蓄热式加热炉热平衡计算及节能技术的研究

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。

蓄热式铝熔炼炉理论热平衡计算及节能分析桂冠冠;陈镇江【摘要】详细分析了某蓄热式铝熔炼炉理论热平衡,了解了整个熔炉系统的各项热损失,为提高铝熔炼炉能源利用率、减少热损失提出了工艺操作和设备结构方面的改进建议.【期刊名称】《有色冶金节能》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】4页(P24-27)【关键词】蓄热式燃烧;铝熔炼炉;理论热平衡;热损失【作者】桂冠冠;陈镇江【作者单位】湖北君邦环境技术有限责任公司,湖北武汉430000;湖北君邦环境技术有限责任公司,湖北武汉430000【正文语种】中文【中图分类】TF821.06某铝液直供项目采用的铝熔炼炉为反射炉，采用的燃料为天然气。

通过对该项目采用的蓄热式铝熔炼炉进行理论热平衡计算，了解整个熔炉系统的各项热损失，找出节能途径，为提高铝熔炼炉能源利用率提出工艺操作和设备结构方面的改进建议。

该项目选用矩形倾动式熔炼炉，容量为18 t。

将经分选过的回炉铝材通过自动加料机投入炉内熔化。

铝液温度控制在720 ℃左右，熔炼时间为5 h左右。

选择反射炉是因为反射炉能够保持炉内的还原性气氛，减少合金的吸气和氧化作用。

熔炼炉额定容量为18 t，实际入炉料按16 t计算，则熔炼炉物料平衡见表1。

为了简化计算，铝原料(纯铝锭、回收铝锭、回收料)的固态比热容均按下式计算：Cl=a+bt，其中a=0.94，b=2.96×10-3(固态铝比热容公式) [1]；根据相关资料铝原料熔化温度取660 ℃，溶解热为398 kJ/kg，液态比热容为1.176 kJ/kg·℃，铝原料燃烧热为30 481 kJ/kg。

熔炼炉铝液出炉温度为720 ℃，铝液烧损率取0.3%[2]。

由公式：式中：Q——吸、放热量，kJ;C——物质比热容，kJ/(kg·K);M——物质质量，kg;Δt——物质初、终态温度差，K。

计算得1 kg铝原料从0 ℃加热至20 ℃吸热量为Q1=19.392 kJ/kg、1 kg铝原料从0 ℃加热至660 ℃吸热量为Q2=1 265.088 kJ/kg。

降低蓄热式加热炉燃耗的研究与应用摘要随着加热技术的不断发展，蓄热式加热炉在轧钢工序中得到越来越广泛的应用，其采用烧嘴换向脉冲燃烧控制方法，各烧嘴蓄热体在排烟过程中吸收的烟气显热在燃烧过程中对助燃空气/煤氣进行高温预热。

双蓄热式加热炉则是通过对助燃空气、煤气的双预热，成功将低热值的高炉煤气作为轧钢加热炉的燃料。

与传统加热炉相比，蓄热式加热炉的燃烧供热方式、烟气排放方式有很大不同，具有高效、节能、环保等优点，可有效降低轧钢成本。

关键词蓄热式加热炉；炉压控制；节能技术前言20世纪90年代，有关人员在新型蓄热式技术的基础上，研发了高温空气燃烧技术（HTAC）。

研究发现，在助燃空气高温条件下，燃料可以在低氧气氛中进行点火和燃烧，而且空气预热温度越高，能维持稳定燃烧的最低氧浓度也越低，当空气预热温度达1000℃时，含氧2%即可燃烧。

实验结果还表明：高温低氧气氛能在很大程度上增大火焰体积，从而使最高火焰燃烧温度趋于降低并使炉膛整体火焰的温度趋于均匀化。

1 加热炉存在的问题1.1 炉体漏风乳钢加热炉在运行过程中，为了使燃料燃烧充分，送往加热炉的实际空气供给量往往大于理论所需空气量，即过剩空气系数大于1。

但是实际空气供给量并非越多越好，过剩空气系数的大小对加热炉能耗有着非常大的影响当过剩空气系数大于1时，烟气中的燃烧产物量也会随着过剩空气系数的增加而增加。

在燃料释放的热量一定的情况下，炉内烟气温度下降，烟气传给钢还的热量减少，从而使得燃料消耗增加。

其次，加热炉传热减小，烟气带走的热损失增加，从而燃耗升高。

再次，过剩空气系数增加使得加热炉燃烧产物中H原子气体如CO2、比O等增加，这些H原子气体的增加降低了炉气黑度，导致炉子的辐射能力下降，从而燃耗升高。

1.2 装钢温度对能耗的影响提高钢坯的装钢温度和热装率，是降低轧钢加热炉能耗的重要方法之一。

钢坯的入炉温度越高，所需的加热时间越短，钢坯加热所需的总能量越低，相关研究表明：装钢温度每提高10℃，能耗降低1.5kg/tce。

钢坯步进蓄热式加热炉的节能降耗潜力评估钢铁行业是许多国家的重要基础产业，但其生产过程也是能源消耗较大的行业之一。

如何在保证钢铁生产效率的同时实现节能降耗是亟待解决的问题。

在这方面，钢坯步进蓄热式加热炉被认为具有较高的节能潜力。

本文将对钢坯步进蓄热式加热炉的节能降耗潜力进行评估。

1. 背景介绍钢铁行业是典型的高能耗和高碳排放行业，其主要能源消耗在炼铁过程中。

当前，传统的钢铁生产方式在加热炉的设计和操作上存在一定的能源浪费现象。

因此，对于加热炉的节能改造成为提高钢铁行业能源利用率的重要手段之一。

2. 钢坯步进蓄热式加热炉的原理钢坯步进蓄热式加热炉是一种利用燃料气体或液体燃料产生火焰将钢坯加热的设备。

其工作原理是通过将钢坯分成多段进行加热，每段之间通过步进式的方式依次加热，同时在加热过程中对于未加热部分进行蓄热。

这种加热方式可以减少能源的浪费，提高加热效率。

3. 节能降耗潜力评估方法为了评估钢坯步进蓄热式加热炉的节能降耗潜力，我们需要从多个方面进行分析。

首先，通过对比传统的加热方式和钢坯步进蓄热式加热炉，计算其在能源利用上的差异。

可以采用能量平衡的方法，对两种加热方式在钢坯加热过程中所消耗的能量进行比较。

同时，还可以结合实际生产数据，计算钢坯步进蓄热式加热炉在实际生产中的节能效果。

其次，需要考虑钢坯步进蓄热式加热炉在实际应用中的操作性能和稳定性。

应对加热炉进行性能测试，包括加热速度、温度控制精度、燃烧效率等方面的指标进行评估。

同时，还需要考虑设备的投资和运维成本，对比其与传统加热方式的经济性。

最后，需要考虑钢坯步进蓄热式加热炉的可行性和可持续性。

这包括对设备的适应性、技术可行性、环境影响等因素的评估。

需要考虑该技术在不同工况下的适用性，以及对环境的潜在影响，如废气排放、能源消耗等。

4. 评估结果与建议通过对钢坯步进蓄热式加热炉的节能降耗潜力进行评估，可以发现该技术在提高加热效率、降低能源消耗方面具有一定的优势。

钢铁行业蓄热式工业炉窑和钢包烘烤系统热平衡测试与计算方法1范围本文件规定了钢铁行业蓄热式工业炉窑和钢包烘烤系统热平衡测试的术语和定义、热平衡测试与基准、测试的准备、测试步骤、测试内容及方法、计算方法。

本文件适用于钢铁行业使用气体燃料连续生产的蓄热式工业炉窑和钢包烘烤系统热平衡测试与计算。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

YB/T4209钢铁行业蓄热式燃烧技术规范YB/T4773钢坯氧化烧损的测定和计算方法3术语和定义YB/T4209和YB/T4773界定的术语和定义及下列术语和定义适用于本文件。

3.1气体预热温度gas/air preheat temperature供热过程中，气体流经蓄热体的温度。

3.2蓄热室排烟温度regenerator exhaust smoke temperature排烟过程中，烟气流经蓄热体的温度。

4热平衡测试与计算基准4.1基准温度采用环境平均温度，即窑车间内蓄热式工业炉距离炉墙外1m处或钢包烘烤器1m处的环境平均温度。

4.2燃料发热量采用湿煤气的收到基低（位）发热量。

4.3热平衡测试范围钢包烘烤系统热平衡的测试与计算，包括烘烤器、空气管路、煤气管路、排烟管道及被烘烤的钢包。

4.4热平衡测试时根据测试要求，做工业炉窑全炉（包括蓄热回收装置）或（和）炉膛热平衡的测试与计算。

蓄热式间对于工业炉窑，在入炉物料品种及规格不变、炉子工况稳定的情况下连续测定。

热平衡测定限定在8小时内完成，测定次数不能少于2次，每次为1小时。

其中温度、压力、流量等参数的测定每小时不少于4次，然后取平均值。

对于钢包烘烤系统，热平衡测试的时间应与钢包烘烤的时间相一致，测试应在烘烤器工作稳定的情况下连续测试。

温度、流量、压力等参数的测试不少于4次，然后取平均值。

4.5热平衡计算单位以每小时消耗的热量为计算单位，即kJ/h 。

高 新 技 术1 科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 现代科技不断发展、工业生产不断进步及市场竞争的日益激烈,对加热炉的工艺性能要求越来越高,燃料节约率高、能源利用性好以及环保节能成为加热炉高效发展的主要性能指标。

我公司设计生产的加热炉中,蓄热式高效换热燃烧技术得到了很好的发展和利用,新型内插式和外拉式等蓄热式烧嘴的研究使用更大大提高了加热炉的节能效益。

1 蓄热式高效换热燃烧技术1.1蓄热高效换热燃烧技术工作原理全新型蓄热式高效换热燃烧技术是利用蓄热室换热原理,使低温空气从鼓风机通过空气管道由换向系统进入蓄热室(或蓄热烧嘴)进行蓄热,预热的高温空气通过蓄热体进入炉内与燃气混合燃烧;与此同时燃烧产生的烟气流经另一个配对的蓄热室(或蓄热烧嘴),此时蓄热体储存热能,降低烟温至低于150℃左右,低温烟气流经换向系统借助引风机的作用排出。

这个过程中换向装置以一定频率进行切换(30～200s),使得成对的蓄热室(或蓄热烧嘴)处于蓄热和放热的交换工作状态,进而节约能源,降低污染物的排放。

1.2我国蓄热高效换热燃烧技术的发展在我国,加热炉使用的燃料多为低热值燃料(如高炉煤气),这样就出现了大量的高炉煤气被放散的现象,能源损失严重。

80年代中后期,我国热工科研人员开始研究蓄热换热燃烧技术,结合我国工业生产实际情况,着力进行陶瓷小球蓄热体燃烧技术的研究和应用,同时结合此项技术在国际上应用产生的不足开发研究成适合我国加热炉独具特色的蓄热式换热燃烧技术。

国内经济飞速发展,而在经济发展中工业产业占有重要的地位,节能环保又逐渐成为工业领域的重要课题。

国内多家公司纷纷开展蓄热式燃烧技术的研究和推广应用,成功研制了新型节能蓄热燃烧器并加强了换向系统自动化控制水平。

此外,蓄热式加热炉通常采用的加热方式有空气单蓄热和空煤气双蓄热两种,我国的热工工艺人员更在加热炉上研发使用了常规和双蓄热组合式的燃烧技术,并在某钢厂的生产实践中取得了良好的节能效果。

蓄热式加热炉的节能优化与改进[摘要]针对特殊钢厂小型车间加热炉煤气消耗较高的问题，制定了一系列措施，通过现场实践证明，措施可行，达到了节能降耗的目的。

[关键词]节能蓄热式加热炉合金钢加热工艺中图分类号：tg333.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）14-0288-011 前言轧钢工序的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75～80%。

目前，我国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。

莱钢特殊钢厂小型成材车间加热炉为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉，随着轧线改造和产能的不断提高，加热炉加热能力已不能满足轧线生产需要，待温时间多，换辊频繁，煤气消耗高。

为进一步降低燃耗，提高加热炉生产能力，在现有设备基础上对单蓄热加热炉进行节能降耗技术应用，使加热炉生产能力达到60t/h以上，吨钢燃耗降至0.95gj/t以下。

2 加热炉炉体改进蓄热式加热炉采用了节能型蓄热式烧嘴，其配置了蓄热式热交换器，用来预热空气，排烟温度可降到150℃以下，实现大幅度节能。

针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，设计采用烧嘴式单蓄热加热炉。

加热炉异地改造后为单蓄热三段连续式加热炉。

2.1 加热炉结构优化炉体炉墙结构为：308mm高铝质低水泥浇注料+232mm轻质保温砖+80硬硅酸钙绝热板+6mm钢板；吊挂顶炉顶结构为：230mm高铝质低水泥浇注料+120mm轻质浇注料；炉底为：100mm镁砂+272mm一级粘土耐火砖+272mm轻质粘土砖。

滑轨采用汽化冷却方式，两根φ121×20mm纵水管及带有t型水管支撑的8根φ133×20mm单横水管，为了消除金属滑轨黑印的影响，除采用高70mm的耐热滑块（cr25ni20）外，还设有2.5m多长的实炉底均热段。

钢坯步进蓄热式加热炉的冷却效果与节能技术研究随着工业化的快速发展，钢铁工业成为现代经济发展的关键支柱之一。

而生产高质量钢材的加热和冷却过程对于钢铁工业来说具有重要意义。

本文将重点探讨钢坯步进蓄热式加热炉的冷却效果和节能技术的研究。

钢坯步进蓄热式加热炉是一种常用于钢坯加热的设备。

它的主要原理是通过将钢坯加热至所需温度并保持一定时间，然后通过冷却措施使钢坯达到所需温度。

而冷却过程对于钢材性能的控制和提高具有重要意义。

首先，冷却效果对钢材性能具有显著影响。

冷却速度的控制可以改变钢材的晶粒尺寸和组织结构，从而影响其力学性能和耐磨性能等。

此外，冷却过程中的温度控制可以避免产生过硬或过软的组织结构，从而保证钢材的质量和可靠性。

其次，钢坯步进蓄热式加热炉的冷却效果与节能技术密切相关。

冷却过程中的能源利用效率直接影响到生产成本和环境保护。

因此，研究冷却过程的节能技术在实践中具有重要意义。

为了提高钢坯步进蓄热式加热炉的冷却效果和节能技术，我们可以采取以下措施：首先，优化冷却介质的选择和使用。

选择合适的冷却介质可以提高冷却效果和节能性能。

同时，合理使用冷却介质可以减少二氧化碳和废气的排放，从而减少对环境的污染。

其次，改进冷却系统的设计和操作。

通过对冷却系统的结构和参数进行优化，可以提高冷却效果和节能性能。

例如，采用高效换热器和循环水系统可以实现热能的回收和再利用，从而提高能源利用率。

此外，引入先进的自动控制技术和智能化设备也是改进冷却效果和节能技术的重要手段。

通过自动控制系统的精确调节和优化，可以实现钢坯冷却过程的精确控制和能耗的最小化。

而智能化设备的使用可以提高生产效率和生产质量，并减少能源消耗。

另外，针对冷却效果和节能技术的研究还可以从以下几个方面展开：一是研究冷却过程中的热力学和传热特性。

通过模拟和实验研究，深入理解冷却过程中的热力学和传热特性对于优化冷却效果和节能技术具有重要意义。

同时，还可以探索新型冷却介质和换热方式，以提高冷却效果和节能性能。

钢铁行业蓄热式工业炉窑热平衡测试与计算
方法
钢铁行业蓄热式工业炉窑热平衡测试与计算方法是一种关键的技术，它可以帮助钢铁行业的生产过程更加高效和可靠。

这种热平衡测
试方法能够检测工业炉窑中热量的平衡，以及对燃料的使用情况进行
计算。

在进行热平衡测试时，需要将炉膛中的温度、热辐射和火焰气流
等各种参数进行测试和分析，从而确定炉窑的热平衡情况和燃烧效率。

这项技术的主要流程包括数据采集、数据处理和计算，通过这些步骤
可以获取可靠的热平衡数据以及燃烧效率等参数。

同时，该技术还具有很高的自动化水平，可以实现全面自动化的
数据采集和处理，大大提高了测试的精度和效率，减少了人为误差的
发生。

这项技术的使用，能够帮助钢铁行业的企业节约能源成本，提
高生产效率，同时还能够改善环境保护的工作。

总而言之，钢铁行业蓄热式工业炉窑热平衡测试与计算方法是一
项非常重要的技术，它能够为钢铁行业的企业提供可靠的数据和有效
的解决方案，帮助行业实现更高效的生产和更加可持续的发展。