工業(yè)爐窯高溫空氣燃燒技術(shù)

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之前介紹安裝減壓閥注意事項，現(xiàn)在介紹工業(yè)爐窯高溫空氣燃燒技術(shù)工業(yè)爐窯是指加熱或熔化金屬或非金屬的裝置，加熱或熔化金屬的裝置稱為工業(yè)爐，加熱或熔化非金屬的裝置稱為爐窯。工業(yè)爐窯是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，量大面廣，品種多，同時工業(yè)爐窯又是高能耗裝備。高溫空氣燃燒技術(shù)是近10年來高速發(fā)展的一種新型燃燒技術(shù)，具有、節(jié)能和低污染等特性，目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用。介紹高溫空氣燃燒技術(shù)的由來、工作原理、特點及應(yīng)用效果，并分析了這種燃燒技術(shù)在我國的應(yīng)用前景。 
關(guān)鍵詞：換熱器 蓄熱器 高溫空氣燃燒
1 工業(yè)爐窯高溫空氣燃燒技術(shù)引言 
在冶金、機械、建材等部門所用的許多工業(yè)燃燒爐中，排出的廢氣溫度高達600～1100℃。為充分有效地把這部分熱量加以利用，許多研究人員在這方面做了大量研究工作。其中利用熱回收裝置回收煙氣帶走的余熱，加熱助燃用空氣和燃?xì)猓倩厮偷綘t子燃燒室，是一項有效且收益較大的措施。 蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)（簡稱為HPAC），亦稱為無焰燃燒技術(shù)，是20世紀(jì)90年代以來， 在發(fā)達國家開始普遍推廣應(yīng)用的一種全新燃燒技術(shù)。它具有、節(jié)能的優(yōu)點，其NOx的排放也能有效控制，能較大限度的回收利用鋼鐵企業(yè)附產(chǎn)煤氣和降低軋鋼加熱工序能耗，減少企業(yè)附產(chǎn)煤氣的放散和NOx 的排放，從而減少環(huán)境污染。目前，蓄熱式燃燒技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油化工、玻璃、陶瓷、鍋爐等行業(yè)的各類工業(yè)爐， 尤其是具有高爐煤氣資源的冶金行業(yè)，被燃燒界譽為21世紀(jì)有發(fā)展前景的燃燒技術(shù)之一。
早期的回收余熱用于空氣預(yù)熱的熱回收裝置主要是間壁式換熱器和蓄熱式換熱器。間壁式換熱器氣體流向不變，工作狀況穩(wěn)定，但其預(yù)熱溫度不超過700℃，且壽命較短，熱回收率低，排放的煙氣仍有較高溫度。蓄熱式換熱器預(yù)熱溫度可達1200℃，而排煙溫度較低，可接近300℃，且壽命較長，熱回收率高可達70％。但早期這種蓄熱式換熱器的蓄熱體采用格子磚材料，綜合傳熱系數(shù)較低，蓄熱體體積龐大、換向時間長、預(yù)熱溫度波動較大。同時，煙氣的排出溫度仍有300～600℃，換熱設(shè)備要求既耐熱、又氣密，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不靈活。綜合考慮換熱器的經(jīng)濟性、材料性能、熱效率等因素，目前性能較好的間壁式換熱器的受熱溫度可達1000℃左右，得到的高預(yù)熱空氣溫度達700℃。若再提高預(yù)熱溫度，會出現(xiàn)高NOx問題及因換熱器傳熱面積擴大引起的設(shè)備費用增加和換熱器本身的壽命問題。而蓄熱式換熱器因節(jié)能的特性以及材料工業(yè)的發(fā)展而又展現(xiàn)出新的活力。
工業(yè)爐窯是陶瓷、冶金、建材、石化等過程工業(yè)中至關(guān)重要的熱工裝備，也是能源消耗和環(huán)境污染的主要源頭。目前，全國工業(yè)爐窯年總能耗約占全國總能耗的1/4，占工業(yè)總能耗的60%。
我國大部分工業(yè)爐窯在爐型結(jié)構(gòu)、燃燒系統(tǒng)、熱能利用、絕熱材料、熱工檢測、環(huán)境保護以及控制系統(tǒng)等方面技術(shù)水平比較滯后，由此而造成產(chǎn)品綜合能耗高、環(huán)境污染較嚴(yán)重、產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷等諸多問題。因此在工業(yè)爐窯制造行業(yè)中，大力進行工業(yè)爐窯節(jié)能減排共性技術(shù)研究與應(yīng)用具有重大意義。
工業(yè)爐窯既是燃燒設(shè)備又是傳熱設(shè)備，顯然，燃燒和傳熱對熱利用起至關(guān)重要的作用。爐窯的熱工過程包括內(nèi)部熱交換，外部熱交換，燃燒過程和窯內(nèi)氣體流動過程。燃燒過程直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和燃料消耗。提高爐窯熱工性能的前提條件是改進燃燒過程并提高燃燒效率。其實質(zhì)是燃燒技術(shù)的應(yīng)用，因此應(yīng)分析、掌握爐窯燃燒的特點，合理組織氣體的流動過程和燃料燃燒過程。
近10年來，我國工業(yè)爐窯的生產(chǎn)和節(jié)能技術(shù)進步成績顯著，但與水平相比仍有差距。我國工業(yè)爐窯的熱效率平均為30%左右，而水平則為50%以上。由此可見，我國工業(yè)爐窯的節(jié)能潛力很大，必須大力推廣生產(chǎn)上行之有效的成熟技術(shù)。
在工業(yè)爐窯燃燒技術(shù)節(jié)能方面有高溫空氣燃燒技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)等。通過將這些技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)爐窯中，可顯著提高燃燒熱效率，取得一定的節(jié)能降耗效果。
工業(yè)爐窯技術(shù)總體發(fā)展趨勢為：[1]
（1）調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)。盡管煤炭在相當(dāng)階段內(nèi)仍是我國的主力能源，但其既污染嚴(yán)重，又不利于實施高溫空氣燃燒技術(shù)。所以用煤制發(fā)生爐煤氣等取代煤作為燃料，是我國工業(yè)爐節(jié)能發(fā)展的戰(zhàn)略性方向。
（2）進一步開發(fā)、完善的燃燒技術(shù)，提高工業(yè)爐窯燃燒性能。大力完善和推廣包括高溫空氣燃燒技術(shù)在內(nèi)的燃燒技術(shù)仍是當(dāng)前和今后我國工業(yè)爐窯節(jié)能降耗的發(fā)展方向。
2 高溫空氣燃燒技術(shù)
由工業(yè)爐窯排出的高溫廢氣中回收廢熱，是減少燃料消耗的重要手段之一。日本等國開發(fā)出的HTAC技術(shù)，往往要求應(yīng)用于燃燒高發(fā)熱值燃料，如天然氣和焦?fàn)t煤氣的爐窯上。但在中國的大多數(shù)鋼鐵企業(yè)內(nèi)，用于各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的熱工爐窯多數(shù)使用廠內(nèi)的煉鐵高爐煤氣、煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和混合煤氣。為了充分利用鋼廠內(nèi)部副產(chǎn)的這些中低熱值的燃料，并改進這些燃料在不同爐窯中應(yīng)用時的熱工條件，上世紀(jì)90年代，國內(nèi)一些企業(yè)將陶瓷球式的蓄熱換向燃燒技術(shù)應(yīng)用于鋼（坯）材加熱爐窯的改造，并獲得較好的節(jié)能效果。但這種陶瓷球式的蓄熱換向系統(tǒng)，存在設(shè)備過于龐大、熱回收率不夠高、燃燒火焰局部溫度過高引起NOx排放量增大等不足。
上世紀(jì)90年代末，對蜂窩體蓄熱和低氧氣氛下的燃燒技術(shù)進行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，并在北京組織了一次高溫低氧空氣燃燒技術(shù)的學(xué)術(shù)講座，邀請了日美學(xué)者吉田邦夫、保田力、古普塔、長古川敏明和日本鋼管現(xiàn)場工程技術(shù)人員參與技術(shù)交流和討論。報告者介紹了HTAC的工作原理和在日本一些爐窯上的應(yīng)用效果。討論中發(fā)現(xiàn)，HTAC在日本工業(yè)企業(yè)中使用時要求較清潔的高熱值氣體燃料，只能應(yīng)用于燃燒天然氣和焦?fàn)t煤氣的爐窯上。因此，在多數(shù)中國企業(yè)加熱爐窯上應(yīng)用HTAC技術(shù)，還有待進行新的相關(guān)技術(shù)開發(fā)。
隨后投入人力物力對燃燒中低發(fā)熱值燃料的加熱爐窯廢氣熱回收采用新型蓄熱換向的相關(guān)技術(shù)和裝備，以及在不同爐窯內(nèi)的燃燒控制技術(shù)，進行了研究和開發(fā)。這些研究和開發(fā)取得了重大進展，迄今已有400臺爐窯和燃燒裝置（包括5臺國外冶金企業(yè)的爐窯）采用神霧公司開發(fā)的HTAC技術(shù)和裝備進行了改造，很多燃燒低熱值燃料的爐窯上采用了空氣和煤氣同時預(yù)熱的系統(tǒng)。平均節(jié)能效率達到了30%，同時大大降低了CO2等的排放。
風(fēng)機鼓入的常溫空氣經(jīng)由換向閥進入圖1右側(cè)的蓄熱室，在通過蓄熱體時被加熱到1000℃以上，預(yù)熱后的高溫空氣由噴嘴噴入爐膛的燃燒產(chǎn)物中，具有一定噴吹速度和方向的熱空氣流股先與燃燒產(chǎn)物混合，而受到稀釋。在燃燒區(qū)域，噴入的燃料與稀釋后的空氣（含氧量大大低于21%）進行燃燒。這種燃燒過程可以顯著改善火焰組織和爐膛內(nèi)的溫度分布，提高燃燒產(chǎn)物的傳熱性能，降低NOx的產(chǎn)生量。JIFMA(日本燃燒協(xié)會)報導(dǎo)說：HTAC方法在各種爐窯上使用時，可以節(jié)能30%，并將NOx的排出量降到100ppm以下。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥高溫空氣燃燒技術(shù)的誕生使得工業(yè)爐窯內(nèi)部溫度分布均勻化問題、溫度的自動控制手段問題、強化傳熱問題、火焰燃燒范圍的擴展問題及火焰燃燒機理的改變等問題有了新的解決措施。
采用高溫空氣燃燒技術(shù)的爐窯因降低排煙溫度，燃料能量利用率接近90%，與煙氣不回收的爐窯相比可節(jié)能60%，減少60%溫室氣體CO2的排放量；與常規(guī)煙氣回收的爐窯相比可節(jié)能30%～40%，減少溫室氣體CO2排放量30%～40%。因而具有良好的節(jié)能減排效果。
此外，采用高溫空氣燃燒技術(shù)的爐窯還有其他一些優(yōu)點：在高溫加熱爐中可以使用低熱值燃料（如高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等）；貧氧燃燒，有利于在窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛，滿足某些特殊工業(yè)爐窯的需要；被加熱產(chǎn)品質(zhì)量提高；相同生產(chǎn)率的爐窯尺寸減少，節(jié)約投資等。高溫空氣燃燒技術(shù)的由來 
1982年英國Hotwork公司和British Gas公司合作，研制出了緊湊型的陶瓷球蓄熱系統(tǒng)RCB(Regenerative Ceramic Burner)。系統(tǒng)采用陶瓷球作為蓄熱體，比表面積可達240m2/m3，因此蓄熱能力大大增強、蓄熱體體積顯著縮小、換向時間降至1～3min，溫度效率明顯提高(一般大于80％)，而預(yù)熱溫度波動一般小于15℃。在隨后幾年里，對該蓄熱系統(tǒng)又進行了大量的實驗研究并作了試用。在不銹鋼退火爐、步進梁式爐上的應(yīng)用均達到了預(yù)期的效果，取得了顯著的經(jīng)濟效益。 
日本在1985年前后詳細(xì)考察了RCB的應(yīng)用技術(shù)和實際使用情況后，開始進一步研制。20世紀(jì) 90年代初，日本鋼管株式會社(NKK)和日本工業(yè)爐株式會社(NFK)聯(lián)合開發(fā)了一種新型蓄熱器，稱為陶瓷蓄熱系統(tǒng)HRS(High-cycle Regenerative Combustion System)。在蓄熱體選取上，采用壓力損失小、比表面積更大的陶瓷蜂窩體，以減少蓄熱體的體積和重量。為了實現(xiàn)低NOx排放，蓄熱體和燒嘴組成一體聯(lián)合工作，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環(huán)法來控制進氣，效果很好。NKK進行了多次試驗，對測得的數(shù)據(jù)進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預(yù)加熱后進入燃燒器的空氣溫度已接近廢氣排放溫度。數(shù)據(jù)顯示，空氣預(yù)熱溫度達1300℃、爐內(nèi)O2含量為11%時NOx排放量是40kg/m3 [1]。HRS的開發(fā)，不僅實現(xiàn)了煙氣余熱極限回收及NOx排放量的大幅度降低，而且這種新型燃燒器還引發(fā)產(chǎn)生了一種新的燃燒技術(shù)——高溫空氣燃燒技術(shù)HTAC(High Temperature Air Combustion)。 
HTAC技術(shù)在燃燒條件、反應(yīng)機理、火焰特征等方面均表現(xiàn)得與傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)不同。它是預(yù)熱空氣溫度達到800～1000℃以上，燃料在含氧較低(可低至2%)的高溫環(huán)境中燃燒。因為是在高溫條件下，可燃范圍擴大，在含氧大于2%時，就可保證穩(wěn)定燃燒。燃燒過程類似于一種擴散控制式反應(yīng)，不再存在局部高溫區(qū)，NOx在這種環(huán)境下生成受到抑制。同時,在這種低氧環(huán)境下，燃燒火焰具有與傳統(tǒng)燃燒截然不同的特征：火焰體積明顯增大，甚至可擴大到整個燃燒室空間；火焰形狀不規(guī)則，無火焰界面；常見的白熾火焰消失，火焰呈現(xiàn)薄霧狀；輻射強度增加，火焰的高度輻射減少。整個燃燒空間形如一個溫度相對均勻的高溫強輻射黑體，再加上反應(yīng)速度快，爐膛傳熱效率顯著提高，而NOx排放量大大減少[2]。
結(jié)合我國的實際情況，HTAC是21世紀(jì)我國工業(yè)爐窯燃燒領(lǐng)域研究開發(fā)的方向之一。

3 空氣、煤氣雙蓄熱燃燒技術(shù)在熔鋁爐上的應(yīng)用
3.1 國內(nèi)熔鋁爐能耗狀況          
    鋁加工熔煉生產(chǎn)是鋁加工行業(yè)能源及材料消耗大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。熔化速率、噸鋁能耗是熔爐兩個基本的能力指標(biāo)。
    在國內(nèi)鋁冶煉及鋁加工行業(yè)的熔鋁爐，使用傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)其熱量單耗一般在72萬大卡/噸鋁左右（折合天然氣84立方，柴油73公斤，發(fā)生爐煤氣580立方，焦?fàn)t煤氣180立方）；在國外，熱量單耗一般低于53萬大卡/噸鋁。因此，國內(nèi)熔鋁爐的節(jié)能潛力很大。
    鋁熔煉技術(shù)的實質(zhì)就是要通過合理的爐型設(shè)計及燃燒配置，實現(xiàn)以小的能源消耗獲取大的鋁熔化速率，從而達到熔爐設(shè)備利用率、能源利用率、材料利用率*化的目的。
    合理的配置及使用蓄熱式燒嘴技術(shù)，熔爐熱效率可提高到65%以上。
空氣、發(fā)生爐煤氣雙蓄熱式燃燒系統(tǒng)在冶金行業(yè)已經(jīng)得到廣泛推廣應(yīng)用，其節(jié)能*。空氣單蓄熱式燃燒系統(tǒng)在有色冶金行業(yè)已開始推廣應(yīng)用，其節(jié)能效果也得到認(rèn)可。北京神霧公司將空氣、發(fā)生爐煤氣雙蓄熱式燃燒系統(tǒng)應(yīng)用于熔鋁爐，與山東富海實業(yè)股份有限公司合作，建成國內(nèi)*座雙蓄熱式熔鋁爐。從目前的應(yīng)用情況來看，節(jié)能*。
3.3  空氣 、煤氣雙蓄熱燃燒系統(tǒng)
采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)（HTAC），將空氣、煤氣溫度同時預(yù)熱到比爐膛溫度低50～150℃，大約在800℃左右，排煙溫度<150℃，可大限度地利用煙氣余熱，降低燃耗，提高熔化爐的熱效率；同時可降低CO2和NOx的排放量。
燃燒器采用陶瓷小球作蓄熱體，空氣蓄熱室和煤氣蓄熱室采用分離結(jié)構(gòu)，空、煤氣沒有互竄的危險。還原性氣氛有利于防止氧化燒損；雙蓄熱式燃燒器結(jié)構(gòu)緊湊，火焰燃燒性能較好，每個燃燒器前設(shè)置空氣調(diào)節(jié)閥門和煤氣調(diào)節(jié)閥門，可以調(diào)節(jié)單個燒嘴負(fù)荷，也可以關(guān)閉單個燒嘴；使加熱溫度的調(diào)節(jié)和控制靈活、方便。
3.4 應(yīng)用狀況和效益分析
空氣、煤氣雙蓄熱式燃燒器技術(shù)應(yīng)用在熔鋁爐上并獲成功，*在熔鋁爐上使用發(fā)生爐煤氣雙蓄熱式燃燒技術(shù)的空白，是一項革命性的新嘗試。雙蓄熱式熔鋁爐因采用潔凈煤氣作燃料，每年減少粉塵排放70噸，減少SO2排放28噸。燒嘴采用局部煙氣再循環(huán)技術(shù)，NOX排放也有所降低。
傳統(tǒng)的熔鋁爐燃燒系統(tǒng)均采用非蓄熱式或單蓄熱式。非蓄熱式熔鋁爐其排煙溫度在500~1000℃之間，不但浪費大量的能源，還增加了SO2、NOX等酸性氣體的排放，同時增加了其后續(xù)的環(huán)保治理難度；單蓄熱式熔鋁爐由于燃料未經(jīng)預(yù)熱，蓄熱室的進氣量與排氣量存在不平衡，需增加輔助排煙管道，從而使總體排煙溫度升高，也相應(yīng)地浪費了一部分能源，增加了其后續(xù)的環(huán)保治理難度。

HTAC技術(shù)的工作原理及特點 
HTAC的技術(shù)關(guān)鍵是采用蓄熱式燃燒系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)由燃燒室、2組結(jié)構(gòu)相同的蓄熱式燃燒器和1個四通閥組成。燃燒器可對稱布置，亦可集中布置。圖1為2組燃燒器對稱布置時的原理圖。當(dāng)燒嘴A工作時，加熱工件后的高溫廢氣經(jīng)由燒嘴B排出，以輻射和對流方式迅速將熱量傳遞給蓄熱體。煙氣放熱后溫度降至200℃以下，經(jīng)四通閥排出。經(jīng)過一定時間間隔后，切換閥使助燃空氣流經(jīng)蓄熱體B，蓄熱體再將熱量迅速傳給空氣，空氣被預(yù)熱至800℃以上，通過燒嘴B完成燃燒過程。同時，燒嘴A和蓄熱體A轉(zhuǎn)換為排煙和蓄熱裝置。通過這種交替運行方式，可以實現(xiàn)煙氣余熱極限回收和助燃空氣的預(yù)熱。新型的陶瓷蜂窩狀蓄熱體可以達到排氣溫度與被預(yù)熱空氣溫度之間相差50~150℃。
為了降低NOx生成量，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環(huán)法。圖2是蓄熱式燃燒器燒嘴的原理圖。燒嘴中心是空氣流道，喉部周圍切線方向上供給一次燃料，喉部出口處和空氣流道平行方向上供給二次燃料。一次燃料（比二次燃料少得多）的燃燒屬于富氧燃燒，在高溫條件下會很快完成。燃燒后的煙氣在流經(jīng)優(yōu)化設(shè)計的噴口后，形成高速氣體射流和周圍卷吸回流運動，滲混后爐 
內(nèi)含氧濃度可達到5%～15%。大量燃料通過二次燃?xì)馔ǖ榔叫袊娙霠t內(nèi)，與爐內(nèi)含氧濃度較低的煙氣混合、燃燒。此時，爐內(nèi)不再存在局部熾熱高溫區(qū)，形成溫度分布比較均勻的火焰。因此，NOx排放量大大降低。
HTAC技術(shù)主要是通過蜂窩式蓄熱系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特點如下： 
(1) 蓄熱體傳熱速度快，蓄熱能力強，切換時間短，動態(tài)換熱好，壓力損失少。 
(2) 進入爐內(nèi)的空氣和燃?xì)鈿饬魉俣瓤欤瑺t內(nèi)燃料裂解、自燃等燃燒過程加速進行，化學(xué)反應(yīng)速率和燃燒效率提高。 
(3) 火焰不是在燃燒器中而是在爐膛空間內(nèi)才開始逐漸燃燒，燃燒噪音低。 
(4) 在高溫條件下，只要燃料混合物進入可燃范圍，就可保證爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒。 
(5) 在高溫低氧環(huán)境中燃燒產(chǎn)生大量裂解，形成大量C2，從而引發(fā)強烈的熱輻射效應(yīng)，輻射力增強。 
(6) 爐膛溫度分布均勻，燃燒時高溫度降低，平均溫度大大提高，傳熱效率明顯增大。 
(7) NOx和二惡英的生成受抑制，排放量大大減少。 
(8) 除蓄熱式燃燒器和爐體外，其他設(shè)備都在低溫端運行。
4 高溫空氣燃燒技術(shù)的研究進展[7]
4.1 蓄熱式輻射管
目前中國90%的熱處理爐均采用電能加熱，熱利用效率只有29%，遠低于40~50%的水平。在當(dāng)前電能供應(yīng)較緊的情況下，采用燃?xì)馀湟愿邷乜諝馊紵夹g(shù)被認(rèn)為是改善中國熱處理工業(yè)能源結(jié)構(gòu)的有效途徑。為適應(yīng)這一形勢，神霧公司近期開發(fā)出一種采用HTAC技術(shù)的W-型輻射燃燒管（圖4）。這種W-型輻射燃燒管已應(yīng)用于天津一家鋼鐵公司內(nèi)小時處理量為35噸鍍鋅彩板的無氧化退火爐。用戶報告稱，采用圖4所示W(wǎng)-型輻射燃燒管后，熱處理爐的熱效率達到80%以上，與原用電加熱方式比較，可節(jié)能30~40%，爐膛內(nèi)溫度的不均勻性減少到≤10℃，燃燒廢氣排放溫度≤150℃。

 HTAC技術(shù)的應(yīng)用效果 
4.1 結(jié)構(gòu)緊湊，初投資少 
HRS系統(tǒng)的蓄熱體和爐體部分均因換熱能力大大增強，使體積可大幅度縮小。從蓄熱體排出的廢氣（溫度只有200℃左右）通過引風(fēng)機抽出，去除了需耐火材料內(nèi)襯的較長煙道和煙囪。簡化了設(shè)備，且用地面積減小，從而使初投資較少。除建造新爐外，HTAC技術(shù)也適合于舊爐改造。蓄熱式燃燒器是采用蓄熱體與燒嘴相結(jié)合的構(gòu)造，它可以外掛蓄熱式燒嘴的形式與舊爐爐型相結(jié)合進行改造。只需在爐子原有基礎(chǔ)上，對爐體稍加改動即可。 
4. 2 溫差小，加熱質(zhì)量好 
應(yīng)用HTAC技術(shù)后，燃燒爐內(nèi)溫度分布均勻，溫差達±5℃，加上爐內(nèi)較低的含氧環(huán)境，對加熱工件極為有利。既提高了加熱速度和加熱質(zhì)量，又減少了工件氧化燒損率，大大提高了爐子產(chǎn)量。此外，通過調(diào)節(jié)流量，可方便而地對爐溫進行調(diào)節(jié)和控制，達到均衡的爐膛溫度，以滿足不同的加熱要求。 
4. 3 布置靈活，操作方便 
HRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，布置比較靈活。它可根據(jù)工藝要求和爐體形狀確定燒嘴的位置和數(shù)量。燒嘴的位置可設(shè)在側(cè)面、頂面和軸向（需要爐鼻段）。成對燒嘴可獨立換向，也可多對燒嘴分段集中換向，控制比較靈活[4]。四通閥和控制系統(tǒng)均處于低溫端，因此，操作方便且安全、可靠性高。 
4. 4 節(jié)能* 
采用蜂窩式陶瓷蓄熱體實現(xiàn)了煙氣余熱的極限回收，煙氣的余熱回收率可達85%以上。同時，在較高空氣預(yù)熱溫度及混合均勻的低氧環(huán)境下，燃料與O2分子一經(jīng)接觸，便能迅速燃燒。因此，實現(xiàn)*燃燒的過剩空氣系數(shù)可接近1，大大減少爐子進出流量及排煙損失，進一步提高了燃料節(jié)約率。實際應(yīng)用情況表明，燃料節(jié)約率可達55%以上。 
4. 5 污染物排放少 
HTAC技術(shù)的應(yīng)用，對環(huán)境保護的積極作用有：(1) HTAC燃燒器的節(jié)能以及燃燒過程的充分性大大減少了煙氣中CO、CO2和其他溫室氣體的排放；(2) 高溫低氧的燃燒環(huán)境以及煙氣回流的摻混作用，大大抑制了NOx的生成，使NOx排放量下降到100 mg/m3以下；(3) 高溫環(huán)境抑制了二惡英的生成，排放廢氣迅速冷卻，有效阻止了二惡英的再合成，故二惡英的排放大大減少；(4) 火焰在整個爐膛內(nèi)逐漸擴散燃燒，燃燒噪音低。 
4. 6 工業(yè)爐燃料范圍擴大 
HTAC技術(shù)的開發(fā)，大大擴展了工業(yè)爐燃料的適用范圍。它可以很好地燃用低熱值燃料而不存在點火困難和脫火問題，而且燃料品種也不局限于氣體或液體。隨著高溫空氣相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，煤、工業(yè)垃圾等固體燃料也可以使用。目前，日本已開發(fā)出高溫空氣燃?xì)饣亩喽戊侍崛〖夹g(shù)，它能處理多種熱值的原料，包括各類廢棄物和生物質(zhì)可燃物。固體燃料的使用通常是先用高溫空氣氣化成燃?xì)猓瑑艋幚砗螅儆糜诟邷乜諝馊紵?nbsp;
4. 7 適用性強，應(yīng)用范圍廣 
HTAC技術(shù)優(yōu)良的特性使它的適用范圍較寬，它能用于多種不同工藝要求的工業(yè)爐。目前可使用該技術(shù)的爐型有大中型推鋼式及步進式軋鋼加熱爐、均熱爐、罩式熱處理爐、輻射管氣體滲碳爐、鋼包烘烤爐、玻璃熔化爐、熔鋁爐、鍛造爐等等。范圍涉及冶金、金屬加工、化工、陶瓷和紡織等行業(yè)。此外，HTAC技術(shù)也適用于生產(chǎn)不穩(wěn)定、產(chǎn)量波動較大的企業(yè)。
4.2 蓄熱式煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐
HTAC燒嘴的另一個有應(yīng)用前景的爐窯是用于煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐。
在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)爐料加熱升溫和還原反應(yīng)要吸收大量熱量，工藝爐溫要求1300℃以上，國外同類爐子均采用高熱值煤氣(天然氣)做燃料，國內(nèi)條件難以滿足。
神霧公司采用自有的蓄熱式燒嘴燃燒技術(shù)，利用從爐子排出的廢氣預(yù)熱助燃空氣，可使燒低熱值煤氣的實際爐溫達到1400℃以上，使?jié)M足工藝要求爐溫的問題得到解決。且廢氣溫度可降到200℃以下，實現(xiàn)了廢氣余熱的極限回收。

圖5所示為神霧公司開發(fā)的煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐燃燒系統(tǒng)工作原理示意圖[8]。圖5（a）為爐體結(jié)構(gòu)和燃燒系統(tǒng)工作方式的示意圖，圖5（b）為模擬分析爐內(nèi)反應(yīng)過程所作的氣相流場計算結(jié)果。在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)采用HTAC燒嘴除可以提供良好的爐內(nèi)熱工和還原過程所需的條件外，礦石的還原過程還可以通過不同爐段燃燒條件的調(diào)節(jié)進行控制。這種燃燒技術(shù)所創(chuàng)造的節(jié)能條件，有可能大大增加轉(zhuǎn)底爐在紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、含鋅粉塵、冶金渣等直接還原生產(chǎn)的經(jīng)濟可行性。

4.4 蓄熱式玻璃爐窯
玻璃是我國建材工業(yè)的主要產(chǎn)品，它是以熔窯為主進行生產(chǎn)的能耗較高的產(chǎn)業(yè)，它的生產(chǎn)和發(fā)展都受到能源供應(yīng)的制約。另外，產(chǎn)品質(zhì)量好壞和企業(yè)經(jīng)濟效益高低都與爐窯技術(shù)水平有著直接的關(guān)系。玻璃工業(yè)能耗主要為熔窯消耗，浮法工藝的玻璃廠能耗的80%是熔窯燃料消耗。國內(nèi)平板玻璃熔窯能耗高，節(jié)能潛力也很大。
我國玻璃工業(yè)產(chǎn)能已連續(xù)多年高居世界*。我國玻璃工業(yè)熔窯節(jié)能潛力是很大的。大力提倡玻璃熔窯節(jié)能，是我國玻璃爐窯科學(xué)工作者和企業(yè)的共同責(zé)任。玻璃爐窯節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)和推廣，將玻璃工業(yè)完成“工業(yè)企業(yè)普遍節(jié)能20%”的節(jié)能減排目標(biāo)，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
目前，工業(yè)發(fā)達國家玻璃熔窯的熱效率一般在30％～40%，我國玻璃熔窯的熱效率平均只有25％～35％。燃料在玻璃制造成本中，已超過1／3的比重，能源價格的不斷攀升，已經(jīng)在嚴(yán)重影響著行業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，利用發(fā)生爐煤氣代替目前的主要燃料重油、天然氣等有很大的市場應(yīng)用前景。
圖7是神霧公司發(fā)明的低熱值燃料玻璃爐窯節(jié)能燃燒裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。HTAC技術(shù)在我國的應(yīng)用前景 
我國是世界燃料消耗大國。從我國能源現(xiàn)狀來看，HTAC技術(shù)在我國將有廣闊的應(yīng)用前景。 
我國工業(yè)爐是能耗大戶。“七五”期間，窯爐能耗占全國工業(yè)總能耗的1/4，占工業(yè)能耗的40%。而工業(yè)爐平均熱效率較低，只有20%左右。產(chǎn)品平均單耗比發(fā)達國家高出40%。據(jù)統(tǒng)計，窯爐大部分能量歸結(jié)為排煙損失，估計全國每年這部分能量相當(dāng)于超過5000萬t的標(biāo)準(zhǔn)煤。針對這種情況，提高我國工業(yè)爐燃料利用率及煙氣余熱回收率從而達到節(jié)能的潛力是很大的。 
以來，大氣有害物超標(biāo)排狀況在我國相當(dāng)嚴(yán)重。世界10個大氣環(huán)境污染嚴(yán)重的城市，我國就占了7個。為降低大氣污染物排放量，首先要降低能耗，其次是控制排放量。而這2點正好符合HTAC的技術(shù)特征，即、節(jié)能和低污染。因此，HTAC技術(shù)在我國的應(yīng)用勢在必行。 
從我國能源結(jié)構(gòu)來看，煤等固體燃料占的比重較大，液體和氣體燃料比重較小。但進入20世紀(jì)80年代后，總的發(fā)展趨勢是燃煤和燃油的窯爐比例下降，而燃?xì)獾母G爐比例大幅度上升。盡管目前HTAC技術(shù)還僅適合于直接燃用氣體及部分液體燃料，但隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、“西氣東輸”工程的實施、四川、內(nèi)蒙等地不斷發(fā)現(xiàn)天然氣新資源以及HTAC技術(shù)的進一步開發(fā)，可以預(yù)計，HTAC技術(shù)在我國的應(yīng)用將會有迅速的發(fā)展。
6 結(jié)語 
HTAC技術(shù)具有、節(jié)能和低污染等特性，自從面世以來，就受到世界工業(yè)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。它*打破了傳統(tǒng)燃燒的模式，進入到新的未知領(lǐng)域——高溫低氧燃燒領(lǐng)域。它是一項既節(jié)能又利于環(huán)保且活力的技術(shù)，值得大力推廣和開發(fā)。對于企業(yè)界來說，它可以大幅度降低能耗和生產(chǎn)成本，提高其運行的經(jīng)濟性和市場競爭力。 HTAC技術(shù)被認(rèn)為是具有創(chuàng)造性、實用性以及增長潛力的新的戰(zhàn)略技術(shù)。 
我國能源狀況不容樂觀，高能耗、高污染、低效率相當(dāng)嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，將面臨能源緊張的嚴(yán)峻考驗。因此，大力推廣HTAC技術(shù)在我國的應(yīng)用，將為我國快速發(fā)展帶來一次歷史機遇。開發(fā)出空氣、煤氣雙預(yù)熱的燃燒系統(tǒng)，并將空氣、發(fā)生爐煤氣雙蓄熱式燃燒器技術(shù)成功應(yīng)用在熔鋁爐上。應(yīng)用實踐表明，發(fā)生爐煤氣雙蓄熱式燃燒技術(shù)是成熟的。北京神霧公司研制開發(fā)的組合式雙蓄熱式燃燒系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)生爐煤氣雙預(yù)熱，節(jié)能*，同時減少氧化燒損，提高產(chǎn)品加熱質(zhì)量，提高加熱效率，減少CO2和NOx污染物排放。該技術(shù)具有廣闊的市場應(yīng)用前景。高溫空氣燃燒技術(shù)作為一項節(jié)能降耗新技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯，并可顯著改善各工業(yè)行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)和效率。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：正確操作減壓閥