蓄热式燃气加热炉烧嘴成对布置，相对的两个烧嘴为一组(A、B烧嘴)。从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴A后，在流过蓄热式烧嘴A陶瓷小球蓄热体时被加热，常温空气被加热到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80％~90％）。被加热后的高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，贫氧高温空气与注入的燃料混合，实现燃料在贫氧状态下燃烧；与此同时，炉膛内的热烟气经过蓄热式烧嘴B排出，高温热烟气通过蓄热式烧嘴B时将显热储存在蓄热式烧嘴B内的蓄热体内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。当蓄热体储存的热量达到饱和时进行换向，蓄热式烧嘴A和B变换燃烧和蓄热工作状态，如此周而复始，从而达到节能和降低NOX排放量等目的。

　　蓄热式燃烧技术改变了传统的燃烧方式，主要表现为燃料与空气以适当速度从不同的喷嘴通道进入炉内，并卷吸炉内的燃烧产物，空气中的O2含量被稀释，燃料在炉膛中高温（1 000℃以上）低氧浓度场（5%～6.5%）工况下燃烧，此种燃烧方式带来了许多优点：

　　（1）节能效果显着，比传统熔化炉平均节能25%以上

　　由于蓄热体“极限回收”了烟气中大部分的余热，并由参与燃烧的介质带回炉内，大大降低了炉子的热支出，所以采用蓄热式燃烧技术的炉子比传统熔化炉节能。

　　（2）消除了局部高温区，炉温分布均匀

　　燃料在高温低氧浓度工况下燃烧，在炉内形成没有明显火焰的弥漫燃烧，消除了火焰产生的局部高温区，火焰边界几乎扩大到整个炉膛，使炉温更加均匀。蓄热式烧嘴工作状态频繁交换，使燃烧热点的位置及炉气流动方向频繁改变，强化了炉气对流，减小炉内死角，也使炉温更加均匀。

　　（3）提高加热质量

　　均匀的炉温使铝锭加热更均匀，降低了局部高温以及富氧环境对铝液的挥发和氧化作用。?

　　（4）延长炉子耐火材料使用寿命

　　炉温均匀和消除局部高温区使耐火材料受热均匀，并保证耐火材料始终工作在合理的使用温度范围内。

　　（5）减少温室效应气体CO2排放量及NOX生量

　　燃料节省25%，相应的CO2排放量也减少25%。由于局部高温区的消除，有效的降低了NOX的生成量。

　　四、蓄热体材料

　　蓄热体是蓄热式燃烧技术关键部分，它要求蓄热体具有蓄热量大、换热速度好、高温强度好、阻力损失小、抗氧化抗渣性强，而且经济耐用。

　　陶瓷球的原理就是在蓄热室内填冲直径相同的许多陶瓷实心球，堆积呈固定床，球径一般在15-25mm之间。

　　陶瓷球蓄热体比表面积240m2/m3,众多的小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈紊流，有效地冲破了蓄热体表面的附面层，又由于球径很小，传热半径小，热阻小，密度高，导热性强，加之换向系统设计独特，故可实现频繁且快速的换向，固此，蓄热体可利用30次/H，高温烟气流经蓄热体床层后便可将烟气降至150℃排放。常温空气流径蓄热体在相同路径内即可预热至反比烟气温度低50℃，温度效率高达95%以上。另外，因为蓄热体体积十分小巧，加之小球床的流通能力强，即使积灰的阻力增加也不影响换热指标，陶瓷小球的更换，清洗非常方便，并可重复利用。

 

 

 

 

　　

　　熔铝炉

　　蓄热体材质 陶瓷材料

　　形状 球形

　　蓄热体体积 3m3

　　换向时间 120秒

　　空气预热温度 1000℃

　　高温烟气温度 1050℃

　　排烟温度 ≤150℃

　　材料比表面积（m2/m3） 240

　　球径 25mm

　　热回收率 约70%-80%

　　五、应用案例

　　下面以燃油、燃气蓄热式熔铝炉为案例，对采用某公司单蓄热（空气）技术及专利设备（换向阀）等应用节能效果做比较和分析。

　　1．某铝厂熔化车间——新建项目

　　熔化材料：铝坯及再生铝材

　　炉子形式：矩形固定式

　　炉子容量：30T 炉膛工作温度：< 1 100℃

　　铝液温度：720℃～830℃ 熔体温差：≤±5℃

　　熔化期熔化率：5.2t/h

　　熔池面积：5.05×4.5=22.7m2

　　熔池深度：650mm

　　熔化期吨铝消耗：≤62 m3/吨铝

　　铝坯入炉温度：常温

　　燃料：天然气

　　发热值：8 500 kcal/Nm3

　　排烟温度：<150℃

　　蓄热材料：陶瓷小球

　　烧嘴型式：含点火及常明式蓄热式烧嘴

　　2．改造项目

　　改造前：为常规的烧嘴技术，即采用机械式雾化油枪技术，熔化率为3.5吨，吨铝耗油76千克。经过改造后的熔化率达到5吨，熔铝热耗53千克，平均节油率30%。

　　相关参数如下：熔化材料：30％铝及铝合金锭、废料＋70％电解铝液

　　炉子形式：矩形固定式、一扇组合大炉门、机械扒渣

　　炉子容量：25T

　　炉膛工作温度： < 1 100℃

　　铝液温度：730℃～860℃

　　熔化期熔化率：5t/h

　　熔池面积：5×4=20 m2

　　熔化期吨铝消耗：～53公斤/吨铝

　　熔料入炉温度：常温

　　燃料：0＃轻柴油

　　发热值：10 200 kcal/kg

　　排烟温度：<150℃

　　总论:

　　从热平衡角度来说，采用蓄热式换热技术的熔化炉燃料节约率与炉子砌体的蓄热量、炉体的表面散热损失有关。因为烧嘴是通过烟气回收余热的，炉体的蓄热量减小，表面散热损失越少，则排烟余热量越大，燃料节约率就越高。

　　同时，由于熔铝炉间歇性工作特点，在不同工作状态时炉温、蓄热体中空气流速、烟气出口温度有较大波动。这样烧嘴换向时间也应随工作状态变化而变化，优化蓄热体的利用率，使余热回收达到更好的效果。

　　由于空气通过蓄热体后温度升高，带进炉内大量显热，使得燃料的理论燃烧温度显着提高。在采用相同的炉型和燃料时，蓄热炉比常规炉有更高的综合加热温度和更快的加热速度。

　　采用蓄热式换热技术，带来的直接经济效益主要是节省燃料。由于消除局部高温区，炉温分布均匀，使耐火材料使用寿命延长，同时提高了加热质量，减少了氧化烧损。由这些因素带来的经济效益也是相当可观的。

　　从环境保护角度来说，燃料节省25%，烟气中CO2等温室气体总量也相应减少了25%。同时由于燃料在高温空气贫氧环境下，降低了NOX的产生。总之，蓄热技术应用到熔铝炉上，起到了很好的节能效果；也降低了CO2和NOX的排放，减轻环境污染。同时，蓄热技术还有待进一步研究，达到更好的节能、环保效果。