蓄热式燃烧实用技术

蓄热式燃烧实用技术

一、基本原理及特点

1、蓄热式燃烧装置的原理

1．1动漫效果

1．2蓄热式燃烧装置原理见下图1.(a) (b) (c)

图1.(a) 单蓄热式烧嘴加热系统（外置式）

图1.(b) 单蓄热式烧嘴加热系统（内置或半内置式）

gas

图1.(c) 空、煤气双蓄热上下（左右）烧嘴加热系统

当燃烧装置1处于燃烧状态时，被加热介质（助燃空气、煤气）通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把介质预热到比炉温低100～150℃的高温，通过空煤气烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。而另一个配对的燃烧装置2则处于蓄热状态，高温烟气流入蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降到250～150℃后流过换向阀经排烟机排出。煤气、空气预热各设置一台排烟机，只预热空气设置一台排烟机。

蓄热式燃烧装置系统主要由燃烧装置、蓄热室（内有蓄热体）、换向系统、排烟系统和连接管道，五大部份组成。无论哪种形式的燃烧装置，蓄热室（内有蓄热体）必须成对布置。

经过一定时间后，换向阀换向如此反复交替工作，使被加热介质加热到较高温度，进入炉膛，实现对炉内物料的加热。

2、蓄热式燃烧装置的特点

初期采用蓄热式烧嘴的主要目的是为了进一步提高空气的预热温度，更大程度地回收烟气带走的热量，以节约能源。但由于高温燃烧带来了高的NO

排放，因此限制了它

X

在工业发达国家的推广使用。

近入90年代后，低NO

的蓄热烧嘴开始进一步研究，1992年开发成功，被称为高

X

温空气燃烧技术。这种技术的原理是降低燃烧空间中的氧浓度，创造贫氧条件，消除局部炽热高温区，用高速喷出的空气射流卷吸周围烟气形成贫氧燃烧区，此时形成的火焰体积大大增加，亮度减弱，温度均匀，梯度很小，这就有效地减少了NO

的产生。

X

。即一次燃料流量为5%，二次燃新开发的蓄热式烧嘴采用分段燃料供应法降低NO

X

料为95%，并使助燃空气以100m/s的速度喷出，高速空气的射流卷吸周围炉气回流，使燃烧过程减缓，火焰燃烧区氧浓度低，形成的火焰体积大大增加，亮度减弱，温度均

达到30ppm（以烟气中含氧量11%计算）。匀，梯度很小，在炉温1300℃时产生的NO

X

蓄热烧嘴具有的特点：

3、采用高温空气燃烧技术的低NO

X

①节约能源

蓄热烧嘴能大大提高节能效率。使用传统烧嘴，最多只能将空气、煤气预热到500～600℃，排烟温度350～400℃。蓄热式烧嘴可将空煤气预热到1100～1000℃，同时排烟温度可降至250～150℃大大提高了燃料使用效率。热回收率达80%以上，可节约燃料近55%，比一般回收装置高20%～30%。

②提高炉温均匀性

蓄热烧嘴的火焰和传统烧嘴相比，温度均匀，梯度很小，无明显前面谈到，低NO

X

蓄热烧嘴工作时，通常有切换过程，烧嘴交替地处于燃烧期和蓄的高温区，而且低NO

X

热期，火焰的位置不是固定不变，炉气流动和扰动作用使炉温分布更均匀，另外，由于空气和煤气预热到1000℃以上，大大提高了气体的高温动力性能，使空气扩散，混合过程更加剧烈，使火焰外围形成炉气循环区，也促进了炉温的均匀性。炉温均匀性提高，能大大提高炉内被加热物料的温度均匀性。

③提高传热效率

蓄热烧嘴是通过分散式热回收方式进行的，每一个温度控制段中大量烟由于低NO

X

蓄热烧嘴进行的。因此，各段能独立进行温度控制，各段温气排出是通过本段的低NO

X

度可随意设定，炉子温度控制段可以设计放置离装料端很近的区域，这样实际上预热段长度大大缩短，炉子高温段大大延长。如果坯料温度升温速度不受限制，坯料一旦进入炉子，在温度1250℃左右温度加热，炉子对坯料的热流大大增加，炉子传热效率就大大提高，炉内传热效率提高有两个结果：

a、在炉子长度不变的情况下，能缩短料坯在炉加热时间，提高炉子产量。

b、在炉时间不变的情况下，随着炉内传热效率的提高，能缩短炉子长度，使炉子投资减少。

④降低NO

X

浓度

当空气预热到1000℃以上高温时，如果不采取措施，让燃料和空气直接混合，那

么NO

X 生成量将大大增加，超过环保对氮氧化物的排放标准。低NO

X

蓄热烧嘴将采取下

面方法降低NO

X

生成量，通常的燃烧过程是在氧浓度21%左右的情况下进行，为了降低

蓄热烧嘴生成NO

X

浓度，一个有效的办法是使蓄热烧嘴的燃烧过程在氧浓度较低的情况下进行。在组织蓄热烧嘴的火焰时，将大量燃料喷向烧嘴根部的回流区，利用高温高速引射时引起烟气的扰动，稀释空气中氧浓度，使回流区中氧浓度一般在2～5%左右，这

样NO

X

浓度将大大降低。同时为了提高火焰的刚性，先通入部分燃料在高温空气内部（富氧区）这就是通常人们所讲的二步燃烧法。

低NO

X

蓄热烧嘴火焰在氧浓度为2～5%气氛中燃烧时，火焰稳定性仍然很好，这是

由于随着预热空气温度的提高，火焰的特性稳定火焰的氧浓度区间扩大，实际上NO

X

生

成量达到45ppm左右，这是传统烧嘴难以达到的，在使用蓄热烧嘴过程中，影响NO

X

生成因素有：

a、预热高温空气的射流速度

高温空气的射流速越大，能引起回流到蓄热烧嘴根部的烟气量增大，回流区就是

使燃料氧浓度降低，NO

X 生成量降低，当速度超过100m/s 时，NO

X

就降低到40ppm左右。

b、一、二次燃料的比例