我们一般认为对合金钢的加热可能出现两方面问题。一是由于合金钢，尤其是高合金钢对升温速度很敏感，容易产生开裂。一般要求在550℃以下时缓慢升温，对应的一般都要求进炉炉温不能超过700℃，钢坯的断面越大要求的升温速度越低，人炉炉温也越低。
另一方面用高炉煤气作为燃料时，由于热值较低，存在着低温燃烧不稳定问题。
以上这两个问题，实际是一对矛盾的两个方面，如何解决这个矛盾，国内有几种意见：一是在炉尾保留预热段，设置一些高热值的普通煤气烧嘴，这一方法是可行，但缺点是仍然需要高热值煤气，加热成本会因此而增高，而且还需要两套完全独立的燃烧系统。
二是在炉尾保留预热段，并设置一定量的高炉煤气常规烧嘴，采用换热器实现高炉煤气的双预热燃烧供热，此法虽然燃料单一，但投资大，运行费用高。三是在炉尾保留预热段，预热段作为一段无烧嘴区，并另设常规烟道和烟囱，靠烟囱的抽力实现部分纵向排烟，利用这部分烟气实现对冷钢坯的缓慢加热，此法对燃烧和排烟系统设计要求高。这几种方案都可行，但成本较高。如果采用利用点火烧嘴保证高炉煤气低温段燃烧，解决燃烧不稳定问题，再采用烟气回流技术解决升温速度问题，可能是一个低成本方案。实践表明只要设计合理，利用点火烧嘴可以使高炉煤气低温段正常燃烧。而烟气回流技术无疑可实现钢坯的预热，不但解决了升温速度问题，而且减少了氧化烧损。
一、端进出料加热炉与侧进出料加热炉的不同设计
目前端进出料加热炉与侧进出料加热炉的蓄热燃烧设计，大都没有区别，也没有考虑不同的设计，因而端进出料加热炉一会儿吸冷风，一会儿冒大火；侧进出料加热炉表现为炉压高，损坏炉体结构。在设计时要考虑炉膛内部压力对换向瞬间炉口压力变化的补偿和协调。并考虑介质压力变化和蓄热室阻力特性变化等因素的影响。
二、空间燃烧的设计
这里所指的空间燃烧是燃料燃烧的火焰或者高温烟气充满整个炉膛。当实现空间燃烧时，火焰是弥散分布，火焰颜色和亮度均匀，炉膛通透。这时加热炉内钢坯加热均匀，也没有局部高温。要实现空间燃烧，必须优化蓄热系统设计，改变现有三种蓄热系统设计的局限，根据不同炉型，分别设计蓄热烧嘴结构，加大介质混合，优化供热与排烟系统配合，改变传统火焰组织，实现真正低氧燃烧。
三、设计优化
1、蓄热室结构参数优化
蓄热室结构参数(主要是蓄热室固定床的蓄热体结构尺寸和堆积参数)的热力特性和阻力特性与介质压力、流量和换向时间有密切关系，并可定量计算。设计时要考虑固定床随使用时间延长，工况的变化以及两个对称固定床工况变化的不均匀性带来的热力特性和阻力特性变化。在生产实践中出现的许多问题与此有关，如蓄热室的积灰、蓄热体的板结、破碎以及流量的突然变化等。
2、燃烧喷口的设计
燃烧喷口的形状、大小、相对位置对燃烧影响很大，尤其是对火焰在炉膛的分布影响。要根据加热炉燃料种类、加热炉炉膛尺寸(主要是炉宽尺寸)，还有供热量大小与分布来计算与设计燃烧喷口的形状、大小、相对位置。
3、炉体结构优化
对于采用墙内通道集中蓄热方式的加热炉，炉体的整体性、气密性及喷口的布置很关键，直接影响到能否正常生产和燃烧效果，国内蓄热式加热炉在这方面曾经出现过各种问题。对于蓄热式烧嘴，设计时对蓄热室结构提出了更严格的要求，根据具体生产单位加热炉的炉膛尺寸，选择合适的蓄热箱结构和蓄热体材质与形状至关重要。因此，必须在设计中考虑以下问题：
(1)设计中要充分考虑炉体各部分的所用材料的受压强度、传热特性、热稳定性，确保墙体不产生裂纹、变形开裂、塌陷短路。还要考虑材料施工时可能产生的误差累积带来的影响。
(2)蓄热式加热炉炉体和基础受热特性不同于传统加热炉，要充分考虑其高温物理变化。
(3)设计蓄热室时要考虑固定床的保护，主要是免受炉内高温炉渣的侵蚀及对粉尘的自我消化能力。对于地下水浅的地区可考虑把蓄热室移到墙体外，因为如果防渗处理不好或产生高温虹吸现象容易造成蓄热室积水。
(4)喷口的设计尤其是煤气喷口和助燃空气喷口的夹角要根据射流原理和燃烧传播原理作定量计算，并考虑介质压力变化和蓄热室阻力特性变化等因素影响燃烧效果。
四、设计建议
通过对不同类型加热炉的蓄热式燃烧系统设计研究和应用，得出如下结论和建议：
(1)对于炉宽较大的加热炉进行有效的定量设计，可以克服炉膛火焰不充满，黑区较多，炉膛内部温度不均匀的问题。解决长板坯炉宽方向温度不均匀问题，达到长方坯头尾温度要求。烟气回流技术对于炉膛温度均匀性的改善很有推广价值。
(2)根据不同炉型采用不同蓄热系统结构。对高度不够的小型加热炉采用上下组合型结构，对高度够的大型加热炉采用水平组合型结构，对连续退火加热炉采用交叉组合式蓄热烧嘴结构，这些新型结构设计可以提高系统可靠性。
(3)利用点火烧嘴保证高炉煤气的燃烧，结合采用烟气回流技术解决升温速度问题，实现合金钢加热的低成本、高效率。
总之，目前实现真正低氧空间燃烧是提高加热质量、降低能耗、较少NOx排放的最佳设计方案，要实现真正低氧燃烧，必须优化蓄热系统设计，改变现有三种蓄热系统设计的局限，优化供热与排烟系统配合，改变传统火焰组织，达到空间燃烧的效果。
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