高溫空氣燃燒和富氧燃燒在加熱爐生產(chǎn)應(yīng)用中的對(duì)比研究.doc

高溫空氣燃燒和富氧燃燒在加熱爐生產(chǎn)應(yīng)用中的對(duì)比研究加熱設(shè)備工業(yè)加熱第37卷2008年第5期高溫空氣燃燒和富氧燃燒在加熱爐生產(chǎn)應(yīng)用中的對(duì)比研究羅國民,郭漢杰,溫志紅(1.廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東曲江512126;2.北京科技大學(xué),北京100083;3.廣東韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)公司,廣東曲江512122)摘要:以韶鋼加熱爐富氧燃燒試驗(yàn)和高溫空氣燃燒技術(shù)的改造實(shí)踐為基礎(chǔ),介紹了這兩個(gè)新技術(shù)的不同應(yīng)用和效果.富氧燃燒可以降低能耗,提高產(chǎn)量,富氧3.69%時(shí),產(chǎn)量提高15.6%.富氧2%4%fl,可節(jié)約燃耗16.4%31.3%.采用高溫空氣燃燒技術(shù),也可提高產(chǎn)量,降低燃料消耗,同時(shí)火焰彌散地充滿爐膛,亮度均勻,鋼坯加熱均勻,氧化燒損少.關(guān)鍵詞:加熱爐;高溫空氣燃燒;富氧燃燒中圖分類號(hào):TF055文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):10021639(2008)05004405EffectsonReheatingFuranceofHighTemperatureAirCombustionandOxygenCombustionLUOGuomin,GUOHan-jie,WENZhihong(1.GuangdongSongshanPolytechnicCollege,Qujiang512126,China;2.ScienceandTechnologyUniversityofBeijing,Beijing100083,China;3.GuangdongShaoguanIron&SteelGroupCo.Ltd.,Qujiang512122,China)Abstract:Thispaperintroducedtheoxygencombustiontechnologyandhightemperatureaircombustiontechnologyexperimentonreheatingfurnace.Itisanalysedandevaluted.Theresaltsshowthattherequirmentofairisreduced,exhaustgasquantityandheatlossarereduced,flametemperaturerises.Hightemperatureaircombustiontechnologyhavegratbenefittoenergysavingandreducingtheexhaustofreheatingfurnace.Itspreheatedairatover800C1400Candoxygenbelow15%2%.hightemperatureaircombustiontechnologyiscalledhightemperaturelowoxygencombustiontechnology.SGISreheatingfurnace,Throughapplicationstudyandfieldtest,suchconclusionwasproved:theeffectsofoxygenonfurnacetemperatureandproduction.Keywords:reheatingfurnace;hightemperatureaircombustion;oxygenenrichedcombustion從目前燃燒技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展來看,助燃空氣中氧氣含量和預(yù)熱溫度對(duì)燃燒有較大的影響,主要表現(xiàn)在富氧燃燒技術(shù)和高溫空氣燃燒技術(shù)的應(yīng)用上,在實(shí)際燃燒過程中氧氣含量的控制和空氣或煤氣的預(yù)熱溫度密切相關(guān).富氧燃燒是指供給燃燒用的氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)>2l%時(shí)的燃燒.富氧燃燒由于氧氣含量高,帶入的不參與燃燒反應(yīng)的氮?dú)夂肯鄬?duì)減少.因此一是提高了理論燃燒溫度,強(qiáng)化爐內(nèi)熱交換而提高爐子產(chǎn)量,二是減少了排出爐外的煙氣量,在同樣的排煙溫度條件下,煙氣帶走的熱量也相應(yīng)減少,節(jié)約了燃料.高溫低氧燃燒技術(shù)是以蓄熱式燃燒技術(shù)為基礎(chǔ),于20世紀(jì)9O年代開發(fā)出的新一代燃燒技術(shù),即高溫空氣燃燒技術(shù)(本文所涉及的高溫空氣燃燒技術(shù)是指高溫低氧燃燒技術(shù)).它是相對(duì)于傳統(tǒng)燃燒而言的,其中高溫是指空氣或燃料的預(yù)熱溫度達(dá)到8001400,而低氧是指燃燒區(qū)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)降低至15%2%.收稿日期:20080605;修回日期:20080630作者簡(jiǎn)介:羅國民(1969一),男,湖南益陽人,北京科技大學(xué)冶金工程碩士,熱能工程高級(jí)工程師倡0教授,主要從事工作:高溫空氣燃燒技術(shù)的應(yīng)用研究.44韶鋼成功試用富氧燃燒技術(shù),并在蓄熱式燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上成功采用高溫低氧燃燒技術(shù)取得實(shí)效.本文以這兩種技術(shù)的實(shí)踐為基礎(chǔ)分析富氧燃燒技術(shù)和高溫低氧燃燒技術(shù)對(duì)加熱爐燃燒的各種影響和不同應(yīng)用.1富氧燃燒技術(shù)和高溫空氣燃燒技術(shù)的理論對(duì)比分析1.1燃燒溫度在燃燒計(jì)算時(shí),為了計(jì)算上的方便,認(rèn)為干空氣中體積分?jǐn)?shù)由21%的氧及79%的氮組成,而不考慮空氣中稀有氣體及水氣.因此,空氣中氮與氧的比例為3.762,空氣與氧的比例則為4.762.燃燒時(shí),隨空氣中的氧而帶入氮的體積是氧氣體積的3.762倍,而且全部進(jìn)入燃燒產(chǎn)物中.實(shí)際理論燃燒溫度的計(jì)算公式一Q出V,c.式中,為理論燃燒溫度;Qow燃料燃燒的化學(xué)熱,kI;厶為實(shí)際空氣消耗量,1TI;Ca為空氣的平均比熱容,kJ/(m-K);厶為空氣的預(yù)熱溫度,K;tf為煤氣預(yù)熱溫度,cr加熱設(shè)備為煤氣的平均比熱容,Ll/(m?K);Cop為燃燒產(chǎn)物在溫度下的平均比熱容,kJ/(m?K);Vn為燃燒產(chǎn)物量,m.由上式可見,影響理論燃燒溫度的因素有:燃料的種類和發(fā)熱量,空氣過剩系數(shù),空氣或煤氣的預(yù)熱溫度,空氣的富氧程度和煙氣的摻混等.一般說來,發(fā)熱量較高的燃料與發(fā)熱量較低的燃料相比,其理論溫度較高.燃燒溫度主要取決于單位體積燃燒產(chǎn)物的熱含量.空氣過剩系數(shù)影響燃燒產(chǎn)物的生成量和成分,從而影響理論燃燒溫度.為了得到較高的燃燒溫度,空氣過剩系數(shù)應(yīng)稍>1.0,以保證燃料完全燃燒.但空氣過剩系數(shù)也不宜過大.即在保證燃料完全燃燒前提下,盡可能減少空氣過剩系數(shù).空氣或煤氣的預(yù)熱溫度越高,理論燃燒溫度也越高,這是顯而易見的.助燃空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)對(duì)燃燒溫度有較大的影響,是加熱爐提高產(chǎn)量和降低能耗的關(guān)鍵因素之一,并可能產(chǎn)生新的燃燒技術(shù)和設(shè)備,因此本文對(duì)此著重分析.1.1.1富氧情況下的燃燒溫度若將空氣中的氧氣的體積分?jǐn)?shù)由21%提高到25%,則氮的體積僅為氧體積的3倍,這就大大減少了實(shí)際燃燒產(chǎn)物量,從而提高了燃燒溫度.因此可見,適當(dāng)提高空氣中富氧程度,可使燃燒產(chǎn)物量明顯減少,從而提高理論燃燒溫度.1.1.2高溫空氣燃燒技術(shù)的燃燒溫度由于高溫物理顯熱的帶入,高溫低氧燃燒的燃燒溫度大大高于常規(guī)空氣和煤氣不預(yù)熱的燃燒溫度.由于有高溫?zé)煔鈸交?采用相應(yīng)的燃燒介質(zhì)射流設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煙氣與燃燒介質(zhì)的摻混)或低溫?zé)煔饣亓?采用煙氣回流技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)煔庀驙t內(nèi)回流)的影響,它的燃燒溫度稍低于蓄熱式常氧燃燒的溫度,但采用煙氣回流技術(shù)具有降低氮化物排放的優(yōu)點(diǎn).1.2燃燒速度分析可燃性氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)與幾種代表氣體燃料的燃燒速度可知,氧氣燃燒的速度約為空氣燃燒速度的36倍,而高速燃燒的火焰較為穩(wěn)定.由此,被加熱物體在高溫下與高速火焰接觸時(shí),由于高的強(qiáng)制對(duì)流傳熱,故可達(dá)到高效率的傳熱.富氧時(shí),由于助燃空氣中氧這種反應(yīng)物的增加,加快了反應(yīng)速度,同時(shí)加快了火焰?zhèn)鞑ニ俣?由于燃燒預(yù)混距離縮短,克服了高爐煤氣含惰性氣體多,火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷娜秉c(diǎn)),從而提高火焰溫度及高爐煤氣對(duì)爐料的輻射能力.高溫低氧燃燒由于助燃空氣的預(yù)熱溫度高,燃燒反應(yīng)可以迅速完成,燃燒速度主要取決于燃料和助燃空氣在空問的混合擴(kuò)散速度,而混合擴(kuò)散速度主要取決于燃料和助燃空氣的壓力和燒嘴設(shè)計(jì).工業(yè)加熱第37卷2008年第5期1.3燃料的燃點(diǎn)燃料的燃點(diǎn)不是一常數(shù),它與燃燒狀況,受熱速度,環(huán)境溫度等有關(guān).如co在空氣中為609,在純氧中僅388oC,所以用富氧助燃能降低燃料燃點(diǎn),提高火焰強(qiáng)度,增加釋放的熱量.高溫低氧燃燒由于助燃空氣的預(yù)熱溫度高于燃料的燃點(diǎn),燃料的燃點(diǎn)已不成為燃燒的問題.1.4排煙熱損失富氧時(shí)由于純氧的加入,助燃空氣中N:等惰性氣體比例相對(duì)減少,不但增加了助燃空氣中有效物理熱的帶人,同時(shí)排放物大量減少,煙氣帶走的熱量損失減少,這些都能降低單位熱耗.一般氧氣的體積分?jǐn)?shù)每增加1%,煙氣量下降2%4.5%.高溫低氧燃燒采用蓄熱式煙氣預(yù)熱回收裝置,交替切換空氣或氣體燃料與煙氣,使之流經(jīng)蓄熱體,能夠在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱,排煙溫度可降到130180,實(shí)現(xiàn)所謂”極限余熱回收”和助燃空氣的高溫預(yù)熱.同時(shí)由于低氧的實(shí)現(xiàn)降低了助燃空氣的供人,減少了煙氣量,進(jìn)一步降低排煙熱損失.由于排放的煙氣量減少,還可以減少投資以降低煙氣凈化操作費(fèi)用.1.4加熱爐爐內(nèi)傳熱1.4.1富氧燃燒技術(shù)對(duì)加熱爐傳熱的影響富氧燃燒產(chǎn)物比一般燃燒產(chǎn)物的輻射能力提高了1倍口,因此,綜合輻射系數(shù)也提高了1倍.在大多數(shù)高溫工藝中,火焰與爐料之間的傳熱主要是輻射傳熱,它與溫度差值的4次方成正比.因此,如果火焰溫度有一個(gè)小增加,那么火焰的輻射換熱量將急劇增大.另一方面,如果采用了富氧燃燒,但爐體沒有改動(dòng),則由于其煙氣流速的下降使得對(duì)流傳熱有一個(gè)中等程度的提高.另外,燃?xì)鉅t與燃油爐或燃煤爐不同,在通常爐內(nèi)氣氛下,燃?xì)鉅t不發(fā)光的燃燒產(chǎn)物中輻射放出的熱量一般比火焰直接輻射放出的熱量大很多,所以,爐膛內(nèi)由于輻射介質(zhì)(CO與H:O)濃度的增加,使輻射傳熱量提高,這就導(dǎo)致了氣體輻射系數(shù)的提高和相應(yīng)的平衡燃燒產(chǎn)物的減少,也使得煙氣溫度達(dá)到所要求的給定值.輻射效率的提高可使得耗能量下降或產(chǎn)品產(chǎn)量增加.1.4.2高溫空氣燃燒技術(shù)對(duì)加熱爐傳熱的影響高溫低氧燃燒屬于擴(kuò)散無焰燃燒,盡管其煙氣的黑度較常溫氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%時(shí)燃燒的煙氣小,但因其燃燒溫度比常溫燃燒高許多,因此煙氣的輻射傳熱效果好于常溫氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%時(shí)燃燒.高溫低氧燃燒與蓄熱燃燒(空氣或燃料高預(yù)熱溫度,氧氣的體積分?jǐn)?shù)為21%時(shí))相比,由于有高溫?zé)煔鈸交旎虻蜏責(zé)煔饣亓鞯挠绊?燃燒溫度的最高溫有所下降,但火焰區(qū)體積增大,燃燒裝置內(nèi)平均溫度增加,加熱爐爐內(nèi)平均輻射溫壓大,因此輻射傳熱效果提高.同時(shí)由于爐內(nèi)氣流速45加熱設(shè)備度較高,高溫爐氣與被加熱物體的對(duì)流換熱得到明顯改善.2富氧燃燒技術(shù)和高溫空氣燃燒技術(shù)的試驗(yàn)與應(yīng)用對(duì)比研究富氧燃燒技術(shù)試驗(yàn)用加熱爐為韶鋼小型軋鋼廠1994年9月投產(chǎn)的燒純高爐煤氣的推鋼式加熱爐,是采用了金屬管式換熱器對(duì)空,煤氣進(jìn)行雙預(yù)熱,設(shè)計(jì)預(yù)熱溫度空氣為600,煤氣為380.最大設(shè)計(jì)能力為20t/l1.后為解決增加產(chǎn)量和換熱器效率下降時(shí)對(duì)爐溫的要求,在爐頭添加了4只LGB一30端供熱油氣混燒燒嘴,又因受爐頭燃燒空間等因素限制,此4只燒嘴不能全開,只對(duì)爐頭部分的鋼坯進(jìn)行加熱,達(dá)不到大幅提高產(chǎn)量的效果,反而使能耗上升.加熱爐主要存在問題如下:(1)加熱能力不足.加熱爐能力問題主要表現(xiàn)為加熱速度.由于空氣,高爐煤氣雙預(yù)熱溫度不高,理論燃燒溫度在l705以下,火焰輻射傳熱能力不強(qiáng),不能快速加熱坯料,在坯料斷面尺寸加大后,鋼坯在加熱爐內(nèi)的加熱時(shí)間不夠,造成生產(chǎn)過程中經(jīng)常待溫,從而爐子產(chǎn)量上不去.(2)溫差大,加熱質(zhì)量差,造成軋制事故多.(3)氧化燒損嚴(yán)重,成材率低.(4)因需燃用重油作為補(bǔ)充加熱,單位燃耗成本高.單位燃耗3GJ/t,燃料成本40元/t.由于受爐體尺寸和場(chǎng)地的限制,要通過增加爐子有效尺寸增加加熱能力是不現(xiàn)實(shí)的.除了動(dòng)爐體,增加燒嘴,還涉及爐底基礎(chǔ),投資大.若是簡(jiǎn)單地低效率地增加燒嘴個(gè)數(shù)或加大燒嘴能力來提高加熱能力,由于受爐體空間限制,勢(shì)必增加單位能耗,最佳的解決方法是提高燃燒效率和傳熱效率.2.1富氧燃燒技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究2.1.1試驗(yàn)方法用液氧槽車供氧,液氧經(jīng)汽化后,由架接的氧氣管路輸入到風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處.氧氣管道的準(zhǔn)備程序:管道及管件,閥門除銹與脫脂一管道焊接及檢驗(yàn)一氧氣管道強(qiáng)度試驗(yàn)一氣密性試驗(yàn)一管道吹掃.通過助燃空氣中氧含量的檢測(cè)及調(diào)整液氧的壓力來控制氧氣的流量.助燃空氣中氧含量的檢測(cè)是從汽化后氧氣管道上的空氣總管引出一個(gè)取樣點(diǎn),由專業(yè)檢驗(yàn)人員用氧分析儀進(jìn)行檢測(cè).開始試驗(yàn)前檢驗(yàn)人員先對(duì)空氣中的氧含量進(jìn)行檢測(cè),打開氧氣閥門后再定時(shí)測(cè)量富氧空氣中的氧含量,富氧率即為此兩數(shù)值的差.富氧空氣中的氧含量可通過汽化后氧氣管道上的一個(gè)壓力表和閥門來控制.在加熱爐上應(yīng)用富氧燃燒后火焰溫度有所上升,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制:46工業(yè)加熱第37卷2008年第5期(1)調(diào)節(jié)純氧和助燃空氣比例,控制氧氣的體積分?jǐn)?shù).采用有效的氧氣控制系統(tǒng)(在氧氣供應(yīng)管上裝上壓力表,流量計(jì)等),根據(jù)爐溫要求直接控制供氧量.保持摻氧后的助燃空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的穩(wěn)定性以穩(wěn)定火焰溫度.將富氧率的上限定在4%.(2)加強(qiáng)對(duì)爐溫的控制,根據(jù)加熱制度嚴(yán)格控制爐溫上限,必要時(shí)調(diào)整富氧率.采用原有的金屬換熱器對(duì)空,煤氣進(jìn)行預(yù)熱,回收煙氣余熱.由于煙氣量減少,適當(dāng)調(diào)整煙氣調(diào)節(jié)閥.2.1.2試驗(yàn)方案(1)富氧時(shí)間:共300min.實(shí)際富氧率1.90%.保持爐頭和爐腰西側(cè)各一只重油燒嘴正常使用.(2)富氧190min.實(shí)際平均富氧率3.43%.爐頭重油燒嘴關(guān)閉,爐腰一只重油燒嘴正常使用.(3)富氧時(shí)間293min.實(shí)際平均富氧率3.69%.爐腰一只重油燒嘴正常使用.其間有105min內(nèi)整個(gè)爐子純燒高爐煤氣.2.1.3試驗(yàn)結(jié)果通過在韶鋼加熱爐的試用表明:在使用富氧技術(shù)時(shí),加熱爐加熱能力須是軋鋼廠產(chǎn)量的瓶頸,直接通過富氧提高產(chǎn)量,不需要對(duì)爐體進(jìn)行改造;生產(chǎn)不順時(shí)則關(guān)閉氧氣閥門;富氧率要限制在5%以內(nèi),以防燒嘴受高溫火焰的侵蝕.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析:小時(shí)加熱鋼坯重量基本和富氧率成線性關(guān)系,富氧3.69%H,產(chǎn)量提高15.6%.富氧燃燒可以降低能耗,富氧2%4%時(shí),可節(jié)約燃耗16.4%-31.3%.由于富氧燃燒后煙氣量減少,富氧燃燒后空氣預(yù)熱溫度會(huì)升高,排煙溫度降低.1)富氧率對(duì)產(chǎn)量的影響助燃空氣中富氧1.98%的情況下,產(chǎn)量較未富氧前提高5.5%.助燃空氣中富氧3.43%時(shí),產(chǎn)量提高15.2%,助燃空氣中富氧3.69%時(shí),產(chǎn)量提高l5.6%.如圖1所示.富氧軍,%圖1富氧對(duì)小時(shí)加熱鋼坯量的影響2)富氧率對(duì)能耗的影響助燃空氣中富氧1.98%的情況下,煤氣消耗量減少.助燃空氣中富氧率>3.43%的情況下,煤氣消耗減少幅度降低,單位燃耗降低了26.6%31.3%,燃料消耗見圖2.辛加熱設(shè)備工業(yè)加熱第37卷2008年第5期圖2富氧后對(duì)單位燃耗影響3)富氧率對(duì)成本的影響助燃空氣中富氧1.98%的情況下,總的噸鋼加熱成本較未富氧略高1.4%.雖然富氧I.98%后產(chǎn)量提高了5.5%,單位燃耗降低16.4%,但由于富氧的收益低于使用氧氣的消耗,噸鋼加熱成本升高,見圖3.富氧率,%圖3富氧后對(duì)加熱成本的影響富氧3.43%1,總的噸鋼加熱成本較未富氧降低12.7元,降低了27.1%;富氧3.69%時(shí),總的噸鋼加熱成本較未富氧降低12.4元,降低了25.8%.4)富氧率對(duì)排煙溫度和空氣預(yù)熱溫度的影響不富氧時(shí),因爐尾排煙量大,造成換熱器后排煙溫度高,為230250,富氧后同樣的換熱器面積,煙氣量減少,換熱器后排煙溫度降低l020.空氣預(yù)熱溫度提高3874.如表1所示.表1不同富氧率下的空,煤氣預(yù)熱溫度及平均排煙溫度預(yù)熱溫度/c煙溫/富氧率煤氣空氣空氣換熱器前煤氣換熱器后O35855893I2411.903435969812293.433396159862253.69343632l0002222.2高溫空氣燃燒技術(shù)加熱爐改造研究韶鋼小型軋鋼廠加熱爐的根本問題是加熱能力不足和能耗高的問題.考慮小型軋鋼廠的實(shí)際情況,大投資進(jìn)行動(dòng)爐體基礎(chǔ)的整個(gè)加熱爐改造是不可能的,既不經(jīng)濟(jì),投資風(fēng)險(xiǎn)又高.韶鋼小型軋鋼廠在富氧燃燒技術(shù)試驗(yàn)后,由于受氧氣資源,成本和用氧安全等多方面的限制沒有長(zhǎng)期生產(chǎn)應(yīng)用,隨后進(jìn)行了高溫空氣燃燒技術(shù)加熱爐改造.2.2.1改造方案分析改造方案采用分散組合外置蓄熱器式加熱爐.這是介于集成式加熱爐和蓄熱燒嘴式加熱爐之間的一種結(jié)構(gòu)形式.其特點(diǎn)是把集成式加熱爐的蓄熱室和高溫通道放在爐體外,通過與爐內(nèi)噴口的直接連接形成外置蓄熱系統(tǒng),采用分段換向和分散組合的蓄熱室.本方案采用集中換向系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu),控制簡(jiǎn)單,換向燃燒的同步性,安全性好,可靠性高,運(yùn)行成本低,雙預(yù)熱燃燒純高爐煤氣效果好.同時(shí)采用分散組合的外置式蓄熱室技術(shù),對(duì)爐體要求不高,不會(huì)因爐體產(chǎn)生裂紋造成煤氣和空氣竄氣,爐體使用壽命長(zhǎng),保溫性能好.采用能滿足低造價(jià),單一,緊湊的燃燒系統(tǒng),很適合舊爐子改造,不需要改動(dòng)爐體,投資少,見效快.這種燃燒系統(tǒng)由于組合排煙引起的煙氣回流和擾動(dòng),產(chǎn)生局部貧氧火焰,實(shí)現(xiàn)高溫低氧燃燒,爐內(nèi)火焰均勻,不沖刷對(duì)面爐墻,同時(shí)由于爐內(nèi)充滿高溫火焰,提高了對(duì)鋼坯的熱輻射和加熱的均勻性.這種燃燒系統(tǒng)噴嘴設(shè)計(jì)采用帶大交角的整體式燒嘴磚技術(shù),空氣和煤氣噴口在同一燒嘴磚內(nèi),整體預(yù)制安全可靠,體積小,安裝方便,能很好地組織火焰,可調(diào)整安裝位置使鋼坯表面形成還原氣氛,減少氧化.2.2.2改造措施原有爐尾排煙改為蓄熱式側(cè)排煙.鼓風(fēng)機(jī)可利舊,需增加兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)分別用于空氣,煤氣排煙,與鋼煙囪相連.煤氣排煙設(shè)有停爐反吹系統(tǒng),與蓄熱燃燒系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制起自動(dòng)保護(hù)作用及停爐用.原有預(yù)熱段,加熱段,均熱段變?yōu)榧訜岫魏途鶡岫?第3柱到第9柱為上下加熱,其他為上加熱.鋼結(jié)構(gòu)與爐子基礎(chǔ)不動(dòng),爐底水冷系統(tǒng)如果完好可保留.原有儀表和檢測(cè)系統(tǒng)利舊,增加必要可靠的蓄熱燃燒系統(tǒng)用的儀控,電控裝置.具有自動(dòng)控制保護(hù)和報(bào)警功能.在加熱段和均熱段設(shè)混合煤氣,用于烘爐和冷爐啟動(dòng).這種蓄熱燒嘴用于舊爐改造不用大動(dòng)爐體和原有管道系統(tǒng),占地少,可整體更換,維護(hù),而不影響生產(chǎn),結(jié)合加熱爐大修,不動(dòng)爐子鋼結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ),充分利用現(xiàn)有加熱爐輔助設(shè)備,通過小投資實(shí)現(xiàn)加熱爐蓄熱式改造,達(dá)到快速加熱,減少待溫時(shí)間,提高產(chǎn)量,降低能耗的目的.2.2.3高溫低氧燃燒技術(shù)的改造應(yīng)用效果一是大幅度提高加熱能力.加熱能力由原來的20t/h提高到30t/h.提高50%.二是降低燃料消耗,高爐煤氣單耗下降0.8GJ/t.另外加熱質(zhì)量提高,火焰彌散地充滿爐膛,亮度均勻,鋼坯加熱均勻,氧化燒損少.應(yīng)用后降低了能源單耗,成材率提高,機(jī)時(shí)產(chǎn)量提高,停產(chǎn)檢修時(shí)間減少,交接升溫時(shí)間縮短,減少了修爐費(fèi)用,整體效果良好.改造前后技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析見表2.47H.h0糕馨加熱設(shè)備工業(yè)加熱第37卷2008年第5期表2改造前后技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目改造前改造后爐子用途鋼坯軋前加熱鋼坯軋前加熱加熱鋼種普碳,低合金鋼普碳,低合金鋼鑄坯尺寸/ram160160(200025001160160(20002500)鑄坯人爐溫度/2O2O坯料出爐溫度/Cl10012001lO01200產(chǎn)量/t?h.2030燃料(高爐煤氣)34503450(/kJ?m)單位耗能/GJ2.11.26供熱方式平焰燒嘴蓄熱式燒嘴供熱氧化燒損l_3O.7空氣預(yù)熱溫度/c6001000l100煤氣預(yù)熱溫度/38010001100出爐煙氣溫度/35O15O爐子有效尺寸/mm16704290016704X29003結(jié)論富氧燃燒與低(貧)氧燃燒表面看上去是相互矛盾的,但實(shí)際是矛盾統(tǒng)一的兩個(gè)方面,常規(guī)空氣和煤氣不預(yù)熱條件下可采用富氧燃燒,而低(貧)氧燃燒的應(yīng)用條件是將空氣預(yù)熱到高溫.理論和試驗(yàn)研究都表明這兩種燃燒技術(shù)在不同條件下可以很好地在加熱爐生產(chǎn)中得到應(yīng)用.(1)富氧燃燒時(shí),可使燃燒產(chǎn)物量明顯減小,從而提高燃燒溫度;富氧時(shí),由于助燃空氣中氧這種反應(yīng)物的增加,加快了反應(yīng)速度,加快了火焰?zhèn)鞑ニ俣?同時(shí)富氧助燃能降低燃料燃點(diǎn),提高火焰強(qiáng)度,增加釋放的熱量,富氧燃燒產(chǎn)物的輻射能力為一般燃燒產(chǎn)物能力的1倍,提高了對(duì)爐料的輻射能力,提高加熱能力;富氧燃燒產(chǎn)物大量減少,煙氣帶走的熱量損失減少,降低燃料消耗.(2)高溫空氣燃燒時(shí),由于高溫物理顯熱的帶人,燃燒溫度大大高于常規(guī)空氣和煤氣不預(yù)熱的燃燒溫度.由于助燃空氣的預(yù)熱溫度高,燃燒反應(yīng)可以迅速完成,采用蓄熱式余熱回收技術(shù)將空氣預(yù)熱到高溫,如800以上,再采用射流和煙氣回流等技術(shù)將燃燒區(qū)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)降低,高溫空氣燃燒技術(shù)從而可以實(shí)現(xiàn)高溫低氧燃燒.燃料在高溫空氣低氧環(huán)境下燃燒時(shí),不再出現(xiàn)局部高溫高氧區(qū),NOx的生成受到抑制,其排放量成倍減少,溫室氣體排放明顯減少,燃料消耗也大幅度減少.同時(shí)由于低氧的實(shí)現(xiàn)降低了助燃空氣的供人,減少了煙氣量,進(jìn)一步降低排煙熱損失.高溫空氣燃燒技術(shù)采用高溫低氧燃燒,屬于擴(kuò)散燃燒,盡管其煙氣的黑度較常溫燃燒的煙氣小,但因其燃燒溫度比常溫燃燒高,因此煙氣的輻射傳熱效果好于常溫燃燒.(3)高溫低氧燃燒與蓄熱燃燒相比,由于高溫?zé)煔獾膿交旎虻蜏責(zé)煔獾幕亓?燃燒溫度的最高溫度有所下降,但火焰區(qū)體積增大,燃燒裝置內(nèi)平均溫度增加,加熱爐爐內(nèi)平均輻射溫壓大