纯高炉煤气蓄热式燃烧技术在优特钢加热炉上的应用

蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用一、引言蓄热式燃烧技术自20世纪90年代从国外引进到国内，被广泛应用于钢铁行业，特别是在轧钢加热炉的应用上，通过不断消化吸收和创新改进，在节能减排方面取得了突出的成效。

高炉煤气作为高炉炼铁的副产品，由于热值低，常规情况下不能形成稳定燃烧，大量多余的高炉煤气不得不直接放散，造成了大气污染和能源浪费。

通过蓄热式燃烧技术的应用，将高炉煤气、助燃空气双蓄热后，能使高炉煤气及空气达到1000℃的高温，从而形成良好的燃烧效果。

该技术在轧钢加热炉上的应用取得了显著效果，将原先放散的高炉煤气变废为宝，降低了钢铁企业的整体能耗，减少了大气污染。

本文结合加热炉的设计工作实际，从烧嘴结构形式、火焰组织、换向阀优化布置等方面，探讨蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用。

二、概况大冶某钢铁公司有一台高炉煤气双蓄热式加热炉，由我公司设计建造，于2019年元月建成投产，采用高炉煤气作为燃料，低热值为850×4.18kJ/Nm3，设计产能为120t/h（冷坯），主要钢种有10#，20#，45#，40Cr，Q345B，27SiMn，37Mn5等，钢坯规格主要有：150×150×7000—9000mm、180×220×7000—9000mm。

钢坯出炉温度为1200℃，单位热耗：≤1.3 GJ/t，氧化烧损：≤1％。

在设计中，我们采用的炉型为高炉煤气、空气双蓄热步进式加热炉，进出料方式为侧进侧出，单排布料，炉底水管冷却方式为汽化冷却，炉底步进机构由液压驱动，燃烧控制方式采用了先进的全分散脉冲燃烧控制技术。

三、蓄热式烧嘴的结构形式蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术核心设备，主要由喷嘴、蓄热室、气室组成。

喷嘴是燃气和助燃空气喷入炉内的通道，也是烟气被吸入蓄热室的入口。

蓄热室内安装有挡砖和蜂窝体，挡砖为多孔的刚玉质砖，安装在靠近喷嘴的前端，对蜂窝体起到稳定和保护的作用。

蜂窝体一般采用刚玉莫来石质材料制成，其比表面积大，是蓄热小球的3-4倍，换热效率高，结构紧凑，受到越来越多用户的青睐和选择。

17Metallurgical smelting冶金冶炼蓄热式燃烧在轧钢加热炉上的应用王兆云（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）摘 要：蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的使用历史，主要原理技术，烧嘴形式，以及优缺点，针对冶金联合企业轧钢加热炉不同的煤气供应，提出了节能降耗的方法和建议。

关键词：蓄热式燃烧技术；加热炉；控制；节能中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0017-2 收稿日期：2021-01作者简介：王兆云，女，生于1971年，汉族，江苏南京人，本科，高级工程师，研究方向：工程管理。

蓄热式燃烧技术是采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，排烟温度可降到200℃以下，可将助燃介质或气体燃料预热到1100℃左右，形成与传统火焰不同的新型火焰类型，并通过换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀的一种节能技术。

高炉炼铁产生的高炉煤气由于热值低（一般为3344~4180千焦/标米），燃点大于700℃，由于其很难被利用，高炉煤气一直被当作废气，直接排放到大气中或燃烧放散掉（对环境产生了很大的影响和污染），在20世纪90年代以来，国内冶金行业的蓬勃发展，钢铁产能不断扩大，而伴随着能源价格的不断上涨，随着蓄热式燃烧技术的引入，国内很多钢铁企业对高炉煤气产生了兴趣，慢慢将高炉煤气变废为宝，加以利用，以高炉煤气双蓄热式轧钢加热炉为代表的应用成为当时的一股潮流，由于蓄热式燃烧技术突出的节能效果，后来慢慢从对低热值高炉煤气的利用，逐渐发展为对高热值的混合煤气的利用，直到21世纪，蓄热式燃烧技术在冶金行业的应用才开始慢慢降温，目前蓄热式燃烧轧钢加热炉上的应用，主要以低热值的高炉煤气为主。

蓄热式燃烧技术主要核心技术即蓄热式烧嘴和换向阀控制，蓄热式烧嘴是以陶瓷蜂窝体，或陶瓷小球为蓄热体对烟气余热进行高效回收，将助燃空气或煤气预热到1100℃左右，同时具有对煤气和助燃空气的供入、着火、燃烧以及组织火焰等功能的一种燃烧装置。

浅议高炉煤气在高效蓄热式加热炉的应用摘要：在钢铁产业中，对于低热值的高炉煤气进行最大程度的利用是一项难点工作，通过引进高效蓄热式加热炉就能够实现。

基于此，本文分析了高炉煤气的特性以及高效蓄热式加热炉的特点，阐述了高效蓄热式加热炉的应用效果，探究了实际使用中存在的问题及优化策略。

关键词：高炉煤气；蓄热式加热炉；蓄热式燃烧技术引言：我国是一个钢铁生产大国，粗钢、生铁、焦炭的产量都在世界的前列。

由于我国钢铁及钢铁产品的产量较高，所消耗的能源也相对较大。

在现阶段我国的钢铁产业中，随着加热炉废气排走的热量达到了燃料供热量的50%-70%，节能率一般在15%-20%左右，在这样的情况下，仍有30%-50%的热量会被浪费。

所以，对低热值的炼铁高炉煤气进行充分的利用，降低钢铁产业的能耗与成本，成为了行业以及相关工作人员关注的重点。

高炉煤气的特性分析高炉煤气是炼铁过程中产生的一种副产品，主要的成分包括CH4、H2、N2、CO2、CO等等。

其中，N2所占的体积分数最大，约为55%；CO的体积分数约为25%；CO2的体积分数约为15%，而CH4和H2在高炉煤气中的含量相对较小。

基于这样的成分特性，使得高炉煤气的热值相对较低。

影响高炉煤气热值和成分的因素主要有三种：高炉所使用的燃料、冶炼钢铁的工艺、所炼的生铁品种。

一般来说，在进行钢铁的冶炼时，产生的低热值在2850-3200KJ/m3左右；当进行冶炼铸造铁的过程中，产生的低热值在3550-4200KJ/m3左右。

现阶段，我国在进行炼铁生产时普遍使用的工艺特性为高风温、大容积、高冶炼强度、高喷煤粉量。

这中生产工艺虽然有效的提升了生产率，同时也降低了钢铁生产过程中的能耗，但是，这种生产方式使得高炉煤气的热值降低，提升了回收利用的难度。

在高炉煤气中，N2以及CO2的含量较大，且这气体并不参与燃烧反应，不能生成热量。

同时，N2以及CO2还会高炉煤气燃烧过程中产生的热量进行大量的吸收，所以，高炉煤气的理论燃烧温度较低，普遍在1400-1500℃左右。

节能降耗技术在蓄热式加热炉中的应用与研究1、前言莱钢特殊钢小型成材车间原加热炉是推钢两段式无水冷滑轨燃煤气加热炉，以焦炉煤气作为燃料，采用平焰式炉顶烧嘴，炉底面积18.3×2.4=44m2。

设计最高产量15t/h,加热原料主要是：602～752×2000mm方坯。

加热钢种有碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢等。

随着车间的半连轧改造，产能不断增加，现加热能力已严重不足，直接制约了生产。

加热质量也需进一步提高。

为此，2001年月，加热炉易地改造为单蓄热式加热炉，采用高温空气燃烧技术对加热炉进行了节能技术改造，可直接加热150×180mm连铸坯，由二火成材变为一火成材。

1确定蓄热方式对于采用单蓄热方式还是双蓄热方式，主要从合金钢加热工艺的特殊性和从生产运行的特性来考虑。

从合金钢加热工艺的特殊性分析，合金钢要求低温慢速加热和高温快速加热相结合，这样就要求有充足的低温段（小于700℃），采用单蓄热方式，留设一部分预热段，可利用1/3的排放烟气进行钢坯的预热，形成一部分温度梯度，若采用双蓄热加热方式，加热炉各段都要布置烧嘴，低温段的蓄热式烧嘴易造成在不稳定燃烧区工作。

从生产运行的特性来看是满负荷运行率较低（60%左右），规格品种多、批量小；轴承钢连铸坯要求高温加热扩散等工艺。

大多数工况都是在中低负荷运行。

双蓄热加热炉，在混合煤气蓄热运行中，每换向一次（烧嘴式蓄热换向为每1～2分钟一次）就有4～6 m3的煤气损失，在此情况下，双蓄热加热炉低负荷运行和蓄热高热值煤气的节能效果就会降低。

针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，决定采用烧嘴式单蓄热加热炉。

3 技术方案加热炉异地改造后为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉。

主要数据如下：①加热能力：最大45t/h。

②有效炉底强度：600Kg/m2·h。

③有效炉底尺寸：3.248×25.218＝82m2。

④预热空气温度：900-1050℃。

高炉煤气品质及压力对蓄热式推钢炉运行的重要性文章介绍了高炉煤气品质及压力在蓄热式推钢炉中的重要性，以及高炉煤气品质及压力会影响加热炉的哪些方面。

标签：高炉煤气；推钢炉；蓄热式1 前言蓄热式加热炉是利用蓄热式燃烧技术，实现高温低氧燃烧的加热炉，它具有高效余热回收、高温预热空、煤气及低NOx排放等优点。

在蓄热式燃烧系统中煤气是非常重要的一个组成部分，煤气品质的优劣以及压力的稳定性对加热炉的正常生产有着至关重要的作用。

2 工程概况我公司对某钢厂推钢炉进行改造，将原用高焦混合煤气常规燃烧的推钢式加热炉改为燃高炉煤气的双蓄热推钢式加热炉。

改造后的加热炉基本参数见表1。

表1该加热炉经过改造投产后正常运行5个月停炉时发现炉内氧化铁皮量较大，蓄热式烧嘴内的蜂窝体孔洞有被熔融物堵塞的现象，同时炉压波动较大。

经过多次更换蜂窝体以及加强空燃比控制调节等手段都没有很好的改善炉况，后经技术人员在现场跟踪加热炉生产一段时间发现该加热炉煤气总管压力波动非常大，煤气管网没有净化措施，从高炉出来后直接进入用户使用。

针对该加热炉较有代表性的正常生产一小时进行记录发现：加热炉煤气压力最低值为3500pa，最高值为12500pa，煤气压力波动在这个范围内很频繁。

炉膛压力最低的时候为-80pa，最高的时候已经超出了元件检测的最大范围。

这两个指标在短短的一个小时内就如此频繁波动，而且波动幅度非常巨大。

3 原因分析针对以上现象，分析煤气品质及压力波动对推钢式加热炉有以下影响：①对钢坯氧化烧损的影响煤气压力频繁波动，会导致各段加热炉调节阀为了满足预设的空燃比而频繁调节，同时调节阀的开合有个时间滞后性，在频繁波动的煤气压力下很难保证能将空燃比按照设计值进行控制，当空气量大于煤气需要时，炉内会有多余的高温空气存在，钢坯表面与这些富余的空气接触会发生氧化，长时间有富余空气存在于炉内时，炉内的钢坯氧化铁皮会急剧增多。

推钢式加热炉每次推钢机都会推动整炉钢在炉内向出料侧前进，钢坯在炉底水管上的震动大表面的氧化铁皮在震动的过程中会剥落，钢坯新的表层会和富余的空气接触形成新的氧化，多次恶性循环会导致炉内的氧化铁皮剧增。

管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要：当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉，与其他类型加热炉相比，三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀，温度可控，余热可回收，废气排放量低、燃料选择面广等优点，适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料，并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料，既保证了加热质量，有效降低钢坯的氧化烧损，又实现了节能减排，降本创效，受到了国内许多钢厂的青睐。

本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理，并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。

蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益，更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。

关键词：蓄热式加热炉；蓄热燃烧；蓄热体；技术应用；节能；环保；操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年，生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等，为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳，河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉，自投产以来，本加热炉生产运行安全稳定，有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气，加热质量指标优良，生产运行成本低，节能环保，但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题，这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。

下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。

2 蓄热式加热炉首先，对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍，蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。

实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。

高炉煤气双蓄热技术如何解决特钢的缓慢升温问题李恒闽1王均2谢善清21 石家庄钢铁有限责任公司设计所2 北京神雾热能技术摘要：本文论述了特钢生产中缓慢升温的问题和对设备改造的专门要求，对提出的几种方案进行了比较和讨论。

关键词：高炉煤气；双蓄热技术；专门钢；缓慢升温1 前言特钢中有大多的钢种对低温段的升温速度都专门敏锐，有些钢种对脱碳的程度也有专门严格的要求。

对脱碳的操纵要紧是在950～1150℃温度之间进行的，因此任何煤气种类的蓄热式燃烧技术遇到的问题差不多上一样的，而且由于高的燃烧温度和横向烟气流淌方向，使得蓄热式加热炉较传统的燃烧工艺更能较好的解决脱碳问题，因此在此对这一问题不做讨论。

以下要紧讨论特钢中部分钢种要求的缓慢升温问题对高炉煤气双蓄热燃烧工艺提出的挑战。

我们明白，高炉煤气由于热值较低（而且越来越低）存在着低温燃烧不稳固问题，大多的实践证明，当环境温度低于750℃时高炉煤气不能自燃，当环境温度低于600℃以下时，已燃烧的高炉煤气甚至会显现自熄现象而造成危险事故。

而部分对升温有要求的钢种要求在550℃以下时缓慢升温，而对应的一样都要求进炉炉温不能超过700℃，钢坯的断面越大要求的升温速度越低，入炉炉温也越低。

这就造成了一个问题，近年来已得到广泛应用的高炉煤气双蓄热式加热炉因烟气被全部利用使得无富余烟气流向炉尾，因此关于预热段就没有保留无烧嘴区的必要了，因此新建的该类加热炉都以炉子短，炉底强度大而著称，连炉尾的温度大都在1000℃以上，整个加热炉在炉型上看起来确实是一个室式炉子。

如此的入炉温度明显不能满足特钢的加热工艺需要，而假如硬是把炉尾加一个低温段使炉温低于800℃，则就会遭到不稳固燃烧问题，专门是在因为换向而频繁断火的专门燃烧方式下其危险性就更为严峻。

因此，如何解决高炉煤气双蓄热技术与特钢加热工艺之间的矛盾，是一个亟待解决的问题。

2 方案探讨目前广泛存在着如此的一些解决方法或理论它们都有一定的道理，但也都存在有一些不足之处。