中国金一学会瞻蠢与熟工２０∞学术年会
刘日新刘广林
（ｊ晾环球源节能帮睬授术研究所）
擅薹本文对蓄捌鲑魄蝴原理、发展历史及其在冶金工业炉中的应用进行了介绍，对换向阕及换向控铺、Ｎ０ｘ的控制、炉压控制、炉气含氧量、高炉煤气的利用、性瞻价格比等关键问题进行了分析。冶金工业垆需要实麓这—项蓄热燃斑节能技术改造，虬提高其热能租用宰，减少环境污染，从根本匕实现冶金工业的高效、低耗和清洁生产． 关ｔ爵蓄热燃烧冶金炉换向阀低ＮＯｘ燃烧
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ｌ绪论
目前资源和环境问题日益突出．要求各冶金企业全面推行高效、清洁生产技术。蓄热燃烧技术是目前世界ｔ先进的燃烧技术，可以从根本上提高企业能源利用率，对低热值煤气进行合理利用，最大限度地涮创对钌矧匀排放．
本文将对蓄热燃烧技术的发展历史、原理及其在冶金工业炉中的应用进行介绍，对蓄热燃烧技术在冶金工业炉中应用所存在的问题进行分析．
２蓄热燃烧技术的发展历史
蓄热式烧脯是二十世纪∞年代初英目的Ｈ０ｒｒｗ渊（公司和英国煤气公司合作首次开发的，称为ＲＣＢ型砻乎弗（Ｒ瞎∞瞰吐№Ｏ瑚ｉｃＢｌ盯疆）．
１９８４年Ａ：ｖｅ啦ｓｈｅ伍ｌｄ公司用于不锈钢退火炉加热段的—侧炉墙上．装了９对．其效果是产量由３０恤增加到４ｓ啦单耗为ｌＪＤ５ＧＩ＾．虽然是单侧供热，带钢温度差是±５℃。
ｌ粥８年ｍ油目ｂａｍＥｒｌｇｉｍ口ｈ培ｓ豫出公司在产量１７５妇的大方坯步进粱式炉上装了３２对Ｒ四馈瞒，取代了原来的全部黼，６００℃热嚣洲咩耗０黝，炉内温度差±５℃。其缺点是Ｎ０嘁值高，有时高达５００咿ｎ．
捌日新等：蓄热燃缒堇查垦蔓壅堕叁三塑！堕里周兰盟鉴于这是—项节能技术，日本从１粥５年左右开始研制．当时欧美的厂家以陶瓷小球或碎砾作蓄热体，日本采用压力损失小、比表面积大４巧倍的晦瓷蜂窝体，；；（减少蓄热体的体积和重量。为了使蓄热燃烧技术能普遍应用，需要在空气预热到ｌＯ∞℃以上的高温条件下实现低Ｎ０ｘ化，同时要制造机捌汹：能司靠的、切换动作频繁的切换阀，因此，就推动了翅眷鲥召关技术的开发．fsad
日本—家公司１９妇年引进此项技术后作了改进．将蓄热器和烧嘴组成—体并采用两阶段燃烧以期降低Ｎ０口【值。其燃料有城市煤气，液化石油气．重油和灯油．可用于步进梁式炉，
废塑料炼油锻造炉，罩式炉以及钢包烘烤器等。日本东京煤气公司生产的蓄热式烧嘴称ＦＤＩ型，利用烟气的自身再循环和浓＇冼热始去的原理来酬氐Ｎ０嚏值．日本Ｍ漾公司于１９９６年在２３０咖（福山厂）热轧加热炉上全砸采用蓄热燃烧技术。该设备拥有和烧嘴一体的高散蜂窝状陶瓷蓄热体的紧凑斌热回收装置，炉内氧浓度降低、Ｎ０ｘ太慨度减少，由于高速吹＾燃烧用空气、炉内温度均匀．效率提高。烧嘴每３蕊切换一次．目前在热轧加热炉、厚板加热炉、钢管加热炉上采用，平均节能３０％以上，Ｎａ睫降低６０％以上。该技术在钢铁、有冶金和汽车等相关部门已实际应用该技求和设备１８６４套．
３ｔ热燃烧境术的原理
—个ＲＣＢ单元至少由两个烧嘴、两个蓄热体、气体切换阎和相关控制系统组成。如图ｌ。根撂瞻雕§；际可能安装空间，烧嘴和蓄热体成对出现．在—个烧嘴的助燃空气通过蓄热体燃烧供热时，另—个铀瞒充当摊媚的角．同对搬廉螬陡§体，当这个蓄热体充分加热后．切换系统动作唰嘎缴向运行。
被助燃空气冷却的蓄热体轮流地由离开炉子的高温气体加热，由于最后捧出的气温度只有１５∞∞℃，
切换阀在低温下工作，同时捧出燃烧密气的冈机也在ｆ隅工作，标准设计的风机蕊可以满足要求．
一，、１～二睾每｝～＿一‘｛…：弦．ｏ■ｒ一…
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图ｌ蓄熟燃烧‘ＲＣＢ）示意图
ＲｃＢ的燃料节约率．与ｊ峄空气烧嘴比节能率达６，‰各种舟ＧＢ烧哺主要用于气体燃料或液体捆自＃｝．由于锢底降低了捧气激。再也没有必要使用有内树的穗道或烟囱．
３．１蓄热体
评价蓄热体性能时ｉ啦效率和压力损失都是重要的参数，蜂窝型蓄热体压力损失为
】加０ｐ‰鞭据溢度、有凭腐堪嘲产件髟瞄盍ｊ军蓄热体孵材氟驵黠土睫到高铝质之间选挥舞嚏的材质．
４０２中国垒一学会船蠢与热工∞∞学术年会
通常采用侮瓷小球体蓄热体，其理由是虽然在压力损失方面有些不和，但单位传热体积蓄热量、警燕
体的耐用强度、堵塞时的清扫以及便于更换受损的蓄热体等方面是有利的．对于使用脏煤气的场合．蓄热体必须设计成不问断生产下易于清洗。
３２换向阀
烟气和空气的切换装置是必须的．如切换时间为３０ｓ，则每年动作次数约为１００万次．因而机械方面的可靠性和耐久性就相当重要。如果用直通阀．系统中有一对烧嘴就要４套切换阀：如果用四通膀，系统中—对烧嘴只要—套自嗽阀，成本就嘲琦祗。
３３换向时间
蓄热体的效率阻空气预热得到的热量与通过蓄热体的烟气所具有的显热之比来表示。但通常热交换器的效率指标是黻效率Ｔｌｔ，即：（出口空气温度＿入口空气温度），（入口熠气温
蘑出口姻气温度），烟气不通过旁同时温度效率可达０．９０ｍ舛。温度效率与切换时厨ｒ有很密切的关系，ｔ在１孓６瞻之间时穗蜘ｔ越高．通钕设定在２０ｑ嘛
３＿４低Ｎ蕊控制
由于助燃空气预热温度的提高，使：ｋ焰温度ｔ升增加Ｎ０ｘ捧放量。通常工业炉内要抑制ＮＯｘ的
生成，采用控制炉温、二段燃烧、废气再循环、二此燃烧、炉内还原等措施．单纯从结构七考虑．降略蓄热燃烧中ＮＯｘ浓度的基本方法是采用两阶段燃烧法．一次燃烧区域是还原燃烧，二次燃烧区域是低氧燃烧，借此来降低ＮＯ嚏的浓度。低Ｎ０％ＲＣＢ具有高的热回收率、高速火焰特性，‘而不产生因为高空气预热温度相关的高Ｎｏ％生成率。
４蓄热燃烧技术在冶金工业炉中的应用实倒
４．１髂铝炉
现有的能力为２００呼比的熔铝炉．烧城市煤气．改造中设置平行配置的能力为６甜Ｉ的烧嘴—对，结果单耗为２．０Ｇｍ，比改造前降峙一半。ＮＯ嚏值比—般的加热炉稍高。一次燃料与二次燃料流通面积的比值设定在２０，８０。
４２钢包烘烤暑
７５吨铁水果用烧Ａ重油的能力为５Ｇ跏的ＩｔｃＢ烧嘴后，比甄先的烧嘴节约了一半燃料消耗量ｔ切换燃烧使温度差在±１５℃以冉・
４３‘燃．
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端彭蹦璨武加热炉，加热能力为１∞盹，设置１６对以城蒯繁气为燃料的蓄拱嘞瞒，炉
温１２∞１。，出镧陂１１０ａ℃，燃科单耗盔ｉ嚯７８Ｉ唱ｍ时是０岩８１３骗与以往相比力睹渡节能，Ｎ０ｘ值总体而言可以ｊ空越庄删。另外，加热段炉宽方向白勺ｉ勘蹬｝在１０℃以内，炉温均匀ａ步进梁式加热炉２；晴改造椎隧、换热器，把下加热段垢混合煤气自强魄改成８对Ｒ（＝Ｂ烧嘴．由于空间不足’ＲｃＢ烧嘴不是—喇．化的。改造☆啦只有加热段，剩余的爝气经预热钢坯后再通过换热器回收余热。改造效果是燃料单耗减少８％．
日本ＮＫＫ公司于１９９６年在２３０盹（福山厂）热轧加热炉Ｅ＿全面采用蓄热燃烧技术．该设备拥有和烧嘴—体的高效蜂窝状陶瓷蓄热体的紧凑式热回【阮Ｈ．置，炉内氧浓度降低、Ｎ０ｘ大幅度减少，由于高速吹＾燃烧用空气、炉内温度均匀，效率提高．烧嘴每３舾切换一次，交替燃晓．目前在热轧加热炉、厚板＝日口热炉、锯管加热炉上采用，平均节能３慨以上，Ｎ０ｘ降低６０％以上．
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４．４台车式热处理炉
３０眦的台车式热处理炉．对向安装４对蓄热式嬲臂，燃料由重油改为城市煤气．在产量３咖相拥ｆ移盯单耗比改造前辟低了４６％。ＮｏＫ值在炉温为９３０℃为秆竹“．
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ｕ氢气覃式退火炉
加热温度７∞℃左右的低温覃式炉．采用蓄热撂目嘴是否合适是有争议的．采用了新开发的
长口型ＲｃＢ烧嘴后，对加热性能没有损失，燃烧室的外型尺寸减少，烧嘴由三段１２只改成—对Ｒ西掌目霄，达到了节约１４％的节能效果．
５蕾热燃蛲技术的几个关奠问题
５．１换向阔及换向控制
因为换向阀需要在胡捌防面的可靠性和耐久性．阎本身宜采用旋转式，旋转角度划、越好，阀的换向必须采用高可靠性的驱动装置，尽可能采用气体驱动。换向时间可以在换向控制髂中根据实际情况进行调整．
５．２Ｎ０％的控制
较好的办法是采用两殷燃烧法来降低燃烧的Ｎｏｘｊ垂放量。同时要求燃料电磁闻和空燃比控
制器目有相当高的可靠性，且空燃比例调节要求能在短时间内完成，即必须采用快作用的比例
调节器。
５３炉压控制
在蓄热燃烧船周期洼地切换燃烧制搬晚睫中，炉压也会出现周期性的变化因此炉压的控箭可｛三（按切换周期翩布｛空制，并尽可能保证１Ⅻ嘶咱铲诒性。
５．４炉气撇
在—对蓄热燃烧烧嘴之间，燃烧过程和蓄热过程必须相互切换．炉内吉氧量也会出现周期性变化，切换时闻越短．炉内含氧董的变化幅度越大，工件的氧化、脱碳也可能增加．切换时间的长短当然和余热回收效率有关，但也必须考虑炉内气氛对加热工件的影响。
在线水分检测５．５高炉煤气的利用
我盈钢铁企业高炉煤气的平均放散率为１３ｍ％，如果将放散的高炉煤气全部利用相当于节约目舔狮万吨标煤。
利用高炉煤气的最好的方法是黼高效蓄热燃目睦昧，由于空气预热温度的提高，可以使
燃烧温癀§黾高，同时使煤气的点火变得更加容易，勘比．采用蓄热燃烧技术后，高炉煤气可以用于各椭要高温的工业炉。此时Ｎ０ｘ的生成量不会显著增加。
５Ｊ６性能价格比
蓄热燃烧器及其控制系统要求有高的可靠性，所选设备的价格都较高，园此必须把研制工
作再推进—步．以进—步提高性能价格比，不斯推进在冶金工业炉中的应用．
塑料单向阀６结论
本文对蓑热燃烧技术的原理、发展历史及其在冶金工业炉中的应用进行了介绍，对换向阀
及换痈目垒制、Ｎｏｘ的控制、妒压控制、炉气台氧量、高炉嘲汽的利用和性能价格比等关键问题进行了分析．冶金工业炉需要实施蝴蓄热燃烧节能技术改造，以提高其热能利用率，减少环境污染，从根本Ｅ实现冶虹业的高效、低耗和清洁生产。
（编辑：王承阳李东辉）
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