蓄热式加热炉在鄂钢的应用

《蓄热式加热炉在鄂钢的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蓄热式加热炉在鄂钢的应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 技术论文技术论文 蓄热燃烧技术在鄂钢的应用蓄热燃烧技术在鄂钢的应用 单 位： 鄂钢宽厚板 姓 名： 高 全 刚 工 种： 加 热 工 现 等 级： 高 级 申报等级： 技 师 二零零八年十一月 蓄热式加热炉在鄂钢的应用 目录目录 1.前言 2.蓄热燃烧原理及特点 3.蓄热室结构 4.换向阀和换向方式 5.蓄热体 6.对于加热优化操作的一些探讨 7.结论 蓄热式加热炉在鄂钢的应用 1 蓄热式加热炉在鄂钢的应用蓄热式加热炉在鄂钢的应用 高全刚 摘摘 要要:蓄热燃烧技术具有回收利用烟气废热、降低废气(CO2 、CO、SO2 和NO2 等) 排放量、合理利用低热值煤气等节能、环保技术特点。在此介绍了

2、蓄热燃烧技术的原理,简述了蓄热燃烧在鄂钢应用情况。 认为蓄热燃烧技术的广泛应用将会对鄂钢的发展产生极大的经济效益和社会效益,而且对环境保护也具有积极推动作用。 关键词关键词:蓄热燃烧 蓄热体 节能 环保 1 1. .前言前言 2003 年鄂钢合金型材厂改造，率先在鄂钢使用了新型的蓄热燃烧技术，填补了鄂钢没有蓄热炉的空白。蓄热燃烧技术是一项先进的燃烧技术，是目前工业炉改造的首选炉型，具有节能环保的优点，符合当今社会环保主题，但是在实际使用中却存在一些问题。 2006 年鄂钢宽厚板工程启动，结束了鄂钢作为大型钢铁集团没有板材的历史， 加热炉作为轧钢生产线的重要设备也采用国内目前最流行的炉型蓄热烧嘴

3、式加热炉。 笔者原来合金型材工作，亲身参加了合金型材蓄热炉的学习培训、蓄热炉的安装、烘炉调试和实践操作。现因工作调动在宽厚板工作，再一次有幸参加蓄热炉的学习培训、外出实习，参观国内各中厚板蓄热式加热炉，对蓄热式炉子有更深一步的了解。本文结合自己在工作中的一些实践经念，对蓄热式燃烧技术的运用谈几点肤浅的认识。 2 2. .蓄热燃烧原理蓄热燃烧原理及特点及特点 当燃烧装置A 处于燃烧状态时,被加热介质（助燃空气、煤气）通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把介质预热到比炉温低100150的高温，通过空煤气烧嘴（或通道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。而另一个配对的燃烧装置B则处于蓄热状态，高温烟气流入蓄热室

4、，将蓄热体加热，烟气温度降到250150后流过换向阀经烟气引风机排出。煤气、空气预热各设置一台引风机，蓄热式燃烧蓄热式加热炉在鄂钢的应用 2 装置系统主要由燃烧装置、蓄热室（内有蓄热体）、换向系统、排烟系统和连接管道，五大部份组成。无论哪种形式的燃烧装置，蓄热室必须成对布置。经过一定周期后，换向阀换向如此反复交替工作，使被加热介质预热到较高温度，进入炉膛，实现高温低氧燃烧。 蓄热式燃烧技术与传统燃烧技术相比具有以下主要优点: (1) 提高生产能力 采用蓄热式燃烧技术后,提高了加热区火焰的温度,加大了热量传输率,进而提高了加热速度,因此生产能力可提高约20 %。 (2) 节能降耗 采用蓄热燃烧技

5、术可使排放烟气的温度下降到200 以内(传统燃烧技术排放烟气的温度在500600 范围内) ,余热被充分回收。 因此,可节约能源40 %60 % ,使加热炉内加热区的温度更均匀,加热区局部高温点减少,耐火材料消耗量降低10 %以上。 (3)炉内温度均匀 由于蓄热燃烧技术的烧嘴为交替换向燃烧,使进入加热区的助燃空气(或煤气) 的火焰与传统燃烧技术的火焰(为扩散火焰和预混火焰) 完全不同,呈弥散式燃烧,促使炉内温度场均匀分布,故而加热区温度更均匀,局部高温点减少。 (4) 降低有害气体排放量,改善环境 蓄热式加热炉在鄂钢的应用 3 由于组织燃烧方式的完全改变,空气和燃气可以相互独立地喷入炉内,燃烧

6、通常在贫氧状态下进行,避免了NOx 的大量生成。 另一方面,由于充分利用了废气余热,减少了燃料消耗量,也大大降低了NOx 和CO 等有害气体的排放量,环境得到明显改善。 (5) 提高低热值燃料利用率,降低生产成本 采用蓄热式燃烧技术可将助燃空气或煤气预热到9001000 范围。因此,低热值燃料可以顺利点火燃烧,减少了高热值燃料的用量,促使生产成本降低。 3 3. .蓄热蓄热室室结构结构 按照气体流经蓄热体的方向分为竖流与平流。 鄂钢合金型材通道式蓄热室为竖流式 ，鄂钢宽厚板烧嘴式蓄热室为平流式。竖流式气体进入蓄热室下方集气箱后由下而上流经蓄热体,这种结构易引起气流分布不均。加热炉在停炉检修时明

7、显可见蓄热室内蓄热小球层出现风槽,即小球靠近蓄热室壁处有一明显的下凹。判断为气体流经蓄热层时因分布不均和附壁效应,使靠近蓄热室壁处的气流大于中间,将小球推向蓄热室中央,产生凹槽。 风槽的产生对蓄热室的正常运行十分不利。 由于风槽处气体流动阻力小,大量气体流经风槽,只有部分蓄热体发挥了全部作用。 这一方面大大减少了蓄热体的蓄热功效,使气体的预热温度下降,热效率降低;另一方面由于整体蓄热能力下降 ,排烟温度居高不下。排烟温度过高对换向系统的安全运行是十分危险的,同时排烟温度高又进一步影响对炉压的控制。烧嘴式蓄热室中采用蜂窝体则问题可以改观,蜂窝蓄热体采用直通平流式，气体的压力损失减小，偏流的问题基

8、本可以解决。不管竖流式或平流式都应充分考虑气流的均匀分配问题。 如气流分配不均,至少会降低一部分蓄热体的功效,严重的可能影响整个蓄热系统的正常、稳定运行。 4 4. .换向阀和换向方式换向阀和换向方式 采用蓄热燃烧技术， 其主要部位就是换向阀。 换向阀由最早采用两位五通阀、两位四通阀、 两位三通阀逐步发展为小型四通阀、 小型三通阀， 小型双关三通阀；换向方式有集中换向和分散换向， 集中换向又可分为全集中换向和分段集中换向；分散换向有相邻换向、相对换向上下换向。 鄂钢合金型材空气采用小型四通换向阀，煤气和烟气采用小型三通换向阀。蓄热式加热炉在鄂钢的应用 4 其换向方式为分段集中换向，其优点有：换

9、向控制简单、管路简洁、操作简单成本低；其缺点有：换向时炉压变化大、换向时未进入炉内燃烧的煤气直接从共用管道中被引风机抽出，其管道直径较大(500-600mm），换向阀距蓄热室距离较长（约10-15m），换向时浪费煤气。若换向阀发生故障必须停烧处理，不能在线更换，影响生产。 宽厚板采用北京神雾自主研发的新型小型双关三通阀。 换向方式为相对分散控制，换向阀距蓄热室很近（上加热2-3m，下加热3-4m），管道较小（250mm）。换向时炉压影响很小，换向时煤气浪费较小，换向阀故障时只需停一对烧嘴，可以在线更换，基本不影响生产。 小型双关三通换向阀的工作原理如下图所示。 5 5. .蓄热体蓄热体 蓄热体

10、的使用与换向周期密切相关，选择合理的时间尤为重要，从各厂实际使用来看，陶瓷小球的换向时间一般在150s-210s，蓄热体的换向时间一般在45s-60s。 换向周期一定时, 蓄热室的温度效率、热效率、空气预热温度随蓄热体比表面积的增大而提高, 烟气出口温度随蓄热体比表面积的增大而降低; 蓄热体高度或长度对于流经的气体的流速、压力损失、蓄热能力都密切相关。 在蓄热室内, 同时存在三种不同形式的传热过程: 烟气放热或空气、 煤气吸热; 蓄热体表面与烟气或空气、煤气进行热交换; 蓄热体内部的导热、蓄热和放热。其换热频率快，温度变化大。所以蓄热体的选择尤为重要。蓄热体有陶瓷小蓄热式加热炉在鄂钢的应用 5

11、 球、蜂窝体之分。陶瓷小球一般直径为8mm-32mm，比表面积600m2m3，材质有莫来石、高铝、粘土；蜂窝蓄热体目前广泛使用的几何尺寸大多为：100100mm，蜂窝孔尺寸为：22mm，壁厚1mm左右。材质主要有刚玉、高铝、堇青石等。比表面积1000m2m3。从理论上讲这些材质的耐火度和荷重软化点都大于1400，实际应用中空、煤气预热温度最高都不超过1100，通过的废气温度也在1250左右，因此不存在耐火度不够问题。从影响耐火材料使用寿命的另一个侧面耐急冷急热性分析，高铝、堇青石等材料的耐急冷急热性也都是比较好的，但实际应用中往往蓄热体很快就出现严重堵塞、破损情况，严重影响换热温度，甚至导致被

12、迫停产，个别情况下短期内就出现严重破损，造成停产检修。 蜂窝体 蓄热球 破损原因可归纳为三个方面。 一是由于换向时产生负压吸入氧化铁皮降低了蓄热体耐火度； 二是炉内燃烧区高温辐射和不完全燃烧的废气进入蓄热体二次燃烧造成损坏；三是炉子外围水管破裂沿炉壁流入蓄热室造成蓄热体剥落破裂。从目前使用蓄热体的加热炉情况看，一般下加热蓄热体首先出现堵塞现象，当氧化铁皮进入蓄热室与蓄热体形成低熔点化合物后，再与废气中的灰尘相遇，很快就会造成堵塞。 从本人实习的中厚板炉子来看，几乎都存在上述问题，以首秦4300宽厚板加热炉为例，炉子一般生产三四个月就要检修蓄热体。其表现为： （1）炉压高不好控制，炉门冒火。 （

13、2）烟温高，不好控制，经常报警。 （3）炉温低，操作比较困难。 （4）甚至有的蓄热室外部起火。 蓄热式加热炉在鄂钢的应用 6 6 6. .对于加热优化操作的一些探讨对于加热优化操作的一些探讨 加热炉的日常维护和操作对于加热炉的正常运行至关重要， 特别是蓄热式加热炉。结合本人多年实际操作特谈以下几点: （1）合理选择炉温。根据加热的钢坯材质、轧制速度合理制定加热制度，严禁超温。 （2）合理控制空燃比。加热工应根据煤气的热值合理控制空燃比，但是在实际过程中，煤气的热值是变化的，波动较大，仪表检测滞后，所以要能用眼睛依据煤气燃烧时的颜色判断煤气热值，合理调节空燃比。 （3）合理控制炉压。炉压的控制很

14、重要，对于炉子热损失、设备安全运行至关重要。一般炉子管理人员只注重正压的管理，禁止炉门冒火，往往忽略负压的管理，对于蓄热式炉子而言，负压的危害更大，不只是加剧氧化的产生，而且加剧蓄热体的堵塞，负压过大时导致炉内氧化铁皮直接吸入蓄热室内，与蓄热体高温下反应，影响蓄热体工作状态。 （4）烟温的控制。对于蓄热式加热炉而言，烟温的控制至为关键。烟温与炉温的高低、换向周期长短、蓄热体工作状态等息息相关。烟温的控制应注意露点腐蚀。一般应控制在110-150之间，炉压过高时应依次选择烟温较低的蓄热室烟气调节阀调节开度，保证蓄热室进出气体的平衡，一般没有固定的公式和操作要点，只能在实践中总结体会，因为炉子运行

15、状态、蓄热体的受损状态、调节阀的灵敏程度都是不断变化的，只有日常中注意观察。 烟温的变化还可以反映蓄热体受损情况，从而为检修提供依据，如果蓄热体坍塌、堵塞严重，该蓄热室的烟气温度一定会超高，有别于其他的蓄热室烟气温度，因为其蓄热的能力减少，烟气的温度瞬时就会超高。 (5)电磁阀的日常维护。对于蓄热式加热炉而言，换向阀的正常运行及其重要，而电磁阀就是控制换向阀的重要部件。受高温环境和高频率动作极易受损。日常维护时应注意加油润滑、擦拭灰尘、定期更换。注意管路的密封性能、压缩空气的工作压力情况。 7 7. .结论结论 蓄热燃烧技术时当今先进的节能技术，能够改善环境、降低燃耗、提高坯料的加热质量、简化

16、操作。但是在运行中应加强管理，加强日常维护，提倡标准化蓄热式加热炉在鄂钢的应用 7 操作。 参考文献：参考文献： 1.1. 张述明，李波 承钢蓄热式加热炉使用情况分析 工业炉第27卷第5期2005年9月 2.2. 吴光亮，李士琦 高温低氧燃烧技术在唐钢高线厂的应用 北京科技大学学报第25卷第4期2003年8月 3.3. 陈冰 杭钢热带蓄热式加热炉的设计与应用 冶金能源第25卷第2期2006年5月 4.4. 谢国威，王爱华，孙文强 蓄热式连续加热炉的问题分析及其探讨 2007 中国钢铁年会论文集 5.5. 张子建 蓄热式加热炉的发展 河北冶金总第146 期2005 年第2期 6.6. 罗国民，温志红，张少忠 对设计及应用蓄热式轧钢加热炉的几点建议 轧钢第22卷第5期2005年10月 签名： 高全刚