蓄热式燃烧技术在非轧钢加热炉上的应用.doc

蓄热式燃烧技术在非轧钢加热炉上的应用
1、概述20世纪80年代,随着新型蓄热体——陶瓷小球和陶瓷蜂窝体的出现,使原本古老的蓄热式燃烧技术焕发出无限强大的生命力,继而发展成为一种被称为"高温空气燃烧技术(HTAC)"的全新概念燃烧技术,它把高效燃烧与极大限度的回收烟气余热及降低NOr(r下标)排放等技术有机地结合起来,实现了极限节能和极限降低NO(r下标)排放量的双重目的.轧钢加热炉是用能大户,其连续式的炉型比较适合采用蓄热式燃烧技术,尤其是高温空气燃烧技术使原本无法作为轧钢加热炉燃料的高炉煤气一跃成为"优质燃料",所以说"蓄热式燃烧技术给轧钢加热炉带来了一场革命".然而,除轧钢加热炉外,还有哪些工业炉可以采用蓄热式燃烧技术来进行改造呢我们在以下几种炉型上使用,并取得了成功.2、采用蓄热式燃烧技术改造非轧钢炉的实例2.1大型台车式加热炉重机,军工行业有许多与水压机及大型锻压设备配套的台车式加热炉,它们的最高炉温一般要求达到1300℃以上,如果使用发热值只有1200×4.18kJ/m(3上标)的发生炉煤气作燃料(建国初期所建厂一般如此,近年来该种燃料的使用又多了起来),炉子在高温段升温困难,于是便要求空气与煤气双双经预热后燃烧.传统的做法是在炉后装设空气换热器与煤气换热器,而实际情况则因煤气质量问题,煤气换热器的寿命往往很短,许多厂家在尝够苦头之后,最后舍弃不用.在煤气不能预热的情况下,即便空气换热器将助燃空气预热到500℃也解决不了炉温问题.也有的工厂为了将空气能预热到600℃以上,在炉子两侧的地下建设庞大的以格子砖为蓄热体的老式蓄热室.新型蓄热式烧嘴的出现无疑给上述工厂带来福音.公司在邢台轧辊厂3000t水压机车间的一台29.7m2(2上标)台车式加热炉上进行了蓄热式燃烧技术的改造.该炉两侧共装设8对空气单预热的蓄热式烧嘴,炉子分前后两区控制,设立两个供空气/烟气换向用的两位四通换向阀和两个煤气快速切断阀,并采用可编程序控制器对炉子的热工参数和换向程序进行自动控制.因为蓄热式烧嘴能将空气预热到只比当时炉温低50-100℃的高温,也就是在炉温升用手也搓不出氧化皮来(该厂工艺只要求"可视少氧化",并没有具体的化验指标,所以没做氧化烧嘴减少量的数据测试).敞焰少氧化加热一直是热处理行业关注和潜心研究的重要课题,然而利用蓄热式烧嘴来实现却是公司独自辟出的一条蹊径.洪都钢厂辊底式炉的剖面图见图1.从图中可见,被处理的钢管搁在位于炉膛中部的辊道上,辊道上下都安装蓄热式烧嘴,每个烧嘴由煤气蓄热室,空气蓄热室和点火小烧嘴组成.上加热烧嘴的煤气蓄热室置于空气蓄热室下方,下加热烧嘴则与之相反.这样一来,从烧嘴喷出的火焰都是以贫氧的气氛接近工件,自然钢材的氧化烧损会减少.如果安装常规烧嘴的炉子也这样来组织火焰,势必会造成燃料的不完全燃烧和炉内积炭等问题.而蓄热式燃烧技术的基本思想就是让燃料在高温低氧体积浓度气氛中燃烧,火焰在刚刚离开烧嘴喷向工件表面时是贫氧的还原性气氛,但是在随后的延缓状燃烧过程中能通过分级燃烧和高速气流卷进燃烧产物等措施将可燃成分燃烧干净,不但不会积炭,而且还会收到均匀炉膛温度,减少NO.排放的效果.东钢的链条式球墨铸铁管材热处理炉分加热段,急冷段和缓冷段.所用燃料为高垆煤气,加热段炉温900℃,原设计使用普通烧嘴,用装设在加热段烟道中的换热器将空气和煤气预热后燃烧.因高炉煤气热值只有740×4.18KJ/m3(3上标),用换热器预热的介质温度也有限,恐难满足加热段温度的要求.公司至1100℃后,助燃空气的人炉温度超过1000℃,自然炉子高温段的温升问题迎刃而解,同时也达到了降低燃耗的目的.2.2敞焰加热的连续式热处理炉小型成批的工件热处理一般采用连续式炉,炉内无特殊气氛要求,燃料在炉膛内燃烧,燃烧产物可直接接触工件的炉型称为敞焰加热式炉(相对隔焰加热而言).根据工件在炉内传动方式的不同有辊底式炉,链条式炉,铸造链板式炉,隧道式炉等,它们的共同点是根据热处理工艺曲线的要求,沿炉子长度方向设立若干个区段,如预热段,加热段,保温段,冷却段等,每区段使工件的升温速度与保温温度衡定,即每区段炉温基本不变,炉子连续工作.从热工制度来看,连续式热处理炉与轧钢加热炉有相同之处,但是连续热处理炉的温度制度一般更加严格,同一断面炉内的温度均匀性要求更高.公司设计改造了两台连续式热处理炉:洪都钢厂的辊底式钢管热处理炉和东钢的链条式球墨铸铁管材热处理炉.洪都钢厂的辊底式钢管热处理炉用于钢管退火,燃料为冷发生炉煤气.采用空气,煤气双预热的组合蓄热式烧嘴和小型三通换向阀等公司专利技术,取得了节能20%和减少钢管表面氧化烧损的明显效果.以前的炉子烧出的钢管表面附着一层氧化皮,现在出炉钢管表面光亮,看不见氧化皮,冷却后接触到这个项目后,提出使用蓄热式燃烧系统来