蓄热式燃烧技术在梅钢加热炉的应用

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1、蓄热式燃烧技术在梅钢加热炉的应用蓄热式燃烧技术在梅钢加热炉的应用 王 洁 摘摘 要要： 介绍了加热炉节能降耗新的燃烧技术蓄热式燃烧技术，并在与常规炉的对比中体现其新工艺、新技术的优势 和在实际生产中遇到的问题及解决方法。 关键词关键词： 蓄热式烧嘴；燃耗方式；节能 1 前言 蓄热式燃烧技术由于具有高效节能和低污染 排放的双重优越性，在冶金行业乃至整个燃料燃 烧领域都被认为是 21 世纪的关键技术之一，也是 今后加热炉节能技术的主要发展方向。 梅钢公司紧紧跟随新技术的发展步伐，作为 公司粗精轧技术改造项目之一，热轧新建的 3#加 热炉采用了蓄热燃烧技术，在炉子七个供热段安 装的共 62 个烧嘴采

2、用了美国 BLOOM 燃烧器有限 公司生产的光亮火焰（节能型）1150 系列蓄热式 烧嘴。此系列烧嘴属于低氮氧化物排放和高燃烧 领域中的最新技术。剩余一个均热上部供热段采 用了常规平焰烧嘴。该炉于 07 年 8 月建成，9 月 开始调试生产，到目前已运行将近一年时间。 2 蓄热式燃烧技术介绍 2.1 烧嘴 高效燃烧来自于一对烧嘴周期性交替地燃 烧，从而用烟气加热空气，获得高温助燃空气。 当一个烧嘴燃烧时，烟气通过另一个烧嘴，加热 其中的蓄热介质。当这种蓄热介质被加热后此烧 嘴开始燃烧，原来燃烧的烧嘴开始抽吸并排放烟 气。助燃空气流经高温的蓄热介质时而被加热。 在下部段的每个烧嘴都配有点火烧嘴，

3、在烘 炉或冷炉启动时起点火作用。随着温度的升高， 逐个点燃蓄热烧嘴，炉温高于 780后，点火烧嘴 自动熄灭。 2.2 蓄热箱与蓄热介质 蓄热箱为外覆钢板与型钢、内砌隔热材料的 长方形箱体结构，箱体内堆放蓄热体，箱体中部 开有小门，用于更换蓄热介质，箱体上下部留有 气体通道。蓄热室下部气体通道输送冷空气或 150左右的烟气，上部的气体通道输送 1000左 右的空气或 1200左右的热烟气。 蓄热介质：BLOOM 光亮火焰 1150 系列蓄热 式烧嘴采用纯 Al2O3 耐火材料小球蓄热介质，其 直径为 19 毫米，其物理性能良好，更换方便。 2.3 换向系统及换向周期 3#加热炉分 4 个供热段，

4、其中预热段 10 对烧 嘴，一加和二加每段各 8 对烧嘴，均热段下部 5 对烧嘴。每个烧嘴都配有二次风换向阀、烟气换 向阀和燃气供气换向阀。换向系统的核心部件就 是换向阀，该炉采用旋转式两位四通换向阀，由 压缩空气驱动，具有体积小巧和动作灵活迅速的 特点。烧嘴的换向周期设定为 40 秒，换向间隔为 2 秒。炉温低于 800时烧嘴为常规燃烧，不换向。 3 与常规炉的使用情况对比 我厂之前的两座加热炉为常规式加热炉，采 用传统的加热模式，即上加热采用混合煤气平焰 烧嘴，下加热采用低 NOx 侧烧嘴。为了突出 3#炉 的蓄热式燃烧的优势，我们对两种型式的加热炉 作了相应的对比。 3.1 生产品种规格

5、 正常生产时，3#加热炉与 1#、2#加热炉同时 运行，所以 3#炉所加热的板坯规格和品种方面与 1#和 2#炉没有什么区别。到去年九月到今年五月， 由 3#炉加热的钢卷产量约为 83 万吨，品种包括优 质碳素结构钢、镀锡板钢、管线钢和各种品种钢 等。加热的板坯厚度为 210mm 和 230mm，宽度范 围为 8001300mm，长度范围为小料 4000 4640mm，长料 70009500mm。在目前的生产条 件下，炉子的生产能力富余。 图 1 蓄热式烧嘴燃烧系统示意图 3.2 操作运行控制 蓄热式加热炉比常规式加热炉在操作运行控 制上方便，比如像点火、空煤气管道的开度等都 可以远程控制，不

6、需手动操作。 3.3 设备维护 蓄热式炉比常规炉多了一个排烟风机，以及 每个烧嘴的空、煤气和烟气换向阀，设备维护量 增大。 3.4 能耗消耗 3#炉在能源消耗方面所具有的优势一直是关 注的重点。在其投产之后，我们一直对冷却方式 同为汽化冷却的 2#炉和 3#炉作能耗对比分析。在 3#炉正式投用的前两个月内， 它的总体能耗要比 2# 炉高。主要体现在燃耗方面，因为新设备在燃烧 控制方面没有经验，处于不断摸索阶段，并且各 功能调试还不完善，所以在煤气用量上 3#炉暂时 高于 2#炉。2#炉和 3#炉的燃耗差异还体现在一些 炉型结构等差异上。 3.4.1 炉型结构差异 2#炉和 3#炉都是四段步进式

7、加热炉，炉子结 构大体相同，具体各段长度见下表： 表 1 加热炉长度表 单位（m）出料门厅均热段二加段一加段预热段换热段装料门厅 2#炉16507850880089006600128503750 3#炉165010600845083001030073503750 表 2 热负荷表 预热一加二加均热设计总热负荷能力 11100m3/h21900m3/h21900m3/h12850m3/h67750 m3/h 2#炉 16.38%32.32%32.32%21.64%100% 19525 m3/h15620m3/h12320m3/h9300m3/h56765 m3/h 3#炉 34.40%28.67

8、%21.7%16.38%100% 从上表中可以看出，3#炉与 2#炉在各段长度 分配上有所区别。3#炉的预热段和均热段较长， 而换热段较短。另外，3#炉的炉膛空间为 1672m3， 比 2#炉大 26，如果要上升相同的温度，3#炉势 必要比 2#炉多消耗煤气。 3.4.2 热负荷分配 1422 产线 3#加热炉与 2#加热炉相比采用了不 一样的热负荷分配原则，其预热段能力远大于 2# 炉，并且逐步向出料端递减，而 2#加热炉都是预 热段热负荷较小、主要集中在一加、二加热段。3# 炉由于预热段能力大、烧嘴数量多，缩短了热回 收段的长度（仅 7.35m） ，造成预热段投用时大量 烟气被抽走，热回收

9、段效率低。 3.4.3 设备差异 由于燃烧系统的不同，在主体设备上，3#炉 采用的是蓄热烧嘴加平焰烧嘴，2#炉采用的是侧 烧嘴加平焰烧嘴。另外，根据燃烧控制的需要，3# 炉比 2#炉多一个排烟风机、蓄热烧嘴的换向系统 （包括空、煤、烟气换向阀）以及蓄热介质。 两座炉子的冷却系统都是采用的汽化冷却， 但稍有不同的是 3#炉在炉尾烟道处安装了一套蒸 汽过热装置，使饱和蒸汽经过过热，产生温度达 到 250的过热蒸汽。 另外，电耗和产蒸汽量情况差异平稳： 正常生产情况下， 3#炉的耗电量比 2#炉多 9000 度电左右，产蒸汽量比 2#炉多 3040左右。 经过一段时间的摸索，技术人员通过现场的 跟踪

10、和总结，根据 3#炉燃耗系统的特性，重新分 配了各个段的热负荷，并严格控制了空燃比，并 采取了降低炉尾排烟温度、合理安排升降温制度 等一系列措施，并完成了功能考核，取得了一定 的效果。 表 3 加热炉燃耗表 加热炉燃耗(kgce/t) 时间 2#加热炉3#加热炉 备注 2007 年 9 月46.1859.53 10 月45.6147.04 11 月46.8146.43 12 月54.6654.62 炉内孔板计量 2008 年 1 月48.4748.72 2 月52.2747.9 3 月50.4246.82 4 月48.547 5 月50.1652.5 新流量计计量 由上表可以看出，去年 12

11、月年修之前，加热 炉燃耗统计使用的是炉内孔板计量，3#炉的燃耗 已由刚开始比 2#炉高慢慢下降到持平，但是其电 耗每月要比 2#炉高 1.2kgce/t 左右。年修后，每座 炉子的煤气总管安装了新的流量计，从今年 1 月 份开始，燃耗统计按照新流量计的计量，从上表 看出，基本 3#炉的燃耗要低于 2#炉，但是自身节 能的优势体现不明显。 从目前统计的能耗情况来看，正常生产情况 下，3#炉在煤气用量上已大幅降低并能低于 2#炉， 耗电量正常比 2#炉多耗 9000 度电左右，产蒸汽量 是 2#炉的 3040左右。 4 结语 从 3#加热炉运行到目前的情况并结合其功能 考核的结果来看，蓄热式加热炉是具有一些常规 炉所没有的优势，但是要让其充分发挥优势，也 需要一些外围条件的支撑，而有时我们轧线的实 际生产情况不能满足它节能的前提条件，制约了 它发挥节能优势。下阶段我们将着手一下工作： 继续蓄热式烧嘴燃烧机理的研究分析，优 化燃烧及操作控制； 蓄热介质已使用大半年，其蓄热能力有所 下降，接下来将对蓄热小球进行检查更换，提高 烧嘴蓄热能力； 继续 3#炉与 2#炉燃耗方面的跟踪对比。 所以尽管 3#炉的能耗状况有时不太理想，但 我们会在协调好外界条件的基础上，从炉子本身 的控制上进一步做深入工作，争取让其发挥更大 的节能优势。