高效蓄热式工业炉的原理及其工业应用

北岛炉是将烧嘴（排烟通道）、蓄热室与炉体结合于一体的高效蓄热式工业炉，它具有国际上用蓄热式烧嘴
建造的工业炉所拥有的全部优点，且完全克服了蓄热式烧嘴“皮厚瓤小”而体积相对较大，热负荷相对较小，较
难做到空气和煤气双预热的缺点。当用于热负荷较大的连续加热炉时，其所用蓄热室数量仅为蓄热式烧嘴炉
的ｌ，２ ｌ，，３，换向系统仅为ｌ ３套。
热体采用陶瓷小球，比表面积高达２４０ｍ２／ｍ３．众多的小球将气流分割成很小的气流通道，气流在蓄热体中 流过时，形成强烈的紊流区，有效地冲破了蓄热体表面的跗面层，又由于球径很小，传热半径小、热阻小、密度 高、导热性好，加之换向系统设计独特，故可实现频繁且快速的换向，因此．每小时蓄热体可利用２０—３０个周 期，高温烟气经蓄热｛奉后在很短的行程（６００ ８００ｍｍ）内便可将烟气降至１５０℃左右排放。下一周期常温煤气
数如下：
加热料坯：（１５０×１５０或１６０×１６０）×３１００ｍｍ
加热钢种：普碳钢，合金钢
炉子产量：７０ｔ／ｈ
炉子有效尺寸：６９００（内宽）ｍｍ×１４０００（有效长）ｍｎ－
装、出料方式：端进端出（双排料）
＾／出炉锕坯温度：２０／１２００℃
燃料及热值：单一高炉煤气，ｑ１＝８００×４．１８１６ｋＪ／ｍ３
表ｌ 北岛高效蓄热工业炉使用投产情况
３．１高效蓄热式罩式退火肛“
北岛能源公司在抚钢建成投产了四座罩式退火炉，主要参数如下： 炉子尺寸：２２００（内宽）×５８００（内长）×１５００（内高）ｍｍ 炉子装钢量：２０ｔ 退火温度：８００～９５０℃ 燃料种类及发热量：发生炉煤气，Ｑｄ＝１４００×４．１８ｋｊ／Ⅱ１２ 排熘温度：≤１５０℃ 炉子采用空气单预热方式，蓄热室在炉两侧炉台下部成长条形布置，煤气分成多个小细流股喷入炉内与热 吼混台燃烧，燃烧产物呈火幕状加热物料＝ 炉子投产后．辽宁省节能服务中心对其进行了热工测试，与车间原有台式退火炉相比，产量提高了３０％， 节约燃料７０％。炉内温差由原来的５０℃减小为±５℃，显著提高了热处理的质量。蓄热式热处理炉具有节能、 显著改善炉内温度均匀性，可实现无氧化热处理的优点。 ３．２高效蓄热式在线加热炉” 北岛能源公司在韶钢三轧厂建成了一座烧单一高炉煤气的连续式在线加热炉。该炉采用空气煤气双预热 方式，在炉底下部两侧各设有一个煤气蓄热室和一个空气蓄热室，在炉子两侧墙内各设有３个煤气喷口，预热
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和空气流经蓄热体在相同路径内即可分别预热到仅比烟气温度低ｌＯＯ℃左右．温度效率高达８５％以上，因蓄热 体体积十分小巧，加之小球流动性能良好，即使积灰后阻力增加也不影响换热指标，而且小球的更换、清洗非常 方便，可重复使用。
为实现换向式燃烧所特殊设计的换向系统在２ ３秒钟内同时实现空气煤气、烟气的换向动作。为保证安 全运行，在换向瞬时关闭煤气，待换向动作完成后再打开，避免煤气与烟气中的残氧相遇。执行机构由气缸驱 动，工作平稳可靠，维护简单。换向机构的动作由一套专门的控制系统来实现，它具有定温换向、定时换向、超
炉子型式：端进侧出推钢式连续加热炉
炉子产量：６０ｔ／ｈ
加热料坯：１５０ｍｍ×１Ｓ０ｍｍ×３０００ｍｍ，普碳钢
炉子尺寸：３５００（内宽）×２３００（有效长）ｍｍ
人／出炉钢坯温度：２０／１２００℃
燃料及热值：单一高炉煤气，Ｑｌ＝８００×４．１８ｋＪ／Fra Baidu bibliotekＰ
燃料／空气耗量：１８０００／１４５００ｍ３／ｈ（晟大值）
样的加热效果，且热效率高达７０％。 （４）高效蓄热燃烧技术应用于热处理炉上，可以显著改善热处理的温度均匀性，高效节能并可实现无氧
化。 （５）采用北岛高教蓄热燃烧技术可以改善企业的能源紧张状况，大幅度降低能耗和生产成本，提高企业舶
市场竞争力，经济效益显著。 参考文献
１（美）Ｒｉｃｌｌａｒｄ Ｊ Ｒｅｅｄ著，侯长连译太幅度节能的新型燃烧器系统冶金能源．１９８７．５，５７ ２候长连．杨晓音等．陶瓷蓄热式热变换器的研钮及应用．钢铁，１９９２，７，６４—６７ ３高仲龙．张先棹，高家锐关于工业加热炉发展方向的再探讨，从自身预热式烧嘴谈起．工业炉，１９９７ ｌ ４蔡九菊，肚钟武填充球蓄热式技术及其在工业炉上的应用冶金能源，１９９７．５，５４—５８ ５侯长莲．杨晓音等．高效蓄热式罩式退火炉研｛｝Ｉ．工业炉，‘１９９７，２，３９—４１． ６侯长琏．胡和平．噩嘉谋等，用于在线加热的高炉煤气加热炉节能，１９９８．２，３０—３２ ７候长连．胡和平．巫嘉谋等，新型蓄热式高炉煤气加热炉．工业加热，１９９８．３。３２—３４
温报警、程序动作、自动保护等一系列功能。暑排烟温度达到或超过温度警戒线时，系统将发出升光报警信号，
并自动切断煤气、空气和排烟机，全系统自锁，防止因超温造成设备损坏。 ３北岛炉的工业应用及其效果
北岛能源公司从１９９３年设计投产我国第一座高效蓄热式工业炉起，已建成投产了二十一座高效蓄热式工
业炉，见表１。
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后的煤气和空气喷人炉内燃烧，炉温的均匀性极好。
由于采用单一高炉煤气与使用重油相比，年节约燃料费用达４００万元。投产三年来，炉子表现出了优越的 性能：产量、质量完全满足工艺要求，炉温控制灵活，热惰性小，氧化烧损率极低。在因轧机原因常待轧的不利
条件下，三年多来都没有必要清理炉底。
３．３高效蓄热式连续加热炉
燃料／空气预热温度：１０００／１０００℃
排烟温度：≤１５０℃
加热段最高炉温：≮１３５０℃（可调）
炉底管冷却方式：汽化冷却
排烟方式：排烟机
烟囱：２根中８２０×６ｍｎｌ排烟管，高１５ｍ
炉子投产后，各项技术指标均达到设计要求。加热质量和速度均可与燃高热值煤气的加热炉相媲美。由
于燃烧高炉煤气吨钢成本下降了５２元，在全国各钢厂销售疲软的情况下，萍乡锕材产销两旺。据统计，仅高炉
（上接第２０６页】
４结论 （１）北岛炉将蓄热式热回收和换向式燃烧系统与炉子结合于一体，排烟温度低于１５０℃，最大程度上实现
高产、优质和低耗、节约能源和保护环境。 （２）北岛炉炉型设计合理，换向系统运行可靠、安全，控制系统简单实用，操作维护方便。 ｆ３）应用高教蓄热燃烧技术可以在大型加热炉上直接燃用单一高炉煤气。达到燃用高热蓝煤气加热炉同
（１）萍乡钢铁厂燃高炉煤气棒材加热炉
１９９９年３月北岛能源公司在萍乡钢铁厂建成一座年产３０万吨的燃单一高炉煤气的高效蓄热加热炉，采
用空气、煤气双预热，在炉子两侧墙下部各设４个空气蓄热室和４个煤气蓄热室，分加热段和均热段两段加热，
炉子每侧墙上各有４８个喷口，分别供人煤气和空气，分两段进行控制。其主要技术参数如下：
２ｌｌ
高效蓄热式工业炉的原理及其工业应用
作者： 作者单位：
侯长连， 刘日新， 胡和平， 董为民， 唐献红， 李领 北京北岛能源技术有限公司
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_3320309.aspx
高效蓄热式工业炉的原理及其工业应用
侯长连 刘日新 胡和平 董为民唐献红 李 领
（北京北岛能源技术有限公司）
摘要 本文阐述了高教蓄热式工业炉（北岛炉）的原理和在工业生产上的应用情况。北岛炉将蔷热式热回收和换 向式燃烧系统与炉子结台于一体，可将空气和煤气同时预热到１１００℃，系统排烟温度低于１５０Ｃ。在轧钢加热炉上应 用，可以科纯高炉煤气为燃料，达到节能３０％～５０％、提高炉内温度均匀性、减少氧化烧损、保护环境的效果。目前， 已经在全国钢铁企业的２８座工业炉上实际应用。 关键词 工业炉 北岛炉 高温空气 蓄热燃烧 节能 高炉煤气
本文主要介绍高效蓄热式工业炉（北岛炉）的原理，及其在均热炉、热处理炉、连续加热炉上的实际应用效
果。
２北岛炉的工作原理
北岛炉由高效蓄热式热回收系统、换向式燃烧系统和控制系统组成。高效蓄热式工业炉的热效率可达
露露 ７０％，这种换向式燃烧方式改善了炉内的温度均匀性。由于很方便地把煤气和助燃空气预热到高达１１００℃，
值：单一高炉煤气，Ｑｄ＝８００×４．１８１６ｋＪ／ｍ３；燃料／空气预热温度：１０００／１０００℃；排烟温度：≤１５０℃；炉底管冷
却方式：汽化冷却；吨钢成本下降了５２元，仅高炉煤气代油年创效益２６００万元。
（下转第２ｌＩ页）
证连铸坯的无缺陷浇铸，拉出无缺陷连铸坯，其成分、断面、定尺等都要符合要求。只有这样才能保证加热炉热 进热装的顺利进行，减少炼钢和轧钢因连铸坯质量而造成的异议。 ４结论
煤气代油一项年节约燃料费用１５００万元。
（２）韶钢三轧加热炉＂
韶关三轧分厂１９９７年曾在连铸连轧生产线上应用了一台北岛炉作为钢坯的在线加热。两年多实际证明，
北岛炉技术上可行，经济上合理，操作简便，安全可靠，经济效益显著。因此，当该厂６５０加热炉改造时，又一次 选择了北岛炉。１９９９年ｌｏ月又一台高效蓄热式燃用单一高炉煤气的加热炉在韶钢建成投产。其主要技术参
ｌ概述
自高教蓄热式燃烧技术的有关报道传人我国以来，就得到了我国工业炉工作者的极大重视【１，２’３ｔ，并被列
入国家“九五”钢铁工业新技术应用及发展战略。认为“高效蓄热式工业炉将是２１世纪工业炉节能的发展方
向”“１。北京北岛能源技术有限公司（前身为大连北岛能源技术发展有限公司）自１９９２年以来结合我国的国 情，成功开发了一种技术领先、独具特色的高效蓄热式工业炉（北岛炉）。
一轧钢厂中小型的热送热装实施以来成效显著，效益巨大，因而对于轧钢加热炉的节能降耗来说，连铸坯 热送热装是一个行之有效的措施。有条件的加热炉，应当想办法实施。已经实行热送热装技术的加热炉，应该 着手提高热装率和钢坯人炉温度，以达到进一步节能降耗的目的：
参考文献
１ 峰隆夫热轧工序的节能措施．中日钢铁节能交流会资料集１９９７ ５ ２张卫军加热炉节能操作与计算机控制河北省金属学会９７年加热炉节能技术交流会论文集．１９９７ ７ ３钢铁厂工业炉设计参考资料（上册）冶金工业出版社．１９７９ ５
可以在高温工业炉使用高炉煤气做为燃料，从根本上解决了高炉煤气的放散导致污染环境的问题。
一．一号圩ｂ·”
《亍山茸？”
（ａ）
（ｂ）
图ｌ 高教蓄热工业炉工作原理
如图１（ａ），在ａ状态下煤气和来自鼓风机的助燃空气经换向系统分别进入左侧通道，而后由下向上通过 蓄热室。预热后的煤气与空气从左侧通道喷出并混合燃烧。燃烧产物对钢坯进行加热后进人右侧通道，在蓄 热室内进行热交换将大部分热量留给蓄热体后，以１５０℃左右的温度进入换向系统，经排烟机排人大气。几分 种以后控制系统发出指令，换向机构动作．空气、煤气同时换向。将系统变为ｂ状态，如图１（ｂ），此时煤气和空 气从右侧通道喷口喷出并混合燃烧，这时左侧喷口作为烟道。在排烟机的作用下，使高温烟气通过蓄热体排 出，一个换向周期完成。
燃料／空气耗量：２４０００／１９２００ ｍ２／ｈ（最大值）
燃料／空气预热温度：１０００／１０００℃
排烟温度：≤１５０℃
炉底管冷却方式：汽化冷却（３）萍乡钢铁厂高线加热炉
萍乡钢铁厂高线加热炉为端进侧出推钢式连续加热炉；炉子产量：１１５ｔ／ｈ；加热料坯：１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×
９０００ｍｎ】，普碳钢；炉子尺寸：９６０００（内宽）ｍｍ×１８５００（有效长）ｍｍ；＾／出炉钢坯温度：２０／１２００℃；燃料及热