本研究では, 蓄熱式熱交換システムを用いて, 燃焼加熱システムの加熱効率を向上する方法について検討した. 蓄熱式バーナの検討では, 燃焼量が140kWの放射伝熱管用バーナと, 燃焼量が2, 900kWの直火バーナを開発し, 共にNO_x発生量が従来の1/4以下であることを検証した. また, これらを安価に設置する方法を提案し, その有効性を実機で検証した. 回転式熱交換器の検討では, 既存の放射伝熱管バーナを蓄熱式バーナに置き換えるよりも, 回転式熱交換器を導入する方が低コストで, 加熱効率の向上効果が大きい場合があることを示した. N₂ガスジェットヒーターシステムの検討では, 不活性ガスを高温に加熱し, その噴流の対流熱伝達によって, 1, 273K以上の高温下で鉄を無酸化加熱する方法を確立した. また, N₂ガスジェットヒーターシステムの加熱源に蓄熱式バーナを用いることにより, 加熱に用いた後の不活性ガスとその顕熱のほぼ100%がリサイクルでき, 従来の1/4の炉長で, 放射伝熱管用蓄熱式バーナを用いた炉と同等の加熱効率が得られる焼鈍炉を提案した.