高温空气燃烧技术高温空气燃烧技术Technology of High Temperature Air Combustion
常规燃烧方式——常规燃烧方式——
常 规回热器< 600℃
空气 200-300 ℃
1350℃ 掺冷燃料
NOx
高 NOx 排放高温排烟集中回热
关键部件关键部件—— 蜂巢蓄热体
—— 技术含量和 工业制造水平
换热的比表面积（ m2/m3 ）
1340240
1/10重量 1
切换时间（ s ） 120 30
直线、大
2.5 X2.5X0.4 mm
形状和通流面积压力损失 低高
曲线、小
- - 基本原理基本原理
- - 超低超低 NOx NOx 燃烧燃烧
- - 投资投资 ++ 运行费用运行费用
- - 关键技术关键技术
- - 适用的燃料适用的燃料
技术的先进性和关键
烧嘴 A 烧嘴 B交替切换
钢坯
Nox 排放
燃料燃料
陶瓷球型蓄热体
废气
空气
废气切换阀
(1620 K)
预热空气(1270 K)
分散式余热回收方式
出处： NKK 公司（日本）：“蓄热式烧嘴加热炉概要及其在钢铁设备上的应用”
基本原理——基本原理——
25-30%以往的水平
预热前窑炉出口排烟温度 (℃) 1400
1200
1000
800
600
400
50-60%
70 60 50 40 30 20 10 0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400预热空气温度
燃料节约率
%
℃出处： NFK 公司（日本 ) ：产品目录
节能潜力
节能潜力
超低超低N
Ox
NO
x
燃烧技
燃烧技
术术
燃烧区氧气浓度 (%)
不燃烧领域
传统技术
要脱硝
预热空气温度
K
低 NOx 稳定燃烧
出处： NKK 公司（日本）：“蓄热式烧嘴加热炉概要及其在钢铁设备上的应用”
F1 ：供给中央喷管F2 ：直接喷入炉内燃烧用空气
高温预热
陶瓷蓄热体
1620 K
燃料 炉内 O2<15% ( 甚至 <2%)
燃烧器结构燃烧器结构
关键技术关键技术 :: 蓄热体—— 技术关键之一
材料—— 影响装置小型化、换热效率和经济效益
- - 陶瓷类（碳化硅及非金属耐火材料）陶瓷类（碳化硅及非金属耐火材料） - - 耐热耐蚀钢类耐热耐蚀钢类 - - 碳素钢类碳素钢类
要求： - - 蓄热量（蓄热量（ ccpp ）大）大 - - 换热速率（换热速率（ ）高）高 - - 高温结构强度好：温差压强、高高温结构强度好：温差压强、高 频变换、无脆裂、剥落和变形频变换、无脆裂、剥落和变形 - - 抗氧化和腐蚀抗氧化和腐蚀 - - 经济经济
蜂巢状蓄热体 —— 日本 NFK & NKK
- 氧化铝，通道矩形断面边长 2.5 mm ，壁厚 0.4 mm
- 优化组合余热回收率、耐久性能、蜂巢形状、网目、壁厚 和分割、最佳切换时间- 换热比表面积： 1340 m2/m3 （常规球状蓄热体： 240 ）- 重量：常规蓄热体 1/10
- 切换时间： 120 s( 常规 ) 30 s
- 高速蓄热和换热能力，进一步改善空气预热动态换热特性- 直线蜂窝通道，通流面积大，压损低，不易堵塞- 换热前后排烟温度相差无几（典型： 50-100℃ ），空气预 热温度接近炉温（差 50-100℃ ）。
F1 ：供给中央喷管F2 ：直接喷入炉内燃烧用空气
高温预热
陶瓷蓄热体
1620 K
燃料 炉内 O2<15% ( 甚至 <2%)
炉内气流结构炉内气流结构
关键技术关键技术 :: 一次和二次燃料比例
200
150
100
50
00 10 20 30 40F1/(F1+F2)
NO
x (换算为
O2
= 1
1%
）
ppm
烟气温度 1350 ℃
1100 ℃
出处： NFK 公司（日本 ) ：产品目录
一次燃料燃烧耗氧量
NOx ?
关键技术关键技术::
如何创造贫氧条件
二次燃料喷入主气流射流的回流区中
- 过低：不足以消耗足够的氧
- 过高：可能大量生成 NOx
最佳比例！
估计：一次射流区外： 15%贫氧，耗 1/4 氧，一次燃料量亦占总量 1/4
局部过剩空气系数 << 1
总过剩空气系数0 > 1
炉内气流混合
关键技术关键技术二次燃料通道几何参数
与已燃气体充分混合
射流角度和深度
实验手段数值模拟
KNOW HOW
