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蓄热式烧嘴

自身蓄热烧嘴的开发

户松三男谷口矿司

摘要1997年12月，防止全球暖化京都会议上已达成协议，工业炉要进一步采取各种节能措施以削减温室化

气体的排放量。这些措施中采用蓄热式烧嘴正成为目前的主要方向。但是，现状是由于尺寸大小、造价、配管复

杂等因素，能采用此项技术的炉子受到限制，因而妨碍了推广。本文介绍了我公司开发的自身蓄热烧嘴，也就是

把低造价、单一、紧凑、低NOx等结合在一起的一套蓄热式烧嘴系统。

1自身蓄热烧嘴的开发

近年来要是提到节能，几乎都要说到蓄热式烧嘴，它的高热效率已为同行业人士所深知。但是，目前只有很

少的一部分炉子采用此项技术。因为不景气要考虑减少设备投资固然是重要因素，最主要的想来还是造价高。

现有的蓄热式烧嘴系统是两个烧嘴作为一组，每个烧嘴隔几十秒切换燃烧一次，即所谓双子式烧嘴系统。两

个烧嘴需要6个换向阀，还要两套安全装置，这样造价就上去了；此外，两个烧嘴还需要用配管联结，复杂的配

管也增加了成本。其次要考虑的因素是蓄热部分的尺寸较大，增大了烧嘴本体的尺寸，难以设置在小型炉子上。

我公司考虑到这些问题妨碍了蓄热式烧嘴的推广，于是着手开发能满足低造价、单一、紧凑、低NOx等要求的燃

烧系统，结果可以在一个烧嘴内完成蓄热燃烧，终于实现了自身蓄热烧嘴系统。

2自身蓄热烧嘴系统的原理和结构

本系统的原理是将烧嘴内部分割成若干对作为蓄热室，切换并使流体交替通过这些蓄热室便完成了蓄热燃烧。

图1示意图

图2示意图

图1和图2是基本的示意图。其结构是：中心部位供应燃料，烧嘴本体内部划分成A、B两部分。每一部分都

有空气入口和烟气出口，各接口配切换阀。蓄热体分割成4部分并互相隔离。A室和A流路的两个蓄热室联结，B

室和B流路的蓄热室联结。图1上A室的助燃空气入口和B室的烟气出口处切换阀开着，其他的切换阀关闭，流

体的流动过程是助燃空气从A室进入，通过A流路的两个蓄热室变成高温空气，和燃料混合后燃烧。烟气在炉内

循环后回到烧嘴，进入B流路的蓄热室成为低温烟气，从B室排出。经十余秒后切换阀的位置如图2所示，现在

助燃空气通过B室从B流路的蓄热室出来进入炉内，再经A流路的蓄热室从A室排出。这样反复进行就能在一个

烧嘴内完成蓄热燃烧。

应用此项原理制造的商品就是SRB型自身蓄热烧嘴系统。图3和图4是构造图并表示了流体的流动方向。烧

嘴由下列部件组成：烧嘴喷管、供气侧和排气侧的切换阀、本体、蓄热体、端面板和烧嘴砖。内置点火器的烧嘴

喷管位于中心线上并插入到烧嘴砖的端面附近。供气侧和排气侧接口处配置互成直角的蝶阀并作为切换阀，由压

缩空气驱动的旋转式拖动装置进行切换动作。本体内部隔开，形成A室和B室。蓄热室和烧嘴砖的通道都分成四

部分，A室和A流路相接，B室和B流路相接。烧嘴砖的前端切去四个角后由正方形变成八角形，每一斜面上开一

个孔和流路横向垂直连接。蓄热体使用陶瓷小球，装在四个盒里以便更换，如图5所示。

流体的流动情况是：助燃空气导入A室，通过A流路上的两个蓄热体盒得到热量成为高温助燃空气，再通过

烧嘴砖内的通道进入炉内，与来自烧嘴喷管的可燃气体混合并燃烧。这时炉内一部分烟气因A流路上助燃空气的

喷射作用被吸引，经斜面上的横孔流入，形成烟气再循环。燃烧后的烟气在炉内循环，再经烧嘴砖上B流路的孔

进入B流路。通过两个蓄热体盒和B室引向烟气出口。由于在斜面上设置了横孔烟气的短路(从A流路直接进入B

流路)即可有效避免。这样流动十余秒后切换阀切换成图4的状态，助燃空气导入B室，烟气经A室排放。

图3构造图

3性能

3.1残留(エスク-プ)率的影响

一般说来，通过蓄热室的烟气量越多，热效率越高；但因空气和烟气的质量、比热都不同，即使空气100%接

受了烟气传给的热量，烟气内还残留了一部分热量。这部分热量是不可能回收的，它使烧嘴排放的烟气温度上升，

或者说要考虑辅助烟道外残留的热量。图6是残留率与烧嘴排烟温度的关系，图7是残留