蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析

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1、蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用与分析 20世纪90年代初始，蓄热式余热回收技术得到了快速发展：在蓄热体材质、构造、蓄热性能等方面都得到了许多改进；单位体积的传热面积由过去的10-40m2/m3提高到200-1300m2/m3，因而体积显著减小；换向阀和控制系统可靠性也得到改善，换向时间由过去的30min左右缩短至几分或几十秒钟，热效率大幅提高至80％一90％左右，助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上，而排出的烟气温度可降低至200℃以下，接近烟气的露点温度。由于助燃空气预热温度高达1000℃,远高于传统的500---6001C，从而改

2、变了传统的燃料燃烧方式，出现了一项全新的燃烧技术—高温空气燃烧(HTAC)技术。该技术的关键在于通过高效的蓄热式余热回收可实现高温低氧的燃烧过程，形成与传统燃烧迥然不同的火焰特性，从而达到节能与环保的双重效益。随着90年代末期该技术的逐步推广应用，近两年迅速成为一项炙手可热的节能环保新技术，在不同工业炉上得到快速应用。在不同炉型工业炉上的应用分析目前该技术已应用于推钢式连续轧钢加热炉、步进式连续加热炉、室式加热炉、台车炉、钢管连续退火炉、钢包烘烤器、罩式炉以及倒焰窑等。现在以连续轧钢加热炉为主，其产生的经济效益也最明显，投资回收期最短，尤

3、其是“以气代油”的企业，基本在半年内就可收回全部投资。推钢式连续加热炉该炉型主要用于普线厂、部分中板厂和中型厂，加热钢种以普钢和低合金钢为主，也有优质碳素钢和高合金钢。3种蓄热实现形式都有，各有其优缺点。1.1.1普线厂普线厂由于加热无特殊要求，故采用集中蓄热、集中换向的方式较多，优点是设备简单，可靠性好，操作方便。最有代表性的有韶钢三轧厂2＃加热炉［1］。其主要特点是：(1)取消了在普通加热炉上用来回收烟气余热的预热段，使被加热钢坯在最大可能的辐射温压下进行快速加热，缩短钢坯在炉内的加热时间，减少钢坯的氧化烧损。(2)在砌体结构的设计上

4、，针对炉墙有内通道、温度高且变化频繁的特点，为确保砌体的严密和寿命、减少散热损失和保证施工质量，采用了内衬整体浇注的复合炉体结构。(3)根据蓄热式换向燃烧的特点，使煤气喷口紧贴钢坯表面布置，让钢坯表面形成相对稳定的还原气氛附面层，从而减少钢坯的氧化烧损，提高金属收得率。1.1.2中板厂中板厂由于有调节钢温的需要，目前主要是采用蓄热烧嘴式，有集中换向和分散换向两种。分散换向的优点是调节手段灵活，能满足中板加热需要，缺点是设备复杂，操作和维护难度大。1.1.3合金钢加热合金钢加热主要采用蓄热烧嘴加常规烧嘴结合的形式，优点是能解决合金钢热裂等问

5、题，但蓄热系统和常规系统之间的工况相互干扰，影响系统运行。1.2步进式加热炉主要用于高线厂、小型连轧厂。大多采用外置蓄热装置式，有集中蓄热集中换向和分散蓄热分散换向两种。集中蓄热集中换向的有广钢高线加热炉和合钢小型连轧厂加热炉。分散蓄热分散换向有唐钢高线加热炉。从使用情况来看这3座加热炉的效果都不错，均达到国内先进水平。其中唐钢高线加热炉采用转炉煤气双预热，单位能耗仅为0.81GJ/t,氧化烧损低于0.7%，热效率在70％以上。其主要特点是：采用最先进的组合换向技术，不但减少了换向煤气损失，而且确保了换向过程的安全。采用优化后的相对分散蓄

6、热和喷口布置，保证实现空间燃烧，炉内没有局部高温，也没有火焰盲区。1.3室式加热炉主要是指室式锻造用加热炉、室式均热炉、室式热处理炉等。国内蓄热式技术应用于这几种室式加热炉都取得了不错的效果。这些室式加热炉不是单台长期连续使用，比较适合蓄热式燃烧这项燃烧技术的开发应用。另外由于加热量小，既可用集中孔洞式，又可用蓄热烧嘴式，还可变化其他布置形式。但由于公共设备（如换向阀和控制系统）是必备的，所以投资回收期较长。若要进一步推广应用，需研究实用可靠、价格更便宜的设备。1．4钢包烘烤器将蓄热式热回收装置、换向阀、鼓风机、排烟和燃料引入装置安装在钢

7、包盖上，取代常规烤包烧嘴（套管式烧嘴和旋流式烧嘴等）用于钢包烘烤，目前已成功应用于武钢、莱钢、宝钢、唐钢等钢厂。其优点是能大幅节能50％以上，提高烤包温度和烤包均匀性，减少排烟污染。目前应解决如何降低设备造价，提高换向设备的可靠性等问题。1.5钢管热处理炉由于温度不高，供热量小，主要采用茧青石质陶瓷蜂窝体小型蓄热烧嘴，但这对温度控制提出了更高的要求。1.6应用分析蓄热式高温空气燃烧技术在不同炉型工业炉上的应用也走过了一个不断讨论—怀疑—再讨论—推广的过程。最初在室式加热炉的应用由于局部设备的不成熟，曾引起过怀疑，没有受到应有的重视。199

8、7年在轧钢加热炉上应用时也曾出现过讨论，后来在推钢式加热炉上获得成功后，能否在步进式加热炉上应用又受到怀疑。现在此项技术已得到广泛应用，并且有进一步拓展应用领域的试验研究，包括燃煤倒焰窑（利用