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蓄热式燃烧系统与传统燃烧系统比，热回收率大大提高，节能效果特别明显，其节能率往往达到40～50%。这对于传统燃烧系统来说几乎是不可能的。
    4.适用性较强，能用于多种不同工艺要求的工业炉
    由于蓄热式燃烧系统的炉温均匀性好，炉温波动小，不存在高温区过分集中及火焰对工件的冲刷等问题，所以它的适用范畴较宽。目前己在大中型推钢式及步进式轧钢加热炉、均热炉、罩式热处理炉、辐射管气体渗碳炉、钢包烘烤炉、玻璃熔化炉、熔铝炉、锻造炉等工业炉上使用。不论是采用蓄热式燃烧器的炉子或蓄热式工业炉，在实际运行中都比较稳定可靠，取得了比较好的经济效益和社会效益。
    5.建设投资相对不高，投资回收期短
    从全国冶金行业已经改造或新建的二十余座蓄热式工业炉情况来看，将传统燃烧方式的工业炉改造为蓄热式工业炉的投资比仍采用传统燃烧方式的炉子要高，但是在同等要求下新建蓄热式工业炉与新建传统燃烧方式的工业炉投资基本相当或略有上升。蓄热式工业炉与传统燃烧方式工业炉在建设投资的比较上并没有显示较大的优势，但是在投资回收期的缩短上体现了强劲的优势。如果考虑到由于炉温均匀而导致加热质量提高、氧化烧损减少，由于加热能力的提高导致产量的增加等方面的收益，则综合经济效益更加可观。
三高效蓄热式烧嘴的工作原理
    配备在各种工业炉上的蓄热式燃烧系统，由蓄热式烧嘴、换向系统和控制系统组成。

工作原理如上图所示（图一）

    来自鼓风机的助燃空气经换向系统和燃料分别进入左侧烧嘴的各自通道，助燃空气由下向上通过蓄热室A。预热后的空气从左侧通道喷出并与燃料混合燃烧。燃烧产物对物料进行加热后进人右侧通道，在蓄热室B内进行热交换将大部分热量留给蓄热体后,以200℃以下的温度进入换向阀，经引风机排入大气。设定的换向时间一到控制系统发出指令，换向机构动作，空气、烟气同时换向。此时助燃空气从右侧通道喷口喷出并与燃烧器B的燃料混合燃烧，这时左侧喷口作为烟道。在引风机的作用下，使高温烟气通过蓄热体、换向阀、引风机排出，一个换向周期完成。采用蓄热式烧嘴可取消常规工业炉上的烧嘴、换热器、高温管道、地下烟道及高大的烟囱．操作及维护简单，无烟尘污染，换向设备灵活，控制系统功能完备，炉内温度均匀，节能30%～50%。 

一、工业锅炉中热管换热器的应用

我国工业锅炉的运行效率普遍较低，通常比设计效率低8~10%，主要原因是排烟温度高，过量空气系数过大，灰渣含碳量过高；另有一类小型工业锅炉，主要是指容量2t／h以下的小锅炉，尾部未设受热面，排烟温度更高，可250℃。因此，采用热管换热器回收烟气余热，降低排烟温度以提高锅炉效率，有很好的前景。

1、热管换热器与常规换热器的匹配

除了小型工业锅炉没有尾部受热面外，大多数小型工业锅炉尾部装有铸铁省煤器，大型工业锅炉尾部装有钢管省煤器及钢管空气预热器。热管换热器可与常规换热器在应用时匹配在一起，它们各有特点。例如铸铁省煤器应用广泛，其优点是：耐用、承压（给水泵可装在省煤器入口），价格低；缺点是：重量大、外形尺寸较大、容易堵灰、结构复杂（由肋片管及铸铁弯头连接而成）。热管省煤器耐低温腐蚀性能好，在同样烟气温度条件下，壁温较高，结构紧凑、体积小、重量轻，烟气侧阻力可以设计得较小；其缺点是：价格较高，通常水侧为常压。铸铁省煤器与热管省煤器是各有优缺点，如果原来是没有省煤器的锅炉，我们主张安装热管省煤器；如果原来是已有铸铁省煤器的锅炉，我们主张安装热管换热器（空气预热器或省煤器），与已有铸铁省煤器匹配使用，而不拆除然铁省煤器，具体应用形式根据实际情况确定。我们特别管空气预热器在然铁省煤器之后，它适合用于具有然铁省煤器的小型工业锅炉改造。

对于4t／h以上的工业锅炉，尾部已装有钢管省煤器及钢管空气预热器，如果排烟温度大于180℃时可以在其后加装热管换热器。

2、热管换热器特点

气—气型热管换热器即热管空气预热器在工业锅炉中应用，可在冷热流体两侧布置肋片，热工性能优良，结构紧凑，zui能体现出热管换热器的优点。气—水型热管换热器即热管省煤器在工业锅炉中应用，其主要的优点是耐低温腐蚀性能好，因为它在水侧的热阻比铸铁或烟管省煤器大，而它在气侧的热阻比后两者为小，所以在同样条件下，壁温较高，不易腐蚀与堵灰；铸铁省煤器易腐蚀堵灰。

3、热管开水器的应用

热管开水器结构*，体积紧凑，换热量不大，如9.36×104KJ／h（2×104Kcal／h）可供2000人以下工厂全厂职工饮水的需求。也可设计成开水—热水两用的形式，在供应开水时，冷水自动进入，开水自动流出，不需供开水时，转换至另一出口，即供应热水。

由于热管开水器换热量不大，一般均与各种型式的省煤器或各种型式的空气预絷器组合在一起。

4、各种组合装置

在工业锅炉中，余热回收时往往采用组合装置，已如前述。我们在推广中zui为常用的方式是同时加热空气和水的方式，它具有明显的优点：采用热空气助燃对改善着火及燃烧有很大的好处，热空气温度不必过高，大于60℃即可见效果；此外，热水进锅炉或是热水供生活动应用也是工厂所迫切要求的。应用组合式换热器中很好的方案，大体上一半热管用于加热空气，另一半热管用于加热热水，气—气与气—水的组合有并联及串联两种。

二、工业窑炉（冶炼炉）中热管换热器的应用

工业窑炉（冶炼炉）是耗能大户，且窑炉的种类十分繁多，炉子的热效率国内平均水平为国外*水平的一半，总计年耗标准煤一亿多吨，有很大的节能潜力，其排烟温度较高，往往超过300℃，有的达到500~600℃甚至更高，作为余热回收方案而言，较多采用空气预热器（当然也可采用余热锅炉），对于烟气温度在400℃以下的中低温余热，主要采用空气预热器，热管换热器在此能够大显身手。我国机械工业部标准“机械工业节能设计技术规定”中提到：工业炉窑排烟温度为400℃以下时，宜采用热管换热器。

工业炉窑中有相当大一部分没有装引风机，要求余热设备阻力小，同时因地位狭小，而要求设备紧凑，特别适合应用热管空气预热器。

我们应用下列各种布置方式：

⑴窑炉＋热管空气预热器

⑵窑炉＋热管热水器＋热管空气预热器（适用于排烟温度很高时）

⑶窑炉＋喷流或渗铝管空气预热器＋热管空气预热器（适用于较高的预热空气温度时）

⑷窑炉＋各种型式空气预热器＋热管热水器或热管开水器与热水器复合装置

⑸窑炉＋热管余热锅炉

⑹窑炉＋其它换热器＋热管余热锅炉

⑺窑炉＋热管余热锅炉＋其它换热器

1、空气预热器或余热锅炉

热管换热器型式的确定，应当从以下几个方面考虑：

①根据企业的需要，如果工业窑炉需要助燃，应尽可能选用空气预热器。工艺需要蒸汽时，用余热锅炉。

②根据余热回收的可能性，余热锅炉只有在排烟温度大于300℃的工业炉中才有可能。

③可靠性，如果采用碳钢一水热管，其管内工质zui高工作温度为300℃，以保证安全；热管外侧zui低壁面大于酸露点，以避免腐蚀。/这些限制对换热器式的选择也会有直接的影响。

④经济性，型式的选择在有多种方案可能时，需进行经济性比较，（根据具体情况）选用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。

2、气—气及气—水组合型热管换热器

由于工业窑炉的排烟温度往往较高，有时超过400℃，可达到500~600℃，甚至更高。作为气—气型热管换热器，zui高允许的烟气入口温度在一般情况下仅为350~400℃，此时采用气—水及气—气组合型热管换热器是一种很好的方案，即为烟气温度高于350~400℃的区域应用气—水式换热器，而在烟气温度较低的区域应用气—气型热管换热器。以上的划分温度是以应用碳钢一水热管为依据的，其工质的zui高允许温度为300℃，具体属于上述形式⑵。

3、热管换热器的匹配

工业窑炉有时需要300~400℃或更高温度的热空气助燃。当热空气温度超过250℃时，只用热管空气预热器会使碳钢一水热管的zui高工作温度超过300℃，因此空气从进口温度加热到250℃时采用热管空气预热器，而从250℃上升到更高值时采用常规空气热器，这是一种合理的布置方式，如上述形式⑶。

常规空气预热器可以选用渗铝钢管式或喷流式，因为它们可以与热管空气预热器很好地匹配在一起。

4、热管余热锅炉的不同类型

热管余热锅炉可以分为二大类型：单管型及联箱型，前者适用于小容量的余热锅炉，热管放段直接插入汽包内，我们研制的zui大容量为2t／h（蒸发量）；后者适用于大容量的余热锅炉，热管放热段插入垂直的大直径管中，这些大直径管由联箱再引出管子通至汽包，我们研制的容量为1—10t／h（蒸发量）。这二种形式蒸汽侧的结构是不同的。

由于受至碳钢－水热管工质zui高工作温度为300℃的限制，余热锅炉蒸汽工作压力不会超过1MPa，烟气入口温度一般也不能太高，如450~500℃为zui高值。当烟气进口温度很高时，可采用上述形式⑹。

5、工业窑炉中的气—水型热管换热器

在工业窑炉中，由于生活的需要或生产工艺的需要，有时需要应用上述形式⑷，不少情况下，为热管热水器与开水器复合装置，它有相当广泛的应用前景，特别是在乡镇企业。

三、结论

热管换热器在工业锅炉及工业窑炉中均可发挥不可替代的巨大作用，在对现有锅炉、窑炉进行技改，及新建锅炉、窑炉中可广泛采用该设备。

蓄热式燃烧技术

蓄热式高温空气燃烧技术是目前国内外开始流行的一种革命性的全新燃烧技术，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至*的800℃高温，同时大幅度降低Nox排放量，使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内，zui大限度地回收烟气余热，使炉内燃烧温度更趋均匀。该技术针对燃料种类或热值的不同，有单蓄热与双蓄热之分。一般认为油类、高热值煤气及含焦油粉尘的热脏发生炉煤气则只需或只能采用助燃空气单蓄热方式；清洁的低热值燃料（高炉煤气、转炉煤气）可采用双蓄热方式。

例如熔铝炉的平均热效率不到20%，排烟热损失高达50%以上。虽然大型熔铝炉安装了空气预热器，但由于技术、价格、寿命等原因，通常也只能将空气预热到300℃左右，节能率只有20%左右，仍有30%以上的热量随烟气排放到大气中去，排烟温度普遍在300℃以上。采用蓄热式高温空气燃烧技术，不但克服了常规熔铝炉的缺点，将余热回收率提高到70%-90%，空气预热到800℃左右，烟气排放温度低于150℃，达到余热回收的极限，而且投资少，见效快。

蓄热式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规加热炉的结合体，主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统以及燃料、供风和排烟系统构成。

  其优势表现在下面几个方面：

1炉温更加均匀

  一方面，由于煤气和空气在炉膛内弥散燃烧，肉眼观察无明显火焰，因此，炉温更均匀，而且无局部高温区；另一方面，由于在每一对蓄热室中都是燃烧侧和排烟侧隔几分钟就交替换位，因此，不存在烧偏的情况，使炉子两侧温度异常均匀。实测表明，在普通加热炉中，炉两侧温差小于10℃；在大型锻件热处理炉中，整个炉膛温差小于5℃。

  由于炉温分布均匀，加热质量大大改善，产品合格率大幅度提高。

2燃料选择范围更大

采用蓄热式燃烧技术，空气预热温度由过去的400～600℃可提高到800～1100℃。由于燃料的理论燃烧温度大幅度提高，使燃料的选择范围更大，特别是可燃用800kcal/m3以下的低热值燃料，如高炉煤气或其他低热值劣质燃料。

适合轻油、重油、天然气、液化石油气等各种燃料，尤其是对低热值的高炉煤气、发生炉煤气具有很好的预热助燃作用，扩展了燃料的应用范围。铝熔化燃油单耗指标在60kg/t.A以内。

3大幅度节能

由于烟气经蓄热体后温度降低到150℃以下（特殊情况下可降至70～80℃），将烟气的绝大部分显热传给了助燃空气，做到了烟气余热的“极限回收”，因此，炉子燃料消耗量大幅度降低。对于一般大型加热炉，可节能25%～30%；对于热处理炉，可节能30%～65%。

4 NOX生成量更低

  采用传统的节能技术，助燃空气预热温度越高，烟气中NOX含量越大；而采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度高达800℃的情况下，炉内NOX生成量反而大大减少。由于蓄热式燃烧是在相对的低氧状态下弥散燃烧，没有火焰中心，因此，不存在大量生成NOx的条件。烟气中NOx含量低，有利于保护环境。

5金属氧化烧损低

  低氧燃烧的另一个好处是可降低被加热金属的氧化烧损。此外，蓄热式燃烧还可以提高火焰辐射强度，强化辐射传热，提高炉子产量。

6既适合新建熔铝炉或加热炉，更适合旧型熔铝炉或加热炉的蓄热式技术改造，可保留原炉基础及钢结构不动，在炉两侧或同侧增加蓄热式烧嘴，施工简单，技术*成熟。

7项目投资不大，节能效益显著，投资回收期短。

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