工业炉蓄热式燃烧技术综述.

1、 工业炉发展趋势工业炉发展趋势一、一、大力推进工业炉先进节能、精度达标技术，促进工业炉大力推进工业炉先进节能、精度达标技术，促进工业炉技术技术 进步进步主要措施：主要措施： （1）强化炉内传热为核心，优化工业炉整体设计强化炉内传热为核心，优化工业炉整体设计 （2）推广蓄热式高温空气燃烧技术等先进的节能技术，扩大推广蓄热式高温空气燃烧技术等先进的节能技术，扩大 技术应用领域技术应用领域 （3）采用轻型炉衬材料，优化炉衬结构采用轻型炉衬材料，优化炉衬结构 （4）注重炉子结构与操作的和谐统一，实现工业炉科学操作注重炉子结构与操作的和谐统一，实现工业炉科学操作1.强化炉内传热为核心，优化工业炉整体设计

2、强化炉内传热为核心，优化工业炉整体设计 （1）炉子的核心问题是炉内传热问题，强化炉内热交换）炉子的核心问题是炉内传热问题，强化炉内热交换是根本的节能途径。是根本的节能途径。 美国金属学会提出了美国金属学会提出了2020年目标：能源消耗减少年目标：能源消耗减少80%，工艺周期缩短工艺周期缩短50%，生产成本降低，生产成本降低75%，热处理实现零畸变，热处理实现零畸变，加热炉价格降低加热炉价格降低50%，实现生产零污染。这些目标的核心是，实现生产零污染。这些目标的核心是研究炉内传热问题，如炉内定向辐射代替漫反射及控制实现研究炉内传热问题，如炉内定向辐射代替漫反射及控制实现等。等。 （2）强化炉内传

3、热的技术：富氧燃烧技术、脉冲燃烧）强化炉内传热的技术：富氧燃烧技术、脉冲燃烧技术、蓄热式燃烧技术及强化传热技术技术、蓄热式燃烧技术及强化传热技术。 强化炉内传热技术永远是工业炉节能前瞻性主题。采用富氧燃烧技术采用富氧燃烧技术 富氧助燃技术具有减少工业炉排烟的热损失、提高火焰温度、提高富氧助燃技术具有减少工业炉排烟的热损失、提高火焰温度、提高工业炉产量、缩减设备尺寸、利于工业炉产量、缩减设备尺寸、利于CO2和和SO2的回收综合利用和封存等的回收综合利用和封存等优点。优点。采用高温空气燃烧技术采用高温空气燃烧技术 高温空气燃烧技术是高温空气燃烧技术是20世纪世纪90年代发展起来的一项燃烧技术。高温

4、年代发展起来的一项燃烧技术。高温空气燃烧技术通过蓄热室将烟气热量进行热交换，可使空气预热温度达空气燃烧技术通过蓄热室将烟气热量进行热交换，可使空气预热温度达烟气温度的烟气温度的95%，接近极限地回收烟气余热。，接近极限地回收烟气余热。2.推广蓄热式高温空气燃烧技术等先进的节能技术，扩大推广蓄热式高温空气燃烧技术等先进的节能技术，扩大技术应用领域技术应用领域采用脉冲燃烧技术。采用脉冲燃烧技术。 脉冲燃烧技术是高速气流燃烧技术与脉冲控制技术的联合应用，可脉冲燃烧技术是高速气流燃烧技术与脉冲控制技术的联合应用，可使燃烧器在燃烧过程始终在最佳状态下工作，通过控制实现炉内强烈使燃烧器在燃烧过程始终在最佳

5、状态下工作，通过控制实现炉内强烈的气体循环，增加炉内对流传热量和炉温均匀温度，尤其适合中低热的气体循环，增加炉内对流传热量和炉温均匀温度，尤其适合中低热处理炉子的应用。处理炉子的应用。三大主体技术与国外相比仍存在较大差距。 工业炉炉衬的蓄热和散热，一般占炉子总能耗的工业炉炉衬的蓄热和散热，一般占炉子总能耗的20%20%45%45%，选用耐高温、容重小、导热系数低的耐火纤维代替，选用耐高温、容重小、导热系数低的耐火纤维代替耐火砖做炉衬，可减少炉体的蓄热和散热损失，提高热效耐火砖做炉衬，可减少炉体的蓄热和散热损失，提高热效率，率，节约能源节约能源35%35%左右左右。同时，无拱顶推力，炉门轻，炉。

6、同时，无拱顶推力，炉门轻，炉子骨架负荷大为减少，可节约建炉钢材子骨架负荷大为减少，可节约建炉钢材1/31/3左右，同时可左右，同时可简化炉体基础。由于炉衬热容量小，炉子升温快，有利操简化炉体基础。由于炉衬热容量小，炉子升温快，有利操作周期的缩短，炉子作业率和热效率的提高，使炉子同时作周期的缩短，炉子作业率和热效率的提高，使炉子同时获得节能、增效的目的。获得节能、增效的目的。 目前，国外轻质炉衬已普遍使用，国内仅在低温热处目前，国外轻质炉衬已普遍使用，国内仅在低温热处理炉上获得应用，在加热炉上的全纤维炉衬加热炉不足理炉上获得应用，在加热炉上的全纤维炉衬加热炉不足5%5%。 轻质炉体节能显著，应给

7、予高度重视。3.采用轻型炉衬材料，优化炉衬结构采用轻型炉衬材料，优化炉衬结构4.注重炉子结构与操作的和谐统一，实现工业炉科学操作注重炉子结构与操作的和谐统一，实现工业炉科学操作 根据工业炉的热工特性，工业炉节能包括结构节能与操作节能。操根据工业炉的热工特性，工业炉节能包括结构节能与操作节能。操作因素的影响占有相当的比重。要注意三个层面的操作节能问题：作因素的影响占有相当的比重。要注意三个层面的操作节能问题： （1）对于人工操作的炉子，要注意炉子工作的经济点，减少空烧。）对于人工操作的炉子，要注意炉子工作的经济点，减少空烧。 （2）对于已具基础控制的炉子，动态过程的温度设定，空燃比调整十分）对于

8、已具基础控制的炉子，动态过程的温度设定，空燃比调整十分重要。重要。 （3）实现炉子动态过程的数学模型化，即计算机二级最佳控制，达到真）实现炉子动态过程的数学模型化，即计算机二级最佳控制，达到真正意义的工业炉过程科学操作。正意义的工业炉过程科学操作。工业炉自动化水平有待提高，尤其关键性应用技术。炉子结构参数炉子结构参数热工操作参数热工操作参数热工过程参数热工过程参数炉子生产指标炉子生产指标1.1.蓄热式高温燃烧技术的主要优势蓄热式高温燃烧技术的主要优势和取得的成绩和取得的成绩 二、二、 着力推广蓄热式燃烧技术，促进工业炉节能减着力推广蓄热式燃烧技术，促进工业炉节能减排排 蓄热式高温燃烧技术的主要

9、特点是烟气接近极限的余热回收和较蓄热式高温燃烧技术的主要特点是烟气接近极限的余热回收和较高的换热温度效率，从而与传统的热换热器相比可实现高的换热温度效率，从而与传统的热换热器相比可实现20%-50%20%-50%的节的节能效果，同时具有下列优点：能效果，同时具有下列优点： 节能潜力大，燃耗低；节能潜力大，燃耗低； 炉温均匀，加热质量好；炉温均匀，加热质量好； 燃烧噪音低；燃烧噪音低； 氧化烧损少；氧化烧损少； 烟气中烟气中NOxNOx含量低，环境污染小；含量低，环境污染小； 使高炉煤气等低热值燃料可以用于各种工业炉。使高炉煤气等低热值燃料可以用于各种工业炉。 自自19971997年开始，蓄热式

10、燃烧技术开始在我国轧钢加热炉等加热设年开始，蓄热式燃烧技术开始在我国轧钢加热炉等加热设备上推广使用，并且发展迅速，目前据不完全统计，已在备上推广使用，并且发展迅速，目前据不完全统计，已在400400多座加多座加热炉上获得应用。尤其是空煤气双蓄热技术（中国创造）的使用，取热炉上获得应用。尤其是空煤气双蓄热技术（中国创造）的使用，取得了节能、减排显著成果。得了节能、减排显著成果。 2.2.蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术国内发展特点国内发展特点（1）冶金行业是该项技术应用的先行者。轧钢连续加热炉冶金行业是该项技术应用的先行者。轧钢连续加热炉 为最早的应用对象。为最早的应用对象。（2）民营公司和民营企业

11、成为了该项技术推广和使用的先民营公司和民营企业成为了该项技术推广和使用的先 行者。如北岛、神雾、力通、嘉德等民营工业炉企业，行者。如北岛、神雾、力通、嘉德等民营工业炉企业， 萍乡、唐山国丰等民营钢铁企业。萍乡、唐山国丰等民营钢铁企业。（3）大型国有企业反应迟钝。如国内几个大型的工业炉公司，大型国有企业反应迟钝。如国内几个大型的工业炉公司， 大型国有钢铁企业。大型国有钢铁企业。（4）在机械、建材等其他行业起步略晚，推广应用程度不高。在机械、建材等其他行业起步略晚，推广应用程度不高。用户炉型燃料燃烧方式烧嘴型式 蓄热体 设计单位使用情况及问题宝钢热轧厂步进炉 混合煤气平焰烧嘴+单蓄热烧嘴美国套筒式

12、小球单耗1.4GJ/t问题：煤气热值低，蓄热式效果不明显均热段大量平焰烧嘴马钢中板厂推钢炉 高炉煤气双蓄热左右喷口布置小球较好问题：设副烟道，炉压高，有爆燃现象济钢推钢炉 混合煤气双蓄热左右喷口布置小球问题较多，单耗不清问题：喷口过大，混合不好，排烟含碳量高蓄热室排烟不足首钢推钢炉 混合煤气单蓄热自制套筒式小球问题较多，单耗不清问题：蓄热室排烟不足有副烟道，炉压大炉况较差首秦步进炉 高炉煤气双蓄热上下喷口布置蜂窝体单耗高2.4GJ/t问题：炉压大副烟道不灵操作不当蓄热室排烟不足 蓄热式燃烧技术在国内获得迅猛的发展，同时也带来了诸多负面问题。为蓄热式燃烧技术在国内获得迅猛的发展，同时也带来了诸多

13、负面问题。为了深入了解国内蓄热燃烧技术的使用情况，对宝钢、马钢、济钢、首钢、首秦了深入了解国内蓄热燃烧技术的使用情况，对宝钢、马钢、济钢、首钢、首秦5 5家企业的蓄热式炉进行了调研。家企业的蓄热式炉进行了调研。 总体情况：由于设计和操作上的原因，使五家的蓄热式加热炉均未收到应有总体情况：由于设计和操作上的原因，使五家的蓄热式加热炉均未收到应有节能效果，致使有些钢铁企业对蓄热式技术达到了谈虎色变的程度。节能效果，致使有些钢铁企业对蓄热式技术达到了谈虎色变的程度。3.3.蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术存在的问题存在的问题 （1 1）蓄热式技术的推广是在民营企业开始的，由于研发能力）蓄热式技术的推广是

14、在民营企业开始的，由于研发能力的不足使理论研究和应用脱节。在缺乏大量中间实验的环节下，的不足使理论研究和应用脱节。在缺乏大量中间实验的环节下，使蓄热式技术使蓄热式技术“带病带病”投入应用。投入应用。 （2 2）由于市场条件下，各企业间的竞争激烈，忽视蓄热式技）由于市场条件下，各企业间的竞争激烈，忽视蓄热式技术关键性问题的研究和解决，只为市场寻找卖点，出现了诸如术关键性问题的研究和解决，只为市场寻找卖点，出现了诸如“内置式与外置式的争论内置式与外置式的争论”、“小球与蜂窝体的争论小球与蜂窝体的争论”、“分散分散换向与集中换向的争论换向与集中换向的争论”，最终引起了应用中的许多失误。，最终引起了应

15、用中的许多失误。 （3 3）目前国内蓄热式加热炉普遍存在两个问题，一是炉压偏）目前国内蓄热式加热炉普遍存在两个问题，一是炉压偏高，造成炉子窜火严重；二是蓄热不足，节能未到达预期效果。高，造成炉子窜火严重；二是蓄热不足，节能未到达预期效果。为了有效解决炉压偏高和蓄热室蓄热量问题，副烟道的设置是必为了有效解决炉压偏高和蓄热室蓄热量问题，副烟道的设置是必不可少的调节措施，用于调节压力平衡和供排的能量平衡。不可少的调节措施，用于调节压力平衡和供排的能量平衡。 （4 4）值得深入讨论的问题是对于连续式加热炉蓄热式技术的）值得深入讨论的问题是对于连续式加热炉蓄热式技术的适应性问题，这里也有许多误区。如热装

16、条件下蓄热燃烧技术的适应性问题，这里也有许多误区。如热装条件下蓄热燃烧技术的必要性，脉冲燃烧技术取代蓄热技术等。其结论是肯定的，就其必要性，脉冲燃烧技术取代蓄热技术等。其结论是肯定的，就其回收烟气余热而言蓄热式燃烧技术是不可取代的。回收烟气余热而言蓄热式燃烧技术是不可取代的。4.4.蓄热燃烧技术存在的问题及分析蓄热燃烧技术存在的问题及分析（1 1）蓄热式燃烧技术是一项有显著节能技术，应着力扩大）蓄热式燃烧技术是一项有显著节能技术，应着力扩大HTACHTAC技术的应用领域：机械、建材等行业、电厂锅炉、垃圾焚技术的应用领域：机械、建材等行业、电厂锅炉、垃圾焚烧炉等。烧炉等。（2 2）用蓄热式燃烧技

17、术改造燃煤工业炉节能潜力巨大，在国内）用蓄热式燃烧技术改造燃煤工业炉节能潜力巨大，在国内应用前景广阔。应用前景广阔。（3 3）要求炉温均匀性较高的热处理炉的技术研发和应用，将成）要求炉温均匀性较高的热处理炉的技术研发和应用，将成为蓄热式燃烧技术新的攻关点，蓄热式高速烧嘴技术将成为蓄热式燃烧技术新的攻关点，蓄热式高速烧嘴技术将成为研发热点。为研发热点。（4 4）蓄热式燃烧技术的发展将使一批周期性工业炉取代连续炉，）蓄热式燃烧技术的发展将使一批周期性工业炉取代连续炉，甚至可使周期性工作的炉子能耗水平优于连续性工作的炉甚至可使周期性工作的炉子能耗水平优于连续性工作的炉子，从而改变周期炉与连续炉的应用比例。子，从而改变周期炉与连续炉的应用比例。5.5.蓄热式燃烧技术的发展蓄热式燃烧技术的发展趋势趋势（1 1）蓄热式燃烧技术是一项有显著节能技术，应着力扩大）蓄热式燃烧技术是一项有显著节能技术，应着力扩大HTACHTAC技术的应用领域：机械、建材等行业、电厂锅炉、垃圾焚技术的应用领域：机械、建材等行业、电厂锅炉、垃圾焚烧炉等。烧炉等。（2 2）用蓄热式燃烧技术改造燃煤工业炉节能潜力巨大，在国内）用蓄热式燃烧技术改造燃煤工业炉节能潜力巨大，在国内应用前景广阔。应用前景广阔。（3 3）要求炉温均匀