專利名稱：一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄熱式燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適合在爐溫高于IOO(TC的 大型連續(xù)式高溫加熱爐上使用的蓄熱式燃燒方法。
技術(shù)背景蓄熱式技術(shù)早在上個世紀(jì)初就被廣泛應(yīng)用于平爐、均熱爐等工業(yè)爐窯中， 80年代末至卯年代初隨著蓄熱材料和換向設(shè)備的開發(fā)，蓄熱式燃燒技術(shù)及高 溫低氧空氣燃燒技術(shù)得到了飛速發(fā)展。目前蓄熱式燃燒技術(shù)主要有兩種應(yīng)用方式， 一是采用蜂窩體的蓄熱式燒 嘴，二是采用小球蓄熱的燃燒裝置，而在實際預(yù)熱過程中， 一種是采用雙蓄 熱，還有一種是采用單蓄熱。上述方式目前廣泛應(yīng)用在熱處理爐及一些小型 加熱爐上，在大型、連續(xù)化作業(yè)的高溫加熱爐上成功應(yīng)用的還不理想。其中雙蓄熱方式在"高溫低氧空氣燃燒技術(shù)在我國冶金工業(yè)中應(yīng)用的現(xiàn) 狀分析"(國家自然科學(xué)基金資助項目，吳光亮等，第一作者，北京科技大學(xué) 冶金與生態(tài)工程學(xué)院，博士研究生，〈鋼鐵〉2004年第39巻第9期)文中提 出，現(xiàn)有蓄熱技術(shù)對于混合煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣(熱值在7000kJ/m3 或以下)的一般采用空氣、煤氣雙蓄熱方式，其存在的不足之處是(1)爐 壓與爐內(nèi)氣氛難以控制，頻繁出現(xiàn)熄火、爐壓波動、爐內(nèi)瞬間負(fù)壓現(xiàn)象；(2) 需要經(jīng)常檢修維護及故障處理，而此過程必須停產(chǎn)；(3)換向時殘留在管道 的燃?xì)怆S煙氣排出，浪費燃料，另外還存在造價高、管道布置多、占地面積 大的問題。而單蓄熱的目前廣泛采用是與雙蓄熱一樣的換向時間、換向方式和蓄熱 體布置方式，同時大多數(shù)爐窯由于采用蓄熱技術(shù)后不再使用煤氣換熱器，單 蓄熱沒有利用的熱量從旁置煙道中白白排放出去，造成新的浪費。 發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)有蓄熱式技術(shù)在大型加熱爐上應(yīng)用存在換向裝置需頻繁換向，在設(shè)備 壽命和運行可靠性方面存在問題，使該項技術(shù)在連續(xù)化作業(yè)的大型鋼鐵企業(yè) 中應(yīng)用出現(xiàn)困難，另外頻繁換向還存在爐壓波動，影響燒鋼質(zhì)量以及每次換 向后管道內(nèi)的剩余煤氣被放掉，出現(xiàn)新的浪費問題。為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適合在連續(xù)生產(chǎn)的大型高 溫加熱爐上應(yīng)用的延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，以解決安全和穩(wěn)定性問 題，提高設(shè)備的使用壽命，同時充分利用預(yù)熱段作用，為冷坯、厚坯的均勻 加熱提供條件。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的， 一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，采 用單蓄熱方式預(yù)熱空氣和采用傳統(tǒng)金屬換熱器方式預(yù)熱煤氣，爐內(nèi)廢氣分成 兩部分排出爐外， 一部分走蓄熱燒嘴，預(yù)熱空氣，另一部分經(jīng)過預(yù)熱段預(yù)熱 鋼坯后從爐尾排出并進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣，將雙蓄熱時煤氣和空氣蓄熱 室所占位置用于空氣蓄熱室，而且延長蓄熱室長度，并增加蓄熱體數(shù)量，同時延長蓄熱燒嘴的換向時間。其中，走蓄熱燒嘴的爐內(nèi)廢氣占30°/。 70%， 將助燃空氣預(yù)熱到1000 1100'C，從爐尾排出并進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣的 爐內(nèi)廢氣占30% 70%，將煤氣預(yù)熱到250 350°C，蓄熱體數(shù)量比普通蓄熱 燒嘴增加了 1 4倍，換向時間延長到3 10分鐘，降低了換向器的換向頻率， 提高了換向系統(tǒng)的使用壽命。目前采用蓄熱式燃燒技術(shù)后必須頻繁換向的主要原因是換向周期延長后 排出的廢氣溫度超標(biāo)，影響熱效率和后部設(shè)備壽命。該發(fā)明采用增加單位助 燃空氣所占有的蓄熱體數(shù)量的方法來解決這個問題。此方案是根據(jù)實驗室試 驗結(jié)果得出的(1)目前廣泛采用的蜂窩體等新型高效蓄熱材料當(dāng)其沿氣體流向每增加100mm長度時，阻力損失增加量不超過10 20Pa，因此增加蓄熱 體數(shù)量對燒嘴阻力影響不大；(2)影響余熱回收利用和空氣預(yù)熱效果的主要 因素是單位被預(yù)熱氣體所占有的蓄熱體數(shù)量，當(dāng)蓄熱體數(shù)量增加后，延長了 蓄熱體的飽和吸熱時間和充分放熱時間，在蓄熱體未飽和之前廢氣排出溫度 不會超標(biāo)，恒定在20(TC以下，因此采用該發(fā)明方法可以延長燃燒系統(tǒng)的換向 時間達3 10分鐘，比目前蜂窩蓄熱燃燒系統(tǒng)的換向時間1 1.5分鐘增加了 1.5 9倍，換向設(shè)備的動作頻率降低了 1.5 9倍，可大大提高設(shè)備的使用壽 命和可靠性能。采用蓄熱方式單預(yù)熱空氣，保留爐窯預(yù)熱段和煤氣換熱器。與傳統(tǒng)的 空煤氣雙預(yù)熱方式相比，由于空氣預(yù)熱到IOO(TC以上，煤氣預(yù)熱到300'C左 右，爐子熱效率提高30% 50%，單耗降低20%以上。與空、煤氣雙蓄熱方 式相比，盡管爐子系統(tǒng)熱效率將降低5%左右，單耗將升高5%左右(若考慮 煤氣換向有3% 10%的放散損失，則實際單耗沒有明顯增加)，但單位助燃 空氣占有的蓄熱體數(shù)量可以增加1 4倍，相應(yīng)換向時間延長到3 10分鐘， 換向設(shè)備的動作頻率降低L5 9倍，可大大提高設(shè)備的使用壽命和可靠性能， 同時還解決了因頻繁換向所造成的爐壓波動、影響燒鋼質(zhì)量以及浪費能源等 一系列問題。為大型加熱爐采用蓄熱式技術(shù)提供了一個可靠的技術(shù)工藝方法。
具體實施方式
本發(fā)明主要適用于熱值在7000kJ/m3以上的大型加熱爐進行蓄熱式燃燒 技術(shù)改造。保留原有加熱爐后部的預(yù)熱段和煤氣金屬換熱器，利用剩余煙氣 的熱量直接預(yù)熱鋼坯并將煤氣預(yù)熱到250'C 350'C。從金屬換熱器出來的煤 氣直接進入爐內(nèi)，爐前只有一套空氣換向設(shè)備，使管道布置大為簡捷，騰出 空間布置單位蓄熱能力為1000 kJ/m2以上蜂窩蓄熱體，將空氣預(yù)熱到1000'C
以上，延長系統(tǒng)換向時間，減少換向閥頻繁換向的次數(shù)，提高設(shè)備使用壽命， 大幅度降低工藝和操作控制難度。實施例l: 一座步進梁式加熱爐，設(shè)計產(chǎn)量135t/h、燃料熱值8382kJ/m3、 熱裝溫度158"C，空氣、煤氣采用金屬換熱器預(yù)熱，空氣預(yù)熱溫度為398'C， 煤氣預(yù)熱溫度為292°C，爐子單耗為1.291GJ/t。采用本發(fā)明的燃燒技術(shù)，爐 內(nèi)采用蓄熱式燃燒方式組織火焰，燒嘴的助燃空氣采用蜂窩蓄熱體，通過增 蓄熱室的截面積和長度使蓄熱體數(shù)量比普通燒嘴增加了 2.8倍，爐內(nèi)廢氣70% 走蓄熱燒嘴預(yù)熱空氣，30%從爐尾進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣，空氣預(yù)熱溫度達 到IOO(TC，保留原有煤氣換熱器預(yù)熱煤氣，煤氣預(yù)熱溫度達到30(TC，換向 時間為3 10分鐘。與原來爐子比較，提高了爐溫均勻性和鋼坯的加熱質(zhì)量， 在保證原來產(chǎn)量情況下，爐子單耗降為1.010GJ/t，節(jié)能21.77%。與雙蓄熱加 熱爐相比，換向設(shè)備換向次數(shù)可縮短1.5 9倍，提高了設(shè)備使用壽命。實施例2: —座大型軋鋼加熱爐，實際產(chǎn)量110t/h，采用熱值為 7899.30kJ/NmS的混合煤氣，空氣預(yù)熱溫度34(TC，煤氣預(yù)熱溫度270。C，爐子 單耗為1.295GJ/t。采用本發(fā)明的燃燒技術(shù)，爐內(nèi)采用蓄熱式燃燒方式組織火 焰，燒嘴的助燃空氣采用蜂窩蓄熱體，通過增蓄熱室的截面積和長度使蓄熱 體數(shù)量比普通燒嘴增加了 3倍，爐內(nèi)廢氣67%走蓄熱燒嘴預(yù)熱空氣，33%從 爐尾進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣空氣預(yù)熱溫度達到IIOO'C,保留原有煤氣換熱 器預(yù)熱煤氣，煤氣預(yù)熱溫度達到325。C，換向時間為3 10分鐘。與原來傳統(tǒng) 的金屬雙預(yù)熱爐子對比，提高了爐溫均勻性和鋼坯的加熱質(zhì)量，在保證原來 產(chǎn)量情況下，爐子單耗降為1.026 GJ/t，節(jié)能20.80%。與雙蓄熱加熱爐相比， 換向設(shè)備換向次數(shù)可縮短1.5 9倍，提高了設(shè)備使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，其特征在于采用單蓄熱方式預(yù)熱空氣和采用傳統(tǒng)金屬換熱器方式預(yù)熱煤氣，爐內(nèi)廢氣分成兩部分排出爐外，一部分走蓄熱燒嘴，預(yù)熱空氣，另一部分經(jīng)過預(yù)熱段預(yù)熱鋼坯后從爐尾排出并進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，其特征 在于將雙蓄熱時煤氣和空氣蓄熱室所占位置用于空氣蓄熱室，而且延長蓄 熱室長度，并增加蓄熱體數(shù)量，同時延長蓄熱燒嘴的換向時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，其特征在于走蓄熱燒嘴的爐內(nèi)廢氣占30% 70%，將助燃空氣預(yù)熱到1000 1100'C，從爐尾排出并進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣的爐內(nèi)廢氣占30% 70%，將 煤氣預(yù)熱到250 35(TC，蓄熱體數(shù)量比普通蓄熱燒嘴增加了 1~4倍，換向時 間延長到3 10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種延長換向時間的蓄熱式燃燒方法，采用單蓄熱方式預(yù)熱空氣和采用傳統(tǒng)金屬換熱器方式預(yù)熱煤氣，爐內(nèi)廢氣分成兩部分排出爐外，一部分走蓄熱燒嘴，預(yù)熱空氣，另一部分經(jīng)過預(yù)熱段預(yù)熱鋼坯后從爐尾排出并進入金屬換熱器預(yù)熱煤氣，將雙蓄熱時煤氣和空氣蓄熱室所占位置用于空氣蓄熱室，而且延長蓄熱室長度，并增加蓄熱體數(shù)量，同時延長蓄熱燒嘴的換向時間。具有減少換向頻率，提高設(shè)備使用壽命，節(jié)省能源，大幅度降低工藝和操作控制難度等優(yōu)點。本發(fā)明尤其適用于煤氣熱值在7000kJ/m³以上、爐溫高于1000℃的大型加熱爐的蓄熱式燃燒技術(shù)改造。
文檔編號F23J15/06GK101165406SQ200610048068
公開日2008年4月23日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者熾 吳, 徐烈山, 童曉宇, 賈麗娣, 高曉龍 申請人:鞍鋼股份有限公司