分析已有資料，不難看出，實現(xiàn)高爐煤氣在低溫爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒，關(guān)鍵是兩點：一是加強燃燒器的預(yù)混性能，促進高爐煤氣和助燃空氣的燃燒反應(yīng)過程。二是要對燃氣進行預(yù)熱，提供一定量的物理熱。只預(yù)熱高爐煤氣，需要加熱到600℃，如果將高爐煤氣和助燃空氣同時預(yù)熱，溫度可望降低，如果預(yù)熱不足，可以在高爐煤氣中加少許焦爐煤氣。

1）預(yù)混式燃燒器。燃燒作為一種化學(xué)反應(yīng)過程，實際上是高爐煤氣所含的一氧化碳分子和助燃空氣中的氧氣分子進行的化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)阿累尼烏斯的碰撞反應(yīng)原理，要使高爐煤氣能夠穩(wěn)定燃燒，一個先決條件就是反應(yīng)物分子必須相互靠近并發(fā)生碰撞。高爐煤氣燃燒困難，主要是反應(yīng)物分子數(shù)量少，氧氣分子必須穿過惰性氣層，才能接近燃料分子并發(fā)生碰撞而反應(yīng)。實現(xiàn)高爐煤氣的燃燒，除了反應(yīng)物分子應(yīng)具有足夠高的溫度和動能，有利于分子的接近和碰撞外，燃燒器還應(yīng)具有良好的預(yù)混性能。經(jīng)過燃燒器的機械混合，具有較高溫度和能量的反應(yīng)物分子借助強對流作用而迅速接近進行反應(yīng)。

    根據(jù)我們多年從事燃燒技術(shù)研究的經(jīng)驗，開發(fā)了同軸交叉旋轉(zhuǎn)射流高效燃燒器[10]，如圖1所示。煤氣在芯管中流動，助燃空氣由風(fēng)機輸送并流經(jīng)套管，管壁上開有若干小孔，空氣穿過小孔形成許多股小氣流射入煤氣流中，形成交叉流動。同時，在燃燒器內(nèi)設(shè)置旋流片，使反應(yīng)物氣體做旋轉(zhuǎn)運動，從而使反應(yīng)物分子能夠迅速進行反應(yīng)。

    2）燃氣預(yù)熱與熱管換熱器管式爐廢氣溫度高達350℃，可以用作加熱介質(zhì)。燃燒器實際上是一個反應(yīng)器，根據(jù)質(zhì)量守恒原理，反應(yīng)物和燃燒產(chǎn)物質(zhì)量相等，反應(yīng)物和燃燒產(chǎn)物的比熱相差不大，因此，煙氣的溫降和燃氣（煤氣+助燃氣）的溫升大致相等，采用燃料氣和助燃氣雙預(yù)熱更為合理。

    用煙氣加熱高爐煤氣和助燃空氣，是典型的氣—氣換熱過程，熱管換熱器是適用于這一過程的高效換熱設(shè)備[8-9]。它是將換熱管內(nèi)充入某種工作介質(zhì)并抽成真空而制成“熱管”，再將這種熱管組裝成熱管換熱器。用普通列管換熱器加熱氣體時，通常是讓氣體流經(jīng)管外，并在管外纏繞螺旋翅片增大傳熱面積以強化傳熱，而對于氣—氣換熱場合，流經(jīng)管內(nèi)的氣體就不能像管外氣體那樣通過增加傳熱面來強化傳熱，所以普通列管式換熱器用于氣—氣換熱時，傳熱速率低，很不經(jīng)濟。熱管換熱器通過巧妙設(shè)計，使兩種氣體都流經(jīng)管外，能夠輕而易舉的增加傳熱面積和強化傳熱。管內(nèi)處于真空狀態(tài)的工作介質(zhì)從熱端吸收熱量并氣化為蒸汽，蒸汽流至冷端放出熱量并凝結(jié)為液體，液體借助重力流回熱端再次受熱氣化，周而復(fù)始，實現(xiàn)從熱氣體中取熱并傳給冷氣體的操作。在氣—氣換熱場合，熱管換熱器的傳熱速率遠高于普通列管換熱器。

    雙預(yù)熱熱管換熱器區(qū)域劃分如圖2所示，換熱器熱端和冷端用隔板隔開，熱端為煙氣通道，冷端再用隔板分為煤氣通道和空氣通道，各部分傳熱面積由熱工計算確定。

管式爐（水平型）1200℃

旋轉(zhuǎn)管式爐1100℃