蓄熱式燃燒技術在非軋鋼加熱爐上的應用

1、蓄熱式燃燒技術在非軋鋼加熱爐上的應用蓄熱式燃燒技術在非軋鋼加熱爐上的應用1、概述20世紀80年代隨著新型蓄熱體——陶瓷小球和陶瓷蜂窩體的出現(xiàn)使原本古老的蓄熱式燃燒技術煥發(fā)出無限強大的生命力繼而發(fā)展成為一種被稱為“高溫空氣燃燒技術(HTAC)“的全新概念燃燒技術它把高效燃燒與極大限度的回收煙氣余熱及降低N(r下標)排放等技術有機地結合起來實現(xiàn)了極限節(jié)能和極限降低NO(r下標)排放量的雙重目的.軋鋼加熱爐是用能大戶其連續(xù)式的爐型比較適合采用

2、蓄熱式燃燒技術尤其是高溫空氣燃燒技術使原本無法作為軋鋼加熱爐燃料的高爐煤氣一躍成為“優(yōu)質燃料“所以說“蓄熱式燃燒技術給軋鋼加熱爐帶來了一場革命“.然而除軋鋼加熱爐外還有哪些工業(yè)爐可以采用蓄熱式燃燒技術來進行改造呢我們在以下幾種爐型上使用并取得了成功.2、采用蓄熱式燃燒技術改造非軋鋼爐的實例2.1大型臺車式加熱爐重機軍工行業(yè)有許多與水壓機及大型鍛壓設備配套的臺車式加熱爐它們的最高爐溫一般要求達到1300℃以上如果使用發(fā)熱值只有12004.

3、18kJm(3上標)的發(fā)生爐煤氣作燃料(建國初期所建廠一般如此近年來該種燃料的使用又多了起來)爐子在高溫段升溫困難于是便要求空氣與煤氣雙雙經(jīng)預熱后燃燒.傳統(tǒng)的做法是在爐后裝設空氣換熱器與煤氣換熱器而實際情況則因煤氣質量問題煤氣換熱器的壽命往往很短許多廠家在嘗夠苦頭之后最后舍棄不用.在煤氣不能預熱的情況下即便空氣換熱器將助燃空氣預熱到500℃也解決不了爐溫問題.也有的工廠為了將空氣能預熱到600℃以上在爐子兩側的地下建設龐大的以格子磚為蓄

4、熱體的老式蓄熱室.新型蓄熱式燒嘴的出現(xiàn)無疑給上述工廠帶來福音.公司在邢臺軋輥廠3000t水壓機車間的一臺29.7m2(2上標)臺車式加熱爐上進行了蓄熱式燃燒技術的改造.該爐兩側共裝設8對空氣單預熱的蓄熱式燒嘴爐子分前后兩區(qū)控制設立兩個供空氣煙氣換向用的兩位四通換向閥和兩個煤氣快速切斷閥并采用可編程序控制器對爐子的熱工參數(shù)和換向程序進行自動控制.因為蓄熱式燒嘴能將空氣預熱到只比當時爐溫低50100℃的高溫也就是在爐溫升用手也搓不出氧化皮來

5、(該廠工藝只要求“可視少氧化“并沒有具體的化驗指標所以沒做氧化燒嘴減少量的數(shù)據(jù)測試).敞焰少氧化加熱一直是熱處理行業(yè)關注和潛心研究的重要課題然而利用蓄熱式燒嘴來實現(xiàn)卻是公司獨自辟出的一條蹊徑.洪都鋼廠輥底式爐的剖面圖見圖1.從圖中可見被處理的鋼管擱在位于爐膛中部的輥道上輥道上下都安裝蓄熱式燒嘴每個燒嘴由煤氣蓄熱室空氣蓄熱室和點火小燒嘴組成.上加熱燒嘴的煤氣蓄熱室置于空氣蓄熱室下方下加熱燒嘴則與之相反.這樣一來從燒嘴噴出的火焰都是以貧氧的

6、氣氛接近工件自然鋼材的氧化燒損會減少.如果安裝常規(guī)燒嘴的爐子也這樣來組織火焰勢必會造成燃料的不完全燃燒和爐內積炭等問題.而蓄熱式燃燒技術的基本思想就是讓燃料在高溫低度以900℃計此時排煙熱損失Qy(y下標)為在忽略冷態(tài)介質顯熱和散熱等其他熱損失的前提下(這部分熱量很少)輻射管的熱效率為輻射管技術進一步發(fā)展在排煙端裝設間壁式的空氣換熱器因安裝地點受限和換熱效率低空氣預熱溫度一般只有200℃左右此時排煙溫度也只能降至650℃左右相應排煙熱損

7、失口Qy(y下標)為此時輻射管的熱效率為可見輻射管的節(jié)能潛力很大但要進一步降低排煙溫度則非蓄熱式燃燒技術莫屬.蓄熱式輻射管同蓄熱式燒嘴一樣能近乎極限地回收煙氣余熱以排煙溫度200℃計此時的排煙熱損失Qy(y下標)為相應輻射管的熱效率升至蓄熱式輻射管除節(jié)能外還有能使沿管子長度方向上的溫度均勻性得以改善和因消除燃燒局部高溫而帶來的其它效益:延長管子壽命和減少N(r下標)排放等.公司2002年即著手蓄熱式輻射管的開發(fā)研制工作.在取得實驗室階段

8、的成功后馬上轉入成批制造并投入現(xiàn)場使用.2003年底批量安裝了神霧蓄熱式輻射管的一臺用于鋼板熱處理的塔式輥底爐一次投產(chǎn)成功.為保護氣氛熱處理爐的節(jié)能高效發(fā)展開拓了一條新路目前這一項新技術正在迅速推廣使用.3非軋鋼爐上采用蓄熱式燃燒技術一些值得探討的問題對于軋鋼加熱爐上采用蓄熱式燃燒技術已經(jīng)沒有什么疑義.本文前述非軋鋼爐上使用蓄熱式燃燒技術也已獲得成功在同類爐子上應該推廣.但并不是所有工業(yè)爐都適合蓄熱式燃燒技術.筆者根據(jù)以往遇到的情況和自

9、己的經(jīng)驗發(fā)表如下看法.3.1周期式中溫熱處理爐不適合采用蓄熱式燃燒技術周期式中溫熱處理爐的最高爐溫為900℃左右而采用蓄熱式燃燒的爐子在升溫期間的低溫段是不啟動蓄熱換向系統(tǒng)的只有爐溫升至燃料的著火溫度一般700℃以上才開始換向而進入正常的蓄熱式燃燒狀態(tài).也就是說中溫爐只在700～900℃期間才可發(fā)揮蓄熱式燃燒的節(jié)能效益.另一方面周期熱處理爐必須嚴格執(zhí)行熱處理工藝曲線常規(guī)的爐于在降溫階段靠調節(jié)煙道閘門來控制降溫速度而蓄熱式爐采用引風機強制

10、排煙不但費電還給降溫階段的溫度控制帶來麻煩.周期式中溫熱處理爐最合理的爐型是全纖維爐襯與高速燒嘴相結合.因為用重質耐火材料砌筑的爐子其爐體蓄熱損失在爐子熱平衡中占很大比例改為纖維爐襯后能減少90%的蓄熱損失而這點蓄熱式爐不易做到因為蓄熱式燒嘴的燒嘴磚不好與纖維爐襯相配合.高速燒嘴的氣流噴出速度高達100ms以上高速氣流的強烈擾動使工件得到均勻的加熱而蓄熱式燒嘴噴口因為要同時兼顧排煙的原故噴出速度不能太大.3.2排煙余熱可以用來預熱物料或

11、工件的爐于有些工業(yè)爐高溫段的煙氣余熱可以用來預熱進爐物料或工件使其直接變?yōu)楣に囉行徇@樣比預熱助燃空氣或燃料本身的節(jié)能效果來得更直接更有效:因此用煙氣余熱去預熱爐料只要能將排煙溫度降到一定程度哪怕達不到排煙極限溫度(比如說300400℃排煙)也是可取的因為最后煙氣留有一定的熱量排人煙囪會加大煙囪抽力這時可以不裝設引風機.不過由于預熱空氣煤氣后可以提高燃燒溫度從而提高爐溫當爐溫不夠高時還是要考慮預熱空氣或燃料.建材化工等行業(yè)這類型爐子很多