蓄热式钢包烘烤技术2005-6-20

专利名称：蓄热式钢包烘烤器蓄热装置专利类型：实用新型专利
发明人：桂其林,赵升智,王英均
申请号：CN03254564.9
申请日：20030623
公开号：CN2640661Y
公开日：
20040915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种蓄热式钢包烘烤器蓄热装置。

属于冶金钢包烘烤装置，具体来说属于一种蓄热式钢包烘烤器用蓄热装置。

蓄热式钢包烘烤器蓄热装置主要由壳体、蓄热体、气体通道、耐火材料组成，蓄热体和气体通道设置在壳体内，耐火材料包裹在蓄热体和气体通道周围，蓄热体放置于蓄热体支撑结构上，其上端与高温通道相接，其下端与低温通道相接，高温通道的高温空气出口与烘烤器上的烧嘴相接。

所述的蓄热体为蜂窝状蓄热体。

所述的壳体上方设置有检查和更换蓄热体用的盖子。

本实用新型结构简单合理，实施容易。

保证了蓄热体及其支撑结构的长寿，节约了生产成本。

也缩短了生产准备的时间。

本实用新型可以和各种烧嘴相配套应用。

申请人：武汉市人越热工技术产品有限公司,宝山钢铁股份有限公司
地址：430081 湖北省武汉市青山区和平大道1068号武汉安全环保研究院内
国籍：CN
代理机构：武汉楚天专利事务所
代理人：石坚
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蓄热式钢包烘烤器原理蓄热式钢包烘烤器原理介绍•蓄热式钢包烘烤器是一种常用于面包、蛋糕等烘焙食品的设备。

•该烘烤器以蓄热体为核心，通过加热蓄热体来传递热量，使食品得以均匀加热并达到理想的烘焙效果。

蓄热体的作用蓄热式钢包烘烤器中的蓄热体是关键组件之一，其作用如下： 1. 储存热量：蓄热体具有较高的热容量，可以吸收并储存大量热能。

2. 释放热量：当蓄热体被加热后，其会释放储存的热能，使周围环境温度升高。

3. 保持温度稳定性：蓄热体的存在可以缓冲烘烤室温度的波动，使其更加稳定。

工作原理蓄热式钢包烘烤器的工作原理主要包括以下几个步骤：1.加热蓄热体：启动烘烤器后，热源开始加热蓄热体。

–蓄热体通常由具有良好导热性能的材料制成，如陶瓷、石墨等。

–通过电加热丝或燃气灯等方式加热蓄热体。

2.吸热过程：蓄热体吸收热量并逐渐升温。

–蓄热体具有较高的热容量，可以存储大量热能。

–吸热过程中，蓄热体表面温度逐渐升高，同时将热量传递给周围环境。

3.烘焙食品：当蓄热体达到设定温度后，烘烤室内的食品开始受热。

蓄热体释放的热量温度均匀，确保食品在烘焙过程中受热均匀。

4.保温过程：一旦蓄热体释放热量完成，烘烤器进入保温状态。

–蓄热体的热量使烤箱保持一定的温度，保持食品的热度。

–保温过程中，烤箱内温度的波动较小，有利于烘焙效果的一致性。

优势与应用蓄热式钢包烘烤器具有以下优势： - 高效节能：蓄热体具有良好的热容量和导热性能，可以提高热能的利用效率，并减少能源消耗。

- 烘烤均匀：蓄热体释放的热量温度均匀，使得食品在烘焙过程中受热均匀，避免出现焦糊和生熟不均的情况。

- 温度稳定：蓄热体的存在使得烘烤室内温度波动较小，有利于烘焙食品的一致性。

蓄热式钢包烘烤器广泛应用于面包店、烘焙工厂、酒店和家庭等场所，以满足人们对美味烘焙食品的需求。

结语通过蓄热体的加热和释放，蓄热式钢包烘烤器实现了对食品的均匀加热和保持温度的功能。

其高效节能、烘烤均匀、温度稳定等特点使其成为烘焙领域中不可或缺的设备。

蓄热式钢包烘烤器原理蓄热式钢包烘烤器是一种常见的工业烘烤设备，其原理是利用钢包的蓄热能力来实现物料的加热和干燥。

钢包烘烤器通常由烘烤腔、加热元件、控制系统等部分组成。

下面将详细介绍蓄热式钢包烘烤器的工作原理与应用。

蓄热式钢包烘烤器的原理基于物料与热媒之间的热交换过程。

热媒一般采用热水、蒸汽等介质，通过加热元件传导热能到钢包内，使钢包内的物料得到加热。

物料在钢包内进行烘烤过程中，会释放出大量的水分和挥发物，而热媒通过与物料接触，将其吸收，并带走。

这样循环往复，使物料逐渐干燥。

蓄热式钢包烘烤器的烘烤腔通常由内外两层构成，内层为钢包，外层为保温层。

钢包的材质通常选择具有良好导热性能的金属材料，如不锈钢。

钢包内部有一定的容积，可以容纳一定量的物料。

加热元件通常位于钢包的外侧，以充分利用钢包的蓄热能力。

加热元件可以是电加热管、燃气燃烧器等，通过加热元件向钢包传导热能，使钢包内的物料加热。

控制系统是蓄热式钢包烘烤器的重要组成部分，用于实现对加热温度、烘烤时间等参数的控制。

控制系统通常包括温度传感器、控制器和执行器等。

温度传感器用于实时监测钢包内的温度，将温度信号传送给控制器。

控制器根据设定的加热温度和烘烤时间，通过控制执行器调节加热元件的工作状态，以实现对钢包内温度的控制。

蓄热式钢包烘烤器具有以下优点。

首先，由于钢包具有较大的热容量，可以实现较长时间的持续加热，使物料得到充分的烘烤。

其次，钢包的材质具有良好的导热性能，可以实现快速的热传导，提高烘烤效率。

此外，蓄热式钢包烘烤器可以根据不同的物料和工艺要求进行灵活的调节和控制，具有较高的适应性和可操作性。

蓄热式钢包烘烤器在许多领域中有广泛的应用。

在食品工业中，蓄热式钢包烘烤器可以用于面包、饼干等烘烤食品的生产过程中，使其具有更好的口感和风味。

在化工工业中，蓄热式钢包烘烤器可以用于颗粒状物料的干燥、烘烤，提高产品质量和生产效率。

在医药工业中，蓄热式钢包烘烤器可以用于药品的干燥、烘烤等工艺过程中，确保药品的质量和安全性。

钢包烘烤器系统的蓄热式改造简要：双预热蓄热式烘烤器采用高温空气燃烧技术实现对空气和燃气的充分双预热，设备安全性能高、稳定性好、维护量小、能源利用率高。

通过这次对重钢二炼钢钢包烘烤器采用双预热蓄热式燃烧技术改造后，取得了良好的经济效益和环境效益。

关键字：钢包蓄热式烘烤改造控制1、前言根据炼钢厂的能源报表进行分析，钢包烘烤器是炼钢厂的能源消耗大户。

钢包烘烤器分类是对烟气余热是否极限回收利用，分为传统直燃式烘烤器、单预热蓄热式烘烤器和双预热蓄热式烘烤器三种类型。

传统直燃式烘烤器对空气和燃气都不预热，这种烘烤器的缺点是能耗大；单预热蓄热式烘烤器对燃气不能预热,蓄热形式落后、安全性能差、稳定性差、维护量大,不利于能源的有效利用和环境保护,不符和国家现在提倡的节能减排与低碳经济理念；双预热蓄热式烘烤器采用高温空气燃烧技术实现对空气和燃气的充分双预热，安全性能高、稳定性好、维护量小、能源利用率高。

近几年国内很多大型钢厂都对钢包烘烤器采用了双预热蓄热式燃烧技术，取得了良好的经济效益。

钢包烘烤是保证钢包质量和影响炼钢车间的生产成本及钢水质量的关键因素。

钢包烘烤的工艺要求严格，这主要表现在：1.1、升温速度，升温速度的变化要求燃烧器有一个较大的调节范围，即很强的负荷调节能力。

1.2、包内温度均匀性，温度均匀性要求火焰有一定的刚性和长度，使其能够达到包底并且有很强的搅动能力。

燃烧器使用该技术不仅可以大量节约能源，而且可以有效提高设备的安全性、稳定性、减少设备维护量，可为宝钢实现安全、高效生产提供有力保障。

在我国这样一个能源相对紧张、环保压力大的钢铁大国，这些设备的节能、高效、清洁利用尤为重要。

传统的燃烧技术因大量的烟气余热得不到有效的回收利用、系统热效率低、能耗高、污染严重等问题已不能满足现代化钢铁工业的可持续发展要求。

具有高效节能和低污染排放特征的高温燃烧技术为我国钢铁行业热工设备实现“高产力、高寿命、高产品质量”和“低能耗、低污染”的所谓“三高二低”的发展方向创造了条件，运用高温燃烧技术对钢铁企业热工设备进行技术改造受到越来越多的重视。

钢包蓄热式烘烤及周转过程温度模拟和优化探究本文探究了钢包蓄热式烘烤及周转过程温度模拟和优化。

起首，分析了钢材烘烤的基本原理和热传导过程，建立了热传导模型。

然后，基于MATLAB软件，对钢包内部和外部的温度场进行了数值模拟，并通过试验验证了模拟结果的准确性。

最后，利用遗传算法对烤炉的优化设计进行了探究，得出了最佳的加热时间和温度，以及最优的环境参数。

优化结果表明，通过对钢包烘烤过程的优化设计，可以显著提高钢材的质量和生产效率。

关键词：钢包烘烤；温度模拟；遗传算法；优化设计；生产效率。

1.引言钢材是现代工业中不行或缺的重要材料，但钢材的质量受许多因素影响，其中之一就是热处理过程。

钢材在热处理过程中需要经过热加工和冷却等多个环节，而钢包烤炉作为热加工的关键环节之一，对钢材的质量和生产效率具有重要影响。

当前，国内外许多钢厂接受钢包蓄热式烤炉，该烤炉具有节能、环保、高效的特点，但在实际生产中也存在一些问题，例如烤炉的加热时间和温度等参数不合理，导致钢材烘烤不充分，影响钢材的质量和生产效率。

因此，本文旨在探究钢包蓄热式烤炉的温度模拟和优化设计，以提高钢材的质量和生产效率。

2.钢包烘烤的基本原理和热传导模型2.1 钢包烘烤的基本原理钢包烤炉是利用燃料和空气进行热交换，将钢包内部的温度提高，加速钢材的烘烤过程。

钢包的温度变化与钢材的质量和生产效率密切相关。

因此，在实际生产中，需要对钢包的温度进行实时监测和控制。

2.2 热传导模型为了建立钢包的温度模型，需要思量钢材的热传导过程。

将钢材看做一个匀称的圆柱体，假设其热传导系数为k，半径为r，长为L，则钢材内部温度的变化可以由下式描述：∂T/∂t = k [(1/r^2) ∂/∂r (r^2 ∂T/∂r) + ∂^2T/∂z^2]其中T是温度，r是径向坐标，z是轴向坐标，t是时间。

该方程描述了热量在钢材内部传递的过程。

3.温度场的数值模拟在本文中，利用MATLAB软件对钢包内部和外部的温度场进行了数值模拟。

蓄热式钢包烘烤技术的应用实践研究论述钢包是钢铁生产工艺流程中的重要组成部分，它不但要负责钢水的运送，还在钢水精炼中发挥巨大的作用。

蓄热式钢包烘烤技术是对传统的钢包烘烤器进行了一定程度的技术改造。

通过对烧嘴、蓄热室和换向阀等设计完成对钢包的烘烤工艺，使得钢包运送钢水的过程中减少漏钢事故并且对于连铸坯的内部质量起到了保护作用。

本文通过解析蓄热式钢包烘烤器的设计特点，对蓄热式钢包烘烤技术的应用进行了初步探究。

对这一技术以后的改良提出了一些见解。

标签：蓄热式；钢包烘烤技术；应用；论述0 前言钢包是运送钢水的钢铁精炼工艺中的重要组成部分，提高钢包烘烤温度对于提升钢包内衬零件使用寿命和连铸拉坯速度都有着积极的影响。

不仅如此，钢包烘烤温度提高还能够消除中心缩孔和中心偏析。

现阶段的钢铁生产工艺中的钢包烘烤技术已经得到了充分发展，从只用一根煤气管插入钢包中烘烤到后来的高速烧嘴烘烤器和自身预热式烘烤器，在现代钢铁生产工艺当中，最为广泛使用的是蓄热式钢包烘烤器的烘烤技术。

这种烘烤技术对于燃料的消耗较少、烘烤的速度较快、烘烤温度较为均匀且污染物的排放含量也相对较低。

是目前最先进的钢包烘烤技术，对现代钢铁生产工艺具有重大意义。

1 蓄热式钢包烘烤的设计关键（1）烧嘴的设计。

为了保证钢包烘烤的火焰完整性和对包底烘烤的温度是否能够传达到位，对于钢包烘烤的火焰有着一定的长度和刚度的硬性要求。

为了使钢包受到的烘烤温度足够均匀，保证火焰具备一定的长度，就必须要使煤气与空气的混合过程加长。

在钢包的有限空间内，如果煤气和空气的混合速度过快，就会使产生的火焰燃烧区域不够集中，使其对钢包烘烤的温度不够均匀。

但如果在有限的钢包空间内，煤气和空气的混合速度过慢又会导致煤气在钢包内无法完成充分燃烧，这样就会在蓄热室的高温度发生“二次燃烧”的现象，尽管这种热量由于被蜂窝体吸收而不会产生浪费和泄漏，但由于烟气温度过高，对蜂窝体的使用寿命产生的极大的影响。

钢包烘烤方案
钢包是盛储钢水的容器，钢水进入钢包后，在传输和浇注过程中要损失大量热量，其中钢包内衬蓄热占据很大一部分热量损失，因此对钢包早使用前必须充分地烘烤升温。

具体烘烤方案如下：
1、旧包烘烤工艺：
前 30 分钟，以缓速加热速度预热钢包，待温度升至 100℃后，以大火烘烤将钢包加热到所需温度要求，并保温 1 小时（冶炼材质为高锰钢时，钢包烘烤温度应达到 800℃以上；冶炼材质为合金钢时，钢包烘烤温度应达到 600℃以上）。

0.5 时间h
图 1 旧包烘烤工艺
2、新包烘烤工艺：
未经使用新购置的钢包，应以 50-70 ℃/h 升温速率，中小火烘烤 12-24 小时，最终烘烤
温度应大于800℃。

时间h
图 2 新包烘烤工艺
注意事项：
1)从室温升温至100℃，应有缓慢的升温速度，升温速度过快，大量气化水分无法排出，会产生破坏性蒸汽压力，使耐火材料产生裂纹或打结料产生掉皮现象。

2）烘烤期间，做好炉情况的观察、监控和维护工作，可以及时发现不正常情况，以便采取措施，保证烘烤顺利进行。

3）对烘烤中出现的不正常现象和问题采取的相应措施，都应做出原始记录，以便日后存查，并从中吸取教训，作为改进烘烤工作的依据。

4）设立警戒线，非操作人员严禁入内。

蓄热式钢包烘烤的数值模拟
目前，混合储热式烘烤装置已经大量应用于加工行业，特别是在商业烘焙行业，它可以提供更安全的性能，更快的烘烤速度和更均匀的烘焙品质。

钢包烘烤作为一种储热技术在行业中受到广泛重视。

然而，由于技术复杂性，钢包烘烤系统仍然存在许多未解决的技术难题，包括不同环境下的烘焙性能差别，系统安装难度以及烘焙参数的优化和控制等。

对于混合储热式钢包烘烤系统，为了充分预测烘焙性能，数值模拟方法成为研究舞台上值得关注的重要内容。

由于储热技术的复杂性，有必要通过采用时变的过程模型来研究钢包烘烤的性能，这是目前最常用的模拟方法。

采用此模拟方法的关键是估算烘烤过程中各参数对烘焙结果的影响，以及每个区域的热特性，并结合烘焙模拟。

首先，需要建立一个热惯性场，描述热气流在钢包烘烤系统中的传播图，这需要综合考虑各个热气流力学参数。

然后，建立数学模型来求解受控热流传播和储热特性，这些由钢包层的结构，外界环境参数和现有太阳能技术驱动。

最后，还需要考虑热损失的变化，以及热量的传输路径，以更好地模拟和估计热流传播和储热特性。

总体而言，通过采用时变数值模拟方法，可以更全面、更精确地预测混合储热式钢包烘烤系统的性能，优化整个烘焙过程，使其符合特定的烘焙要求和烘焙效果标准。

同时，也可以用来设计新型钢包烘烤系统，针对不同的工况，优化钢包结构，使性能更加可靠。

高效节能烘烤技术在宝钢钢包及中间包的应用康建国;侯志昌【摘要】高效节能的蓄热式烘烤是一种典型的高温空气燃烧技术(HTAC,High Temperature Air Combustion).虽经多年发展,但设备在现场的稳定应用一直不甚理想.介绍了此项技术的原理和组成以及在宝钢炼钢厂钢包和中间包烘烤上的应用.根据现场实际使用情况,钢包可以被烘烤到1 100℃以上,包衬上下温差小于65 K,平均节能率为32.46％;中间包可以被烘烤到1 200℃以上,水口烘烤温度达到650℃以上,平均节能率为33.01％.特别是钢包烘烤器的12个季度的节能率一直连续保持在30％左右,说明该高效节能烘烤技术是稳定、可靠的.高效节能蓄热式烘烤能明显提高烘烤温度,节约煤气,进而降低转炉出钢温度,保证连铸的稳定生产.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P50-54)【关键词】蓄热式烘烤;节能;高效;钢包;中间包【作者】康建国;侯志昌【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海200941;上海安可科技股份有限公司,上海200433【正文语种】中文【中图分类】TF066.1随着我国钢铁行业的不断发展,以连铸为中心的生产组织模式越来越被广大钢铁企业认可,这势必对钢水温度的稳定性提出更加严格的要求。

钢包和中间包作为承接钢水的重要容器,还要承担重要的冶金功能。

钢包和中间包的烘烤质量对于钢水温度有着显著的影响,进而可能影响连铸的稳定生产。

因此,应用高效烘烤节能技术于钢包和中间包烘烤,可以降低钢水在周转过程中的温降,达到节能降耗、稳定生产的目的[1-2]。

钢包和中间包烘烤技术经过多年发展,出现了普通烧嘴、空气单预热烧嘴和空煤气双预热烧嘴等各种形式[3]。

对于普通烧嘴,主要的问题包括烘烤温度低、烘烤不均匀,烟气的高温余热未经任何形式的回收即排放到大气中,既浪费能源又污染环境[4]。

对于空气单预热烧嘴和空煤气双预热烧嘴,主要存在的问题包括:烧嘴结构不合理导致火焰长度短小和刚性不足,难以烘烤到整个钢包或中间包;配套的换向阀门设备可靠性差,寿命短;相应的控制系统简单粗放,系统超调量过大,无法实现曲线烘烤和节能烘烤[5]。