高效蓄热式工业炉

　　节能环保技术t文/侯长连（北京北岛能源技术有限公司）高效畜执业炉发的高效蓄热式工业炉，将蓄热式热回收和换向式燃烧系统与炉体结合于一体，空气和煤气双预热到1100C，系统排烟温度低于13 0C，可在乳钢加热炉上直接燃烧全高炉煤气。工业炉热效率达到70%以上，提高加热质量，减少钢坯氧化烧损。：蓄热燃烧高炉煤气加热炉节能高效蓄热式工业炉可使烟气余热极限回收，废气排放温度仅为130C，空、煤气双预热温度仅比炉温低80100C，可在高温工业炉上直接使用低热值的高炉煤气，变废为宝，同时可减少钢铁厂大量的高炉煤气放散及燃烧其他燃料所造成的双重污染。此技术淘汰了常规工业炉所必须的烧嘴、换热器以及烟道，使工业炉变得简洁，维护费用低，操作环境好。采用低氧扩散燃烧技术，形成与传统火焰（如扩散与预混火焰等）迥然不同的新型火焰类型，空、煤气双预热温度均超过1110C，创造出炉内优良的均匀温度分布，减少N0X排放，钢坯氧化烧损减少1%. 2高效蓄热工业炉的工作原理高效蓄热式工业炉由高效蓄热式热回收系统、换向式燃烧系统和控制系统组成。其热效率可达75%，这种换向式燃烧方式改善了炉内的温度均匀性。由于能很方便地把煤气和助燃空气预热到高达1100C，可以在高温工业炉使用高炉煤气为燃料，从根本上解决了因高炉煤气大量放散而产生的能源浪费及环境污染问题。煤气和来自鼓风机的助燃空气经换向系统分别进入左侧各自通道，而后由下向上通过蓄热室。预热后的煤气与空气从左侧各自的通道喷出并混合燃烧。燃烧产物对钢坯进行加热后进入右侧通道，在蓄热室内进行热交换将大部分热量留给蓄热体后，以130C左右的温度进入换向系统，经排烟机排入大气。几分钟以后控制系统发出指令，换向机构动作，空气、煤气同时换向。此时煤气和空气从右侧通道喷口喷出并混合燃烧，这时左侧喷口作为烟道。在排烟机的作用下，使高温烟气通过蓄热体排出，一个换向周期完成。高效蓄热式工业炉取消了常规工业炉上的烧嘴、换热器、高温管道、地下烟道及高大的烟囱。操作及维护简单，无烟尘污染，换向设备灵活，控制系统功能完备，炉内温度均匀，节能30%50%，钢坯氧化烧损可减少1%. 3高效蓄热式工业炉的技术特点3.1可实现空气、煤气双预热、直接使用高炉煤气我国多数乳钢加热炉使用发热值较低的混合煤气或高炉煤气为燃料，燃用低热值煤气时空气和煤气双预热可以*大限度地回收热量，炉子的烟气可以全部经空气蓄热室和煤气蓄热室排出，炉子无需设置辅助烟道和烟囱，使炉子的构造和布置简单化。空气、煤气双预热后带来了一系列的优点。，么3.1.1燃烧温度大幅度提高，因此扩大了燃料的适用范围，当空气、煤气双预热温度分别达到1100C，热值为800 X4.18k/m3，高炉煤气的理论燃烧温度达到2540 C，其燃烧效果与高热值的焦炉煤气及天然气几乎相同，从而可实现在高温工业炉上燃用全高炉煤气代替高热值燃料。低热值高炉煤气作为炼铁的副产品，一般不能直接在钢铁企业的耗能设备上使用，一部分高炉煤气与焦炉煤气混合后使用，还有相当一部分被直接排放到大气中，这不但造成大量的能源浪费，而且造成环境污染。同时企业不得不外购重油作为燃料，增加生产成本。高炉煤气的利用，不仅具有巨大的节能效益和经济效益，还有重大的环保效益。，么3.1. 2火焰稳定效应增强。传统的烧嘴燃烧的稳定是依赖火焰传播速度与气流速度的平衡以及高温热源的传热来保证的，而在空气、煤气双预热达到1C的条件下，空、煤气温度均在煤气的燃点以上，燃烧反应自发进行，空、煤气浓度已不再是稳定燃烧的条件，任何浓度都能保证稳定的燃烧。因此可实现低氧扩散燃烧，达到减少钢坯氧化及N0X排放的目的，这是常规烧嘴燃烧技术所无法达到的。，么3.1.3系统排烟温度低于130C，已接近余热回收的极限值，炉子热效率高达75%.空气、煤气预热温度接近炉内温度，从而大大改善炉内温度均匀性。，么3.1.4高效蓄热式技术可实现任何温度下的炉温，排烟温度始终保持在130C，乳钢加热炉的预热段失去作用，单位面积的供热强度增加，同样产量的炉子长度3.2采用内置式换向燃烧，结构简单，运行可靠换向式燃烧使高温烟气在加热炉的宽度方向交替流动，减少了加热炉宽度方向的温度差，对于加热长钢坯的加热炉尤其有利。高炉煤气的燃烧火焰可以与高热值的煤气燃烧相媲美。这种换向燃烧方式在工业炉上应用，可以大幅度提高能源利用率及炉温的均匀性，因此可以显著提高热处理质量。，么采用内置式燃烧室，即将燃烧室（排烟通道）置于炉墙内，既方便喷口的布置，有利于燃烧组织，又可使空气、煤气管道简化，炉子外形整洁，同时可减少炉体的散热，提高工业炉的热效率。因为空、煤气预热温度超过1000C，燃烧机理发生很大变化，燃烧反应自发进行，空、煤气不存在预混过程，因此从根本上避免了爆炸的可能性。换向系统是为实现换向式燃烧所特殊设计的，一套换向系统可实现空、煤、烟气的同步换向，占地面积小，换向系统稳定可靠。由寻3.3采用球形蓄热体，综合技术指标好蓄热体也是蓄热式热回收/燃烧技术中的关键材料。它要求蓄热体具有比热大，高温强度好，抗氧化抗渣性强。目前业内多使用的主要有两种：蜂窝体和陶瓷球。蜂窝体单位体积比表面积高，导热性好，其热工性能优良，但因制造困难成品率低而价格昂贵，且因烟气含尘量高易堵塞，单位体积质量小，蓄热量小，必须靠频繁换向方能工作，所以综合多方面因素，本系统所用的蓄热体采用陶瓷球，球状蓄热体的比表面积240m2/m3.众多的小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈的紊流，有效地冲破了蓄热体表面的附面层，又由于球径很小，传热半径小、热阻小、密度高、导热性好，加之换向系统设计独特，故可实现频繁且快速的换向。因此，蓄热体可利用2030次/h，高温烟气流经蓄热体床层后内便可将烟气降至130C左右排放。常温煤气和空气流经蓄热体在相同路径内即可分别预热到仅比烟气温度低100C左右，温度效率高达90%以上。因蓄热体体积十分小巧，加之小球床的流通能力强，即使积灰后阻力增加也不影响热换指标。陶瓷小球的更换、清洗非常方便，并可重复使用。生寻3.4氧化烧损低减少了Nx的排放，降低氧化烧损在高温预热条件下形成的火焰特性与传统燃烧火焰迥然不同，后者是静态火焰并有局部高温区；前者则产生于均匀高温的反应，不具有静态的火焰，峰值火焰温度下降，整个炉内温度分布均匀，这一特殊性能有效地减少Nx的排放。在低空气消耗系数下便可以实现完全燃烧，煤气喷口靠近钢坯表面，在钢坯表面形成还原性气氛，有利于减少钢坯氧化烧损。

　　4结论高效蓄热式工业炉将蓄热式热回收和换向式燃烧系统与炉子结合于一体，排烟温度低于130C，*大程度上实现高产、优质、低耗、节约能源和保护环境。高效蓄热工业炉技术具有大幅度节能、减少气体排放的特点，大幅度减少高炉煤气放散，显著减少大气污染，改造投资费用回收期少于6个月；无需常规工业炉所必须的烧嘴、换热器、烟道及烟囱，占地面积小，炉体简洁，运行及维护费用低，操作环境好。