高效蓄热式燃烧技术简介

一、高效蓄热式燃烧技术简介

高效蓄热式燃烧技术（High Temperature Air combustion-HTAC或Highly preheated Air一种全新型燃烧技术。它具有高效烟气余热回收和高预热空气温度、低Nox排放等多重优越性。国外大量的实验研究表明，这种新的燃烧技术将在近期对世界各国以燃烧为基础的能源转换技术带来变革性的发展，给各种与燃烧有关的环境保护技术提供一个有效的手段，燃烧学本身也将获得一次空前完善的机会。该技术被国际公认为是二十一世纪核心工业技术之一。

1、国外高效蓄热式燃烧技术的发展应用情况

1981年英国Hotwork公司和British Gas公司合作研制成功了最早型蓄热式烧嘴，体现了在烧嘴上进行热交换分散式余热回收的思路。1984年两公司合作改造了Avesta shetfieled公司的不锈钢退火生产线，在加热段设置了9对蓄热式烧嘴，烧嘴装在侧墙上，炉内温差也

只有±5℃，热处理能力从30t/h提高到45t/h，单耗仅为1GJ/t,既节能又增产，使该技术在

欧洲、美国得以推广应用。

日本考察了该技术的应用情况之后，决定引进优化，降低Nox的排放量，以达到日本国标。该技术在日本称之为强循环再生燃烧系统（HRS），HRS的基本理论研究及商业化技术开发由日本工业界、政府、大学共同推进。在日本国际贸易和工业厅的资助下，由日本新能源和工业技术开发组织（NEDO）负责的以HRS技术为基础的“高性能、工业炉”项目于1993年启动。1993-1999年日本政府投资150亿日元用于该技术的研究，其目的要达到节能30%，CO2排放量降低30%，Nox、Sox排放量降低30%。目前日本政府确定2000-2004年为“高效工业炉工业规模示范年。仅日本工业炉株式会社（Nippon Furnace Kogyo kaisha Ltd-NFK）在1992-1998的六年间，已在近150台工业炉上应用蓄热式高温燃烧器近900套。

2、国内高效蓄热式燃烧技术的发展应用情况

我国在蓄热式高温空气燃烧技术的研究应用方面，仍处于研究开发阶段，但该技术独特的优越性已经引起我国冶金企业界和热工学术界的极大兴趣。目前，高温空气燃烧技术虽尚未成熟，但市场应用前景相当广阔。山鑫海达公司，依靠强大的科技实力，始终致力于走在当代最先进的工业炉窑燃烧及热工控制技术研究的前列。在已经取得燃油气动雾化燃烧技术、燃油燃气动态（脉冲、间断）燃烧技术、工业窑炉热工自动控制技术的令人瞩目成果的同时，近年来着力于对蓄热式燃烧系统进行了研发，将现代燃烧技术与蓄热式钢包烘烤器方面已经取得一定的成绩及经验。

经过多年不懈努力，山鑫海达公司开发出了以液体、气体为燃料，蓄热体为蜂窝体、球体的系列新型蓄热式燃烧器。该系列燃烧器工作时可使空气预热到接近烟气温度，1000℃以上，排烟温度低于150℃，热回收率80%以上，在工业炉窑上使用可节约燃料55%左右，比一般间壁式余热回收装置多节约燃料25%~30%，废气量大大减少，废气中的Nox含量大大降低。新型蓄热式燃烧器适用于冶金、石化、建材、机械等行业中的各种工业炉窑。

3、高效蓄热式燃烧技术多用途的发展前景

山鑫海达公司在研究蓄热式高温空气燃烧技术方面做了大量的工作，进行了大量技术储备，在已取得的成果基础上进行再研发，再研发的设想如下：

3.1 对现有的产品进行完善改进

现在的产品主要适用于气体燃料，特别适合于低热值的煤气；洁净的液体燃料，针对我国燃重油比较普遍的现实，研究开发燃重油的蓄热式烧嘴，这将是世界燃重油技术的突破，对蜂窝体式蓄热体作进一步的研究实验，验证其抗堵性能。开发最新型蓄热体，该种蓄热体抗堵性能好，蓄热能力强，体积小，阻力小，适合中国国情。

对现有的换向系统进行优化设计，完善已开发出的双位直通式换向阀，有双位四通式、双位三通式及三位三通式。

3.2 研究开发新型热风炉

将最新的蓄热式换向技术应用于热风炉上，保持原有热风炉外壳不变，在出热风口位置不变的情况下，对原热风炉内部进行改造，使单个热风炉具有外供热风，同时部分热风自供燃烧，热风同高炉煤气混合燃烧后，通过换向阀排出。新式热风炉风温保证值在1150℃以上，达到世界最先进水平，且在供热风的周期内热风温度波动很小。由于热风温度的提高，高炉喷煤粉的量就会增加，节能效果更加明显。

3.3 开发二十一世纪概念型锅炉

该种锅炉以煤为燃料，首先采用高风稳燃烧技术将煤气化，液体排渣，煤气供给锅炉本体，锅炉本体亦采用蓄热式高温燃烧技术。相同吨位的锅炉，二十一世纪概念型锅炉的体积只是

现在锅炉的1/4。排烟温度<150℃，污染物排放量可降到最低水平。

二、高效蓄热式燃烧器技术性能指标

(一)产品简介

高效蓄热式燃烧器是一种新型高效节能、环保燃烧装置，该燃烧器工作时可使空气预热温度接近烟气入口温度，1000℃以上，排烟温度可降至零点附近，150℃以下，热回收率80%以上，在工业炉窑上使用可节约燃料55%左右，比一般间壁式余热回收装置多节约燃料25%~30%，从而使炉子的热效率大幅提高。由于空气预热温度提高，所以火焰温度也在相应提高，火焰辐射能力加大，加热速度变快，工业炉窑的生产效率可提高10%~15%。由于以上原因，炉子的废气量减少，环保效果十分明显。蓄热式高温燃烧器使用过程中点火方便，燃烧完全、火焰稳定、铺展性好，在以油为燃料时，蓄热过程油路断开，雾化介质常通，所以不结焦。蓄热式高温燃烧器适合于冶金、石化、建材、机械等行业中的加热炉、熔化炉及热处理炉。蓄热式高温燃烧器适用于各种高、低热值的煤气，各种液体燃料（柴油、重油、焦油）。

(二)高效蓄热式燃烧器的结构及工作原理

1、结构特征

在工业炉窑上使用的蓄热式高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，每一对烧嘴可视为这一新型燃烧器系统的一个完整单元。这一单元包括两只耐高温材料的喷嘴，两个耐火材料制成的蓄热体，一个换向阀组（一个换向阀也可以带若干组烧嘴）和一套操纵快速换向阀的自控单元。

2、工作原理

（1）以液体、高热值煤气为燃料的蓄热式高温燃烧器的工作原理

一组蓄热式烧嘴在正常工作时，两只燃烧器不会处于同一种工作状态。当一只烧嘴处于燃烧工作状态时，此燃料通路开通，冷空气通过炽热蓄热体，被加热为热空气去助燃；另一只烧嘴一定处于蓄热状态作为烟道，此燃烧通路关闭，燃烧产物在引风机的作用下经燃烧通道到蓄热体，使蓄热体蓄积下热量后，经烟道由烟囱排出。