用豫兴热风炉技术改造内燃式热风炉

《用豫兴热风炉技术改造内燃式热风炉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、用豫兴热风炉技术改造内燃式热风炉陈维汉I伍积明2刘世聚彳（河南豫兴热风炉工程技术有限公司）摘要：本文在分析内燃式热风炉存在的结构与性能上的问题之后，对豫兴热风炉主要技术性能进行充分的阐述，指明该炉型具有稳定的整体结构和突出的流动、传热与燃烧性能，是目前能够实现高燃烧强度、高传热效率、高热风温度，且能够安全稳定运行的先进热风炉炉型。这里提出了利用豫兴型顶燃式热风炉对内燃式热风炉进行全面技术改造的合理方案，包含燃烧室、燃烧器、蓄热室、火井通道、以及管路改变的具体处理方案，以使得内燃式热风炉重新在高温、高效、稳定

2、、安全的运行中发挥作用。1、国内热风炉发展现状目前，国内热风炉技术逐步向着节能高效、提髙风温、延长寿命的方向发展【1】、【2】。自从引进新日铁的外燃式热风炉、霍戈文内燃式热风炉、卡卢金的顶燃式热风炉等先进热风炉技术以来（见图1）,国内相继以此为样板针对国内具体情况进行了长期的热风炉研究与开发【3】、【4】、【5】。近年来，尤其是将燃烧器放置在蓄热体上部的顶燃式热风炉的研制工作取得了长足的进展，如：煤气与助燃空气内混合的带髙速预燃室的顶燃式热风炉，以及各种新的预混合模式的顶燃式热风炉等，将顶燃烧热风炉的应用技

3、术推上了一个新的高度【6】。对于以卡卢金为代表的顶燃式热风炉要在保证良好性能的前提下必须处理好结构上的一个关键问题，也就是小直径预燃室（或预混室）与锥形燃烧室连接组成的一个热风炉拱顶（一个类似于瓶颈状热风炉锥段拱顶）的结构问题（如图2a所示）。这种炉顶（或拱顶）结构对于外混合燃烧模式，在加热燃烧期间上部预燃室温度低于下部燃烧室温度，而在冷却送风期间其温度又与下部燃烧室差不多，温度的变化使预燃室本身的结构受到影响，而在与锥段燃烧室相连接的部位也会因温差的存在而产生热应力。如果在材料的选择上不合理，很可能导致结

4、构的不稳定。对于内混合燃烧模式，在燃烧期间上部的预燃室实际上是一个高速燃烧室，是处在高温与高速气流的冲击之下的，尤其是在与燃烧室连接处的颈部位置，这对耐火材料的品质提出了新的挑战。总之上述炉型结构都存在着对热风炉使用寿命产生影响的结构问题，处理不当后果十分严重。另一个主要问题是，该类炉型结构必须釆用旋流流动模式才能保证流场的稳定性和燃烧的稳定，由此而来的是产生进入蓄热室气流分布与温度分布的极不均匀（如图3b所示）。这不仅降低了传热效果和蓄热体的利用率，而且会导致不同位置的蓄热体受到不同温度气流的加热与冷却，

5、从而引起蠕变和热缩的效果不一样，蓄热体的不均匀塌陷就会出现，进而是传热效果变得更差。至于以霍戈文型热风炉为代表的燃烧火井（通道）平行于蓄热室的内燃式热风炉，火井的燃烧震荡（脉动）与隔墙温度的周期变化是影响结构不稳定的相互作用的两个重要因素，因而燃烧火井与蓄热室之间的隔墙容易出现问题（如图2b所示），是结构稳定的重要隐患。随着霍戈文技术的引进，矩形陶瓷燃烧器的应用一定程度上克服了燃烧震荡的问题，对悬链线拱顶的推广应用和对火井隔墙砌筑上的合理处理，也保证了炉子的安全稳定运行。这也推动了内燃式热风炉在大型热风炉上

6、的发展。但是，在国内还有数目众多的小型热风炉在运行，他们并没有完全采用霍戈文技术，致使这些热风炉仍然存在燃烧震荡问题、火井隔墙在热应力的作用下出现裂缝，导致漏风现象，其结果是燃烧效果差、热风温度低、热效率低，并存在安全隐患。此外，气流流场的分布也是不均匀的，结构特征也决定其流场不可能均匀（见图3c）这样的热风炉根本谈不上长期、高效、稳定地运行。在适当的时候进行热风炉的彻底改造是唯一的选择。针对上述热风炉存在的现状，有必要寻找一种能够实现高强度稳定燃烧并能有均匀的燃烧后气流分1陈维汉华中科技大学教授;2伍积明

7、中冶赛迪总工程师;3刘世聚豫兴公司董事长布进入蓄热室的的燃烧室结构，去解决带预燃室顶燃式热风炉不均匀的气流分布的问题；去处理内燃式热风炉气流不稳定、隔墙热应力大、燃烧传热性能差等问题。这里提及的豫兴型顶燃式热风炉（如图2c所示），它应该是最能有效地解决上述问题的热风炉炉型。该热风炉的燃烧室采用霍戈文炉型的悬链线形的大拱顶，利用卡卢金外混合的环形陶瓷燃烧器结构，为了取消旋转气流而采用逆向喷射之后折返形成均匀稳定气流的模式，将带有垂直上喷喷嘴的环形燃烧器放置在拱顶燃烧室底部。这也就构成了一种称之为热风炉反向喷射

8、燃烧后高温烟气折返的燃烧技术（可简称为反冲燃烧技术）。这种热风炉的主要技术特征是：煤气与助燃空气分别从喷嘴喷出后在预混合环道内混合后向上流动，再经回旋烟气流的预热而着火燃烧；燃烧气流（烟气）经拱顶后向下折返，在气流上下运动的过程中形成环状涡旋，造成部分烟气成回旋运动状态，从而起到预热与点燃煤气与助燃空气的混合气流的作用；而中部烟气因受涡旋中低压强的牵引作用，以逐步发散的流态向下流出燃烧室；选取合适的燃烧室高度与蓄