高温空气燃烧技术蓄热式燃气辐射管燃烧器的研制开发和应用_吴道洪
蓄热式高温空气燃烧技术在我国的应用及发展
蓄热式高温空气燃烧技术在我国的应用及发展吴道洪 1 欧俭平2谢善清1杨泽耒 1 王汝芳１萧泽强21 北京神雾热能技术有限公司，北京 1000832 中南大学能源与动力工程学院，长沙 410083摘要本文简述了蓄热式高温空气燃烧技术的原理、技术优势以及在我国的应用前景，着重介绍我国在蓄热式高温空气燃烧技术领域的基础研究进展及其在我国工业加热行业的推广应用与发展情况。
关键词蓄热室、高温空气、换向阀、燃烧、氮氧化物1 前言高温空气燃烧技术在日、美等国家简称为HTAC技术，在西欧一些国家简称为HPAC（Highly Preheated Air Combustion）技术，亦称为无焰燃烧技术（Flameless combustion）。
其基本思想是让燃料在高温低氧浓度（体积）气氛中燃烧。
它包含两项基本技术措施：一项是采用温度效率高达95%，热回收率达80%以上的蓄热式换热装置，极大限度回收燃烧产物中的显热，用于预热助燃空气，获得温度为800～1000℃，甚至更高的高温助燃空气。
另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为15% ～3%（体积）的低氧气氛。
燃料在这种高温低氧气氛中，首先进行诸如裂解等重组过程，造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件，在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能，不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。
这种燃烧是一种动态反应，不具有静态火焰。
它具有高效节能和排放等多种优点，又被称为环境协调型燃烧技术[1-2]。
超低NOX高温空气燃烧技术自问世起，立刻受到了日本、美国、瑞典、荷兰、英国、德国、意大利等发达国家的高度重视，其在加热工业中的应用得到迅速推广，取得了举世瞩目的节能环保效益[3]。
2 HTAC技术的发展国内外各种工业炉和锅炉的节能技术发展都经过了废热不利用和废热开始利用的两个阶段。
在最原始的年代，炉子废热不利用，炉尾烟气带走的热损失很大，炉子的热效率在30% 以下，如图1所示。
蓄热式辐射管燃烧器在镀锌板退火炉中的应用
蓄热式辐射管燃烧器在镀锌板退火炉上的应用吴道洪，王东方，谢善清，王汝芳，王文寿北京神雾热能技术有限公司，北京 100083刘灿楼，刘忠诚钢铁研究总院，北京 100081摘要本文论述了蓄热式辐射管燃烧器在佛山南方广恒钢铁公司镀锌板生产线连续退火炉上的应用情况。
生产线试生产的情况表明，退火炉燃烧系统使用蓄热式辐射管燃烧器比使用常规辐射管燃烧器不仅在节能、环保方面具有优势，而且在加热均匀性和炉温调节方面有很大优越性。
关键词高温空气燃烧蓄热式辐射管燃烧器镀锌板生产线中图分类号：TF066.1 文献标识码：AApplication of Radiant-Tube with Regenerative Combustor on AnnealingFurnacein Zincked-plated Plank Production LineWu-Daohong, Xiao-Qi, Wang-Dongfang, Xie-Shanqing, Wang-Rufang andWang-WenshouBeijing Shenwu Thermal Energy Technology Co. Ltd. Beijing 100083, ChinaLiu-Canlou and Liu-ZhongchengCentral Iron & Steel Research Institute, Beijing 100081, ChinaAbstract: This paper is dealt with application situation for developed regenerative （HTAC）fired-gas radiant tube combustor on use of zincked-plated plank production line continuous anneal furnace in Guangdong Foshan GUANGHENG iron and steel Co.Ltd. in China. Production test of the production line is showed that anneal furnace combustion system with regenerative （HTAC）fired-gas radiant tube combustor compare with conventional radiant tube burner not only have superiorities on saving energy and environmental protection but also have advantages on temperature distribution and heating temperature regulation properties.Keywords: High Temperature Air Combustion, Regenerative Radiant-tube Combustor, Zincked-plated Plank Production Line1 引言本研究小组于2002年设计出XRFSG系列蓄热式辐射管燃烧器，率先在国内把高温空气燃烧技术[1][2]（High Temperature Air Combustion）应用于辐射管燃烧器。
高温空气燃烧技术的研究与应用
高温空气燃烧技术的研究与应用
吴道洪;谢善清
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2002(000)007
【摘要】介绍了目前国内外热工设备效率低下、污染物排放严重的主要原因,简述了高温空气燃烧技术(简称HTAC技术)是提高热工设备热效率并降低其燃烧烟气中污染物排放的最有效的技术,同时介绍了HTAC技术的原理、技术特征以及可以产生的经济效益,概述了作者在HTAC技术领域的一些研究成果,并介绍了作者在HTAC领域的几项示范应用案例.这些案例的应用结果表明,HTAC技术在中国各行业的热工设备上如能得到应用推广,每年可为国家节约标准煤3 000万吨以上,每年可为全国的企业带来300亿元以上的经济效益.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】吴道洪;谢善清
【作者单位】北京神雾热能技术有限公司,100083;北京神雾热能技术有限公
司,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TK16
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高温空气燃烧技术的研究与应用
高温空气燃烧技术的研究与应用谢善清吴道洪北京神雾热能技术有限公司摘要本文概述了我国热工设备和工业炉窑热效率低下，燃料消耗大及污染较严重的现状，阐述了高温空气燃烧技术（HTAC）的原理与特性以及北京神雾公司HTAC关键技术与创新要点。
重点介绍了北京神雾公司HTAC技术效果与推广应用及其技术经济效益和社会效益。
同时，文章对HTAC技术对推动技术进步和科学发展的作用和HTAC技术国内外比较及目前尚待解决的问题进行了探讨和评述，并对HTAC技术的发展趋势提出了初步看法。
关键词高温空气燃烧技术（HTAC），研究，应用，技术进步1 概述目前全球90%的工业燃料来自于化石燃料（石油、天然气、煤炭），这种形型在今后20年内将不会改变。
而石油和天然气的储量主要集中在中东地区。
一些工业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，而这些能源又大量地由他国控制。
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，实现可持续以展战略的必然要求。
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、蒸气及发电锅炉。
上海是中国工业技术总体水平比较先进的城市，表1是五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最有效办法。
传统的办法是采用各种换热器来回收余热，但效果不甚显著。
表1 上海市典型工业炉窑热效率（%）炉炉热处理炉炉炉烧成炉平均高温空气燃烧技术（HTAC）是90年代以来发达国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NOx排放的多重优越性。
我国近几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。
蓄热式燃烧管式气体加热炉[实用新型专利]
![蓄热式燃烧管式气体加热炉[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dced1fbf3c1ec5da51e270d5.png)
专利名称：蓄热式燃烧管式气体加热炉
专利类型：实用新型专利
发明人：吴道洪,金芃澔,张永胜,谢善清,马委元,王东方申请号：CN201020265925.6
申请日：20100715
公开号：CN201779848U
公开日：
20110330
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种蓄热式燃烧管式气体加热炉，包括炉体、辐射室、里衬、蓄热式燃烧器、气体加热装置；所述炉体设置在炉框架上，炉体内设置气体加热装置，所述气体加热装置包括平衡吊、集合管和炉管，其中平衡吊将集合管悬吊在炉子上，集合管开口与成排的炉管接通。
该气体加热炉可将管内气体加热到900℃以上，其用能效果与节能效果显著，整个气体加热炉的燃料有效利用率可达到94％以上。
与常规气体管式加热炉相比，因为进炉燃烧空气用出炉烟气高温预热，过剩空气可在低于5％的条件下完全燃烧，燃料消耗大幅减少，烟气量也大幅减少，使得氮氧化物排放浓度及排放总量显著减少，提高了环保效果。
申请人：吴道洪
地址：102200 北京市东城区北三环东路36号北京环球贸易中心B座10层
国籍：CN
代理机构：北京凯特来知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
口段与燃料反应的空气量，使部分燃料发生不完全燃
烧&!’。这样，一方面可降低入口段辐射管的壁面温度，有
利于均匀整个辐射管的管壁温度，另一方面可增加火
焰的辉度，增强其辐射能力。其主要技术指标主要体现
在以下几个方面。
（(）热效率
热效率是评价辐射管燃烧器的一项重要技术性能
指标，其计算公式为&)’
!*（!+,!-）.!/ 0(112 !+
加热设备
《工业加热》第 !! 卷 "##$ 年第 " 期
高温空气燃烧技术蓄热式燃气辐射管燃烧器的研制开发和应用
吴道洪，阎承沛，萧 琦，王东方
（北京神雾热能技术有限公司，北京 ’---!)）
摘要：介绍了应用高温空气燃烧技术研制开发 1 型和 2 型蓄热式燃气辐射管燃烧器的工作原理、技术特点和性能指标。研究指出，蓄
《工业加热》第 !! 卷 "##$ 年第 " 期
燃料热值 / :;·62-：天然气低热值
<$ =!"
液化石油气低热值 >$ &!<?7
辐射管燃烧器调节比
$@$"
炉前煤气接点压力 / :AB
-?!
蓄热式辐射管燃烧器的温度 / % !6BCD$ -""（加 EF, 或石墨衬管）；
炉温均匀性 / %
G$"
体积浓度，实现高温贫氧状态燃烧。本技术采用优化设
计喷孔直径和喷孔角度的喷口结构使喷射气流形成高
速旋流式气流燃烧火焰，有利于卷吸周围烟气和火焰
扩 散 燃 烧 ；同 时 ，可 采 取 空 气 喷 口 偏 心 设 置 等 措 施 ，延
长火焰长度。由于助燃空气在入口形成一股高速附壁
式 喷 射 流 ，大 量 的 助 燃 空 气 沿 辐 射 管 壁 流 动 ，减 少 了 入
（(）
式 中 ：! 为 345% 燃 气 辐 射 管 燃 烧 器 热 效 率 ，2；!+ 为
燃 气 输 入 热 量 ，67 8 9:；!- 为 预 热 空 气 带 入 热 量 ，67 8
9:；!/ 为烟气带出热量，67 8 9:。
根 据 在 实 验 炉 上 得 到 的 技 术 数 据 ：!+*) :"1 67 8
热 式 燃 气 辐 射 管 燃 烧 器 是 一 种 高 效 、节 能 、低 污 染 的 工 业 炉 用 加 热 装 置 。 可 广 泛 应 用 于 机 械 、冶 金 、石 化 、电 子 、兵 器 、轻 工 、电 器 、交 通 、
建 材 、纺 织 、汽 车 、航 空 航 天 和 食 品 工 业 等 加 热 炉 设 备 上 ，具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。
辐射管工作段表面温差 / %
H&!
辐射管燃烧器表面热功率 / I;·62&·1!" $!7?<
辐射管材料
,J&7*F<73!，内
套衬管材料为重结晶 EF, 或用石墨管材
辐射管表面黑度
"?7&
空气平均预热温度 / %
K7""
空气消耗系数
H$?$
蓄热式45),）燃气辐射管燃烧器热效率!7"’；
燃烧器烟气阻力 / AB
如上所述，采用蜂窝陶瓷蓄热体进行蓄热式高温
空气燃烧，在辐射管燃烧器主煤气管和辐射管体间设
置环形蜂窝陶瓷蓄热体作蓄热室，通过四通换向阀高
频 切 换 ，“极 限 ”回 收 高 温 烟 气 余 热 ，使 助 燃 空 气 高 温 预
热。由于高温助燃空气流速很高，卷吸辐射管燃烧器内
的 烟 气 回 流 ，稀 释 助 燃 空 气 ，从 而 降 低 燃 烧 火 焰 的 含 氧
’前言
高温空气燃烧技术是 +- 世纪 (- 年代国际燃烧领 域研究开发并大力推广应用的一项全新高效节能环保 燃烧技术，该技术突破了几百年来人们对燃烧技术的 传统认识和概念，通过极限回收工业炉窑或锅炉烟气 预 热 助 燃 空 气 或 燃 气 ， 实 现 高 预 热 温 度 空 气 或 燃 气（a !-- b）和低氧浓度（+cd’ec）条件下的稳定燃烧，具有 大幅度节能（)-cd0-c）和大幅度降低烟气中 >EC 排放 量（>ECf’--g’-h0）及 ?E+ 排放量减少 )-c以上的双重 优 越 性［’］。 日 本 、美 国 和 欧 洲 工 业 发 达 国 家 以 及 我 国 已
- 主要技术性能
本文所研制的蓄热式燃气辐射管燃烧器以冷轧不
锈钢带无氧化连续退火炉为典型炉型介绍。
用途
冷轧不锈钢带无氧化退火
产量 / 0·12$
-"
3 型蓄热式（45),）燃气辐射管尺寸 / 66 !$78979& &""
加热炉加热温度 / %
7""#$ $!"
有效加热区尺寸 / 66
$ 7""98" $&"
H$ <="
排烟温度 / %
"$!"
*(+ 排放量
H$-"9$"2（8 采用
德国 ILE *(+ME(& 分析仪）
,(& 排 放 量
测 试 实 际 值（采
用德国 ILE *(+ME(& 分析仪），计算减少 ,(& 排放量
电子点火器寿命 / 次
!! """
蓄热式（45),）燃气辐射管燃烧器换向时间 / . 8"
关键词：高温空气燃烧；燃气辐射管燃烧器；应用
中 图 分 类 号 ： 34-00%’)
文献标识码：5
文 章 编 号 ：’--+.’0)(（+--/）-+.--++.-/
12 678.98:;< =5> ?9@:;.A@B< CD5E FB< 15>" 68:;.G7:; HI@BJB:; KLM>12 39@NO7P M:@N;Q 3@R9:8P8;Q ?8% $ST%< I@BJB:; ’---!)，?9B:7U ：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：9B;9 S@OA@N7SWN@ 7BN R8OZWVSB8:‘ GBN@T.;7V N7TB7:S SWZ@ R8OZWVS8N‘ 7AAPBR7SB8:
［&］%北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，’(()% *+, *+,陆钟武%冶金热能工程导论［&］%沈阳：东北工学院出版社，
’((-%
加热设备
管体的温度（一般低 !"#$""%），被加热的高温空气和 燃气经特殊设计的旋流式烧嘴喷口以高速旋转气流卷 吸周围烟气形成一股含氧量大大低于 &$’的稀薄贫氧 高 温 气 流 ，同 时 往 稀 薄 高 温 空 气 附 近 注 入 燃 气 ，燃 气 在 贫 氧 状 态 下（&’#$!’(&）实 现 燃 烧 ，与 此 同 时 ，燃 烧 后 的高温热烟气通过另一侧的蓄热式辐射管 ) 时，将烟 气显热储存在蓄热式燃气辐射管燃烧器 ) 的蜂窝陶瓷 蓄热体内，然后以低于 $!" %的低温烟气经四通换向 阀排入大气。经自控系统控制的四通换向阀以一定频 率进行切换，这样两个蓄热式燃气辐射管燃烧器处于 蓄热与放热交替工作状态。从而达到节能和降低 *(+、 ,(& 排放等目的，常用的换向周期为 -"#&"" .。新一代 燃气辐射管燃烧器燃烧系统和控制系统示意图如图 & 所示。
&-
加热设备
（!）炉 室 清 洁 、干 净 ，适 宜 精 密 产 品 、高 技 术 产 品 和 特殊材料加热处理，可在真空或保护气氛下加热实现 精确、洁净热处理；