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1、蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点第34卷第1期河北联合大学学报(自然科学版)2012年1月JournalofI-IebeiUnitedUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1.34No.1Jan.2012文章编号:2095-2716(2012)01-0014-04■蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点王涛,高源,陈连生,王永强,宋进英(河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009)关键词:蓄热式加热炉;晓氛围;优缺点摘要:介绍了蓄热式加热炉及其燃烧技术,较全面的分析了蓄热式轧钢加热炉的优缺点及其燃烧氛围
2、,工作原理等方面.中图分类号:TG155.1文献标志码:A蓄热式燃烧技术被誉为21世纪的关键技术之一,此技术应用在轧钢加热炉上称为蓄热式轧钢加热炉,通称蓄热式加热炉.蓄热式燃烧技术经历了两个重要的发展阶段而趋向成熟….早期开发的蓄热式高温空气燃烧技术存在预热能力不足,不能实现所谓的”极限余热回收”,NO排放量较大等缺陷.经过十多年的发展,直到2O世纪90年代此技术形成了真正意义上的”蓄热式高温空气燃烧技术”.蓄热式高温空气燃烧技术(HighTemperatureAirCombustion,HTAC),亦称无焰燃烧技术(FlamelessOxid
3、ationCombustion,FLOX)或贫氧稀释燃烧技术(LowOxygenDilutionCombustion,LOD)或低氮氧化物燃烧技术(LowNOInjectionCom—bustion,LNIC),它把回收烟气余热和高效燃烧及降低NO排放等技术有机地结合起来,从而实现了极限节能和极限降低NO排放量的双重目的.而且,这种技术开创了针对燃用清洁或较清洁的气体和液体燃料的工业炉开发应用蓄热式高温空气燃烧技术的新时代.l蓄热式加热炉的燃烧氛围蓄热式加热炉的工作原理和传统的轧钢加热炉不同,由于采用了全新的燃烧技术,这种加热炉的工作原理有其特
4、殊之处.这种特殊的工作原理决定了蓄热式加热炉中的加热氛围不再是传统加热炉中的氧化状态而是氧化一还原的交替状态.1.1蓄热式加热炉工作原理蓄热式加热炉可用高炉煤气作为燃料,它的工作原理不同于传统加热炉.空气一煤气双预热蓄热式加热炉是蓄热式加热炉的一种普遍形式,主要由换向系统,蓄热体,控制系统,供风及排烟系统组成…,工作原理如图1所示.在A状态时,煤气和助燃空气经换向阀进入左侧蓄热室,分别被空气蓄热体A和煤气蓄热收稿日期:2011-05-09图1空气一煤气双预热蓄热式加热炉工作原理示意图第1期王涛,等:蓄热式加热炉燃烧氛围及其优缺点l5体A加热,预
5、热后的高温空气和煤气分别从各自的喷嘴喷人炉膛,并在炉膛内进行燃烧,燃烧产物对坯料进行加热后,烟气通过右侧喷嘴进入右侧蓄热室,高温烟气中的潜热大部分释放给右侧蓄热室内的蓄热体B从而将蓄热体加热,然后以150℃的低温经过换向阀,由排烟机排人大气.几分钟后,控制系统发出换向命令,换向阀动作,空气与煤气流动同时换向,系统变为B状态,空气和煤气分别经过右侧蓄热室的空气蓄热体B和煤气蓄热体B,被预热后从右侧喷嘴喷人并混合燃烧,高温烟气经过蓄热体A后大部分潜热释放,蓄热体A被加热,烟气以150℃的低温经过换向阀,由排烟机排人大气中,完成一个换向周期.通过工作
6、温度不高的换向阀以一定的频率进行切换,使得左右两侧的蓄热室处于蓄热与放热的交替工作状态,完成对炉内坯料加热的目的.1.2蓄热式加热炉内的加热氛围蓄热式烧嘴成对安装在炉墙内,每个烧嘴由煤气蓄热体,空气蓄热体和点火小烧嘴组成,如图2所示.上加热烧嘴的煤气蓄热体置于空气蓄热体下方,下加热烧嘴则与:之相反.分析燃烧过程可以发现,从烧嘴喷出的火焰都是以贫氧的气氛接近工件,火焰在刚刚离开烧嘴喷向工件表面时是含有CO的贫氧的还原性气氛,但是在随后的延缓状燃烧过程中能通过分级燃烧和高速气流卷进燃烧产物等措施将可燃成分燃烧干净,此时为氧化状态,蓄热式加热炉换向后
7、,重复这个过程.因此蓄热式加热炉内的加热氛围实际上是”氧化一还原”交替变化的特殊状态.蓄热式加热炉这种特殊的燃烧环境也可以从其实际工况下炉内截面的氧气浓度场分布证实,如图3所示.由图3可以看出,由于高速空气流的抽引,煤气流(图中深色流股)迅速向空气流股扩散,同时由于高温空气的卷混,空气射流的氧气浓度迅速降低,此时在炉内形成贫氧或还原性气氛,而燃料完全燃烧后会形成氧化气氛引.a蓄热式燃烧b传统燃烧图2蓄热式加热炉与传统加热炉燃烧的基本原理图3某工况下加热炉内某截面的氧气浓度场分布云图蓄热式加热炉这种燃烧氛围与传统的加热炉有很大的区别,传统加热炉燃
8、烧时,燃料和空气先混合再燃烧图如2b所示,这样火焰的外层为助燃空气,内层为燃料,所以形成氧化性的加热氛围.2蓄热式加热炉的主要优点蓄热式轧钢加热炉采用
