辐射管是热镀锌板生产线上重要的加热装置,在热镀锌板生产成本中,辐射管的能源消耗占了很大比重,应用高温空气燃烧技术(HTAC)的蓄热式辐射管具有高效节能和降低污染物排放的潜力,是燃气辐射管的发展方向之一。目前国内虽然已经研发出燃气蓄热式辐射管,但就其完整性和实用性上仍旧有很多关键性的技术值得进一步研究和优化。本文以热态实验为基础,对蓄热式辐射管的烧嘴结构、换向时间、蓄热体长度等进行优化设计,优化后的烧嘴结构能够较好地混合空燃气,从而均匀了辐射管的表面温度,使温差在30℃左右;对换向时间和蓄热体长度的选择,使烟气余热回收率在75%以上,同时对所采用的蜂窝式陶瓷蓄热体的蓄热特性和蓄热能力进行了分析和计算,认为其传热系数是常规金属换热器的1.6～5倍。实验过程中重点对降低NOx排放进行了研究。将低NOx燃烧技术与蓄热式燃烧技术有机的结合起来,开发出可靠、实用的工程技术,如内衬管、“十”字型插件等,并应用在蓄热式辐射管中,得到了较好的效果。在辐射管表面温度达到其工作温度以上时(>900℃),烟气中的NOx浓度能够降低到200×10-6以下。在实验研究的同时,结合数值仿真研究工作,丰富了对辐射管内燃烧过程的认识。对蓄热式辐射管内低NOx燃烧过程进行模拟,针对不同的低NOx燃烧技术,分析对NOx抑制效果的影响,具体研究了燃料与空气混合方式的变化、助燃空气中氧浓度的变化、分级燃烧中一次空气比例及一次燃烧区域长度的变化以及燃料及空气入口相对位置的变化对NOx生成的影响,研究结果为低NOx燃烧器的优化设计提供了理论依据。同时对人们关心的蓄热式辐射管内高温空气燃烧状态下的温度场、流场及组分分布进行了模拟研究,丰富了对高温空气燃烧技术的认识和理解。