能耗GJ/吨钢节能%邯郸钢铁公司推钢炉混合煤气 2.00 1.2537.5中板厂石家庄钢铁公推钢炉高炉煤气 3.53 1.5955司中型厂南京钢铁公司推钢炉混合煤气 1.9 1.236.8中板厂太原钢铁公司推钢炉发生炉煤气 1.96 1.238.8三轧厂武汉钢铁公司推钢炉混合煤气 1.87 1.3826.2大型厂东方钢铁公司推钢炉渣油 1.8 1.327.8轧钢厂攀钢成都无缝钢包烘烤器天然气0.7240.34253.8钢管厂江西洪都钢厂辊底式热处理炉发生炉煤气 1.27 1.01620目前我国每年生产钢铁的产量超过一亿吨；全国冶金行业的加热炉超过一千座，轧钢加热炉的平均单位产量能耗为1.76GJ/吨钢。
如果其中80%的加热炉能使用高温空气燃烧技术进行改造，达到平均节能25%的水平，按我国钢铁行业每年加热钢材一亿吨计算，仅此一项全国每年节约的能量为120万吨标准煤。
对于其它燃烧效率更低的加热炉，如果使用高温空气燃烧技术进行改造，节能潜力更加可观。
一些常规条件下难于燃烧的低热值煤气，以前只能排空放散，既污染大气又浪费能源。
高温空气燃烧技术可以使这部分低热值燃料得到充分利用，变废为宝。
使用高温空气燃烧技术除了经济效益非常明显以外，环保效益更加显著。
由于提高热效率，燃料减少25%，相应的各种燃烧产物如CO2也减少25%；燃烧过程在高温低氧条件下进行，不但含CO2和NO X烟气的排放体积减少，而且排放浓度也有所降低，总排放量大幅度减少。
烟气中的显热回收后，排烟温度大幅度降低（低于150℃），减少热污染。
低热值燃料的利用，还减少排空放散对大气的污染。
5结论高温空气燃烧技术是一项高效低污染的燃烧技术，如果在工业生产中应用，将具有巨大的经济和环保效益。
从近年的工业规模应用情况来看，也遇到了一些问题；随着技术的推广，各种问题不断得到解决，高温空气燃烧技术不断得到完善。
由于其巨大的节能潜力和环保效益，高温空气燃烧技术适合我国的经济可持续发展战略，一定会在我国得到广泛应用。
参考文献1 萧泽强,吉川邦夫.高温空气燃烧新技术讲座.北京:中国科学技术协会工程学会,1999,10。