复合型蓄热式燃烧技术的开发与应用
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新型蓄热式燃烧技术在板材中的应用摘要:本文介绍了新型蓄热式燃烧技术及原理,及其在某板材厂的应用情况,对新型蓄热式加热炉的应用和技术优势及应注意的问题进行分析。
关键词:新型蓄热式燃烧技术蓄热体加热炉1 蓄热式燃烧技术发展蓄热式燃烧技术一项传统技术,早在十九世纪中期就开始应用于高炉、热风炉、焦炉等规模大且温度高的炉子,但传统的蓄热室采用格子砖为蓄热体,传热效率低,蓄热室体积庞大,换向周期,限制了它在其它工业炉上的应用。
1982年,英Hot Work Development公司和British Gas研究院合作,成功开发第一座使用陶瓷小球作为蓄热体的新型蓄热式加热炉,节能效果显著。
新型蓄热室采用陶瓷小球或陶瓷蜂窝体作为蓄热体,其比表面积高达200~1000m2/m3,比传统的格子砖高几十至几百倍,因此,极大地提高传热效率,使蓄热室的体积可以大为缩小。
另外,由于换向装置和控制技术的提高,使得换向周期大为缩短,传统蓄热室的换向周期一般为30分钟至数小时,而新型蓄热室的换向周期仅为0.5~3分钟。
新型蓄热室传热效率高和换向周期短,带来的效果是排烟温度低(200℃以下),被预热节制的预热温度高(约为炉温的80~90%),因此,废气余热得到接近极限的回收,蓄热室的温度效率可达85%以上,热回收效率达80%以上。
二十世纪九十年代以来,国际上在蓄热式燃烧技术的研究或应用方面取得很大进展,并把节能和环保结合起来,提升为“高温空气燃烧技术”(HTAC)[1]。
2 新型蓄热式燃烧技术原理蓄热式高温空气燃烧技术原理如图1所示。
图1蓄热式HTAC技术原理示意图[2]新型蓄热式燃烧呈对布置(A、B状态),从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式燃烧器B后,再经过蓄热式燃烧器B(陶瓷小球或蜂窝体)时被加热,在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般为炉膛温度的80-90%),被加热的高温热空气进入炉膛后,卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流,同时往稀薄高温空气附近注入燃料,燃料在贫氧状态下实现燃烧;与此同时,炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器A排入大气,炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器A时将显热储存在蓄热式燃烧器A内的蓄热体,然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。
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。
蓄热式燃烧技术在有机废气处理项目的应用发布时间:2022-01-04T05:53:31.061Z 来源:《新型城镇化》2021年23期作者:巩向帅[导读] 本文对蓄热式燃烧技术在有机废气处理项目的应用进行分析,以供参考。
山东典图生态环境工程有限公司山东淄博 255000摘要:根据世界卫生组织(WHO)的定义,挥发性有机化合物(VOCs)是指常压下沸点为50~260℃的各种有机化合物的总称。
因此VOCs所包含的化合物比较广泛,有醇类、醛类、酮类、脂肪酸、苯及其衍生物、酚及其衍生物等。
在石化、冶金、医药合成等行业的生产中会产生大量的有机废气。
本文对蓄热式燃烧技术在有机废气处理项目的应用进行分析,以供参考。
关键词:蓄热式燃烧;有机废气处理;应用引言随着科学技术的进步、工业生产的发展和人民生活水平的提高,产品和工业设备的质量也发生了变化。
产品不仅需要具备耐腐蚀性和耐久性,而且还需要有易清洁、富有美感的外观。
因此,目前喷涂和印刷技术已广泛应用于各种制造业,但在喷涂和印刷生产过程中都会释放大量的挥发性有机物。
挥发性有机物会引发严重的大气光化学污染,造成极大的环境危害,对人体健康会造成严重损害。
因此,挥发性有机物的处理已经迫在眉睫。
1 RTO70年代初,REECO首次推出了再生热氧化炉。
蓄热系统是一种高热容量陶瓷蓄热系统,燃烧后的热量通过直接换热积累到蓄热系统中,换热效率可达95%以上。
处理有机废气的RTO设备可分为阀门开关类型和转台类型。
阀门开关型包括第一代双室RTO技术和第二代三室RTO技术。
其特点是有两个或两个以上的陶瓷蓄热室,通过开关阀改变气流方向,实现VOCs预热的目的。
2 RTO处理含二氯甲烷有机废气工程 2.1论述二氯甲烷沸点为39.8℃,室温下易挥发。
二氯甲烷由于毒性低、不可燃,是一种广泛使用的溶剂。
二氯甲烷虽然毒性较低,但吸入人体后可分解为盐酸、一氧化碳,其对人体健康的二次危害不容忽视,已列入《有毒有害大气污染物名录》、《有毒有害水污染物名录(第一批)》。
蓄热燃烧技术的应用蓄热燃烧技术是基于蓄热室的概念回收废气的余热,实现余热极限回收和助燃空气的高温预热,达到节能效果。
蓄热室最早发明于1858年,主要用在玻璃熔炉、平炉、熔铝炉等工业路上。
自20世纪70年代能源危机后,节能降耗得到各个国家的重视,蓄热式燃烧技术由于能够最大限度地回收出炉烟气的热量,大幅度地节约燃料、降低成本,同时还能减少CO2和NO x的排放量。
因此,该技术在国际上被称为二十一世纪的关键技术之一。
1.蓄热式燃烧器九十年代至今, 美、日、英等国开发出蓄热式燃烧器,并不断加以发展完善,实现了高效节能与低污染排放,现已成功地应用于加热炉、热处理炉、锻造炉等工业炉上。
蓄热式燃烧器是一种集燃烧器、换热器、排烟功能为一体的新型燃烧器,主要通过蓄热体,利用烟气热量将空气预热至高温,很大地提高热能利用率;同时又采用了分级燃烧和烟气回流技术,减少了燃烧污染的排放量。
蓄热式燃烧器主要有陶瓷蓄热室、燃料喷口、高温空气喷口、绝热管道、换向阀等组成。
燃烧器喷口既是火焰入口又是烟气排出口。
蓄热室大多紧靠在燃烧器上,蓄热体材料的主要成分是氧化铝,一般采用直径为十几毫米的陶瓷球。
近来已发展采用蜂窝陶瓷体作为蓄热体,蜂窝陶瓷蓄热体比陶瓷球蓄热体具有更大的比表面,蓄热效率更高。
蓄热式燃烧器必须成对安装,两个为一组。
其中包括两个相同的燃烧器,两个蓄热器、一套换向阀门和配套控制系统。
如图1所示。
A烧嘴工作时,燃料和空气由A 烧嘴喷入,燃烧生成的火焰加热物料,高温烟气进入B烧嘴,并通过辐射、对流传热将热量传给蓄热体,烟气温度降低到200℃以下经过换向阀排出。
然后换向工作,冷空气通过B烧嘴的蓄热室后,已含热量的蓄热体再以对流换热为主的方式将空气预热至高温(一般空气预热温度与排烟入口温度仅差50~150 ℃),而使传热蓄热体被冷却。
换向阀一般以30~200s的频率进行切换,使两个蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态,周而复始地运行。
蓄热式高温空气燃烧技术在我国的应用及发展吴道洪 1 欧俭平2谢善清1杨泽耒 1 王汝芳1萧泽强21 北京神雾热能技术有限公司,北京 1000832 中南大学能源与动力工程学院,长沙 410083摘要本文简述了蓄热式高温空气燃烧技术的原理、技术优势以及在我国的应用前景,着重介绍我国在蓄热式高温空气燃烧技术领域的基础研究进展及其在我国工业加热行业的推广应用与发展情况。
关键词蓄热室、高温空气、换向阀、燃烧、氮氧化物1 前言高温空气燃烧技术在日、美等国家简称为HTAC技术,在西欧一些国家简称为HPAC(Highly Preheated Air Combustion)技术,亦称为无焰燃烧技术(Flameless combustion)。
其基本思想是让燃料在高温低氧浓度(体积)气氛中燃烧。
它包含两项基本技术措施:一项是采用温度效率高达95%,热回收率达80%以上的蓄热式换热装置,极大限度回收燃烧产物中的显热,用于预热助燃空气,获得温度为800~1000℃,甚至更高的高温助燃空气。
另一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物,稀释反应区的含氧体积浓度,获得浓度为15% ~3%(体积)的低氧气氛。
燃料在这种高温低氧气氛中,首先进行诸如裂解等重组过程,造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件,在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能,不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。
这种燃烧是一种动态反应,不具有静态火焰。
它具有高效节能和排放等多种优点,又被称为环境协调型燃烧技术[1-2]。
超低NOX高温空气燃烧技术自问世起,立刻受到了日本、美国、瑞典、荷兰、英国、德国、意大利等发达国家的高度重视,其在加热工业中的应用得到迅速推广,取得了举世瞩目的节能环保效益[3]。
2 HTAC技术的发展国内外各种工业炉和锅炉的节能技术发展都经过了废热不利用和废热开始利用的两个阶段。
在最原始的年代,炉子废热不利用,炉尾烟气带走的热损失很大,炉子的热效率在30% 以下,如图1所示。
科技成果——蓄热式燃烧技术:无旁通不成对换向蓄热燃烧节能技术适用范围钢铁行业有色金属、钢铁、建材等行业工业炉窑成果简介1、技术原理该技术是在传统成对蓄热燃烧节能技术的基础上,采用3台以上蓄热式燃烧器作为一组,各燃烧器周期轮流切换燃烧或排烟状态,且排烟的台数多于燃烧的台数,加大了排烟通道面积,取消辅助烟道,高温烟气全部经蓄热室蓄热后再排出,可有效提高了烟气余热的利用率,降低排烟阻力,减少风机电耗。
同时,减少点火与保护冷风量,降低因冷风鼓入的降温,实现综合节能。
2、关键技术(1)燃烧器不成对配置技术采用燃烧器不成对配置方式,少烧多排,加大了排烟通道面积,取消辅助烟道,高温烟气全部经蓄热室蓄热后再排出,可有效提高烟气余热的利用率;(2)递进式换向技术逐个递进式换向,换向时至少有一台在正常排烟;5台以上时,换向时至少有一台正常燃烧,减少换向时炉压波动,防止爆鸣爆炉;(3)上置式蓄热体技术上置式蓄热体燃烧器向上排烟,灰尘在集结部下部,在下部配置积灰室与清灰口同,可有效减少蓄执体积灰与板结,清灰周期延长一倍;(4)周期间隙点火技术智能控制点火枪周期间歇点火,可解决传统蓄热燃烧技术长明灯点火方式在排烟状态燃烧器点火枪的耗能浪费;(5)减少保护冷风量的技术保护风机采用小风量、高风压与变频控制,减小运行时的冷风量;停火时,保护风机以满足部件保护的最小风量低频运行,减少因冷风鼓入的降温,降低能耗。
3、工艺流程该技术的工作原理如图1所示。
在传统成对蓄热式燃烧技术的基础上,采用3台以上蓄热式燃烧器为一组,各燃烧器周期轮流切换燃烧或排烟状态,且排烟的台数多于燃烧的台数。
从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器1后,在经过蓄热式燃烧器1(陶瓷球或蜂窝体)时被加热,在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般比炉温低100-150℃),被加热的高温空气进入炉膛后,卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流,同时往稀薄高温空气中心注入燃料(燃油或燃气),燃料在贫氧(2%-20%)状态下实现燃烧,与此同时,炉膛内燃烧后的热烟气经过另两个蓄热式燃烧器2、3排入大气,炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器2、3时,将显热储存在蓄热式燃烧器2、3内,然后以低于150-200℃的低温烟气经过换向阀排出。
空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统技术导则1.引言1.1 概述概述空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统是一种新型的供暖技术,结合了空气源热泵技术和蓄热式电锅炉技术的优势,能够在保证供暖效果的同时提高能源利用效率。
本文旨在探讨并总结空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统的技术导则,以指导该技术的应用与推广。
随着社会经济的发展和人们对居住环境的要求不断提高,传统的供暖方式已经难以满足人们对舒适和节能的需求。
空气源热泵技术以其高效、环保的特点逐渐受到人们的关注和青睐,而蓄热式电锅炉技术则通过蓄热和节能的方式,进一步提高了供暖系统的效率。
因此,将两种技术结合起来,形成复合供暖系统,可以充分发挥它们的优势,实现更加可持续和环保的供暖方式。
本文将分别对空气源热泵技术和蓄热式电锅炉技术进行介绍,包括其原理、工作方式、优点与应用范围以及技术发展趋势。
随后,将详细阐述空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统的组成与工作原理,分析其在供暖效果、能源利用和环境保护方面的优势与效果。
最后,展望该技术的应用前景与推广,并提出个人的观点和建议。
通过本文的编写,旨在提供一份有关空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统的技术导则,为研究者、工程师和从事供暖相关领域的人士提供一个全面的技术参考。
同时,也希望能够加深人们对该技术的理解,推动其在实际应用中的推广与推动。
通过不断的技术创新和优化,相信该技术将为人们创造更加舒适、节能的供暖环境,为实现可持续发展做出积极贡献。
文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文主要由引言、正文和结论三个部分组成。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
在概述中,将介绍空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统技术的背景和意义。
文章结构部分将简要描述本文的组织结构和各个部分的主要内容。
目的部分将说明本文的写作目的和阐述的重点。
正文部分主要分为三个章节,分别介绍了空气源热泵技术、蓄热式电锅炉技术以及空气源热泵与蓄热式电锅炉复合供暖系统技术。
蓄热式燃烧技术综述摘要:蓄热式燃烧技术采用采用蓄热材料,让燃料在高温低氧的气氛中燃烧,具有清洁、节能、高效等优点,是目前最具有潜力,且最受欢迎的燃烧技术。
本文主要从蓄热式燃烧的原理及发展等方面进行了阐述,并对两种蓄热式燃烧的工作方式进行了比较和分析,通过梳理与总结,为今后蓄热式燃烧技术的研究方向提供参考。
关键词:蓄热式燃烧;蓄热体;蓄热式烧嘴;换向阀正文:1前言十二五以来,能源(尤其是不可再生能源)和环境问题已经被我们的党和领导列为中国可持续性发展的重要待解决问题之一。
面对日益突出的资源和环境问题,迫切要求高能耗行业全面推行高效、清洁的燃烧技术。
而蓄热式燃烧技术就能很好的实现这一目标。
蓄热式燃烧技术最大的优势是助燃空气预热到高温后,可以采用低氧燃烧的方式降低NOx排放,是一种在高温状况下燃烧的技术,又称高温空气燃烧技术,是20世纪90年代在发达国家开始推广的一项新型燃烧技术,它具有低NOx排放率、低能耗、高热效率的优点,主要用于钢铁冶金、机械、建材等工业部门中,并已出现迅猛发展的势头。
至今有关该项技术在国内已有部分专利,且广泛应用,取得了相当的经济效益[i]。
2专利技术实证分析专利信息实证分析是从专利文献中采集专利信息,对其主要指标进行加工、整理和分析,这些主要指标包括如专利类型分析、技术发展趋势分析、年度趋势分析、地域性分析、申请人(发明人)分析、技术分支分析等等。
2.1申请量分布(1)主要国家申请量分布日本是研究蓄热式燃烧技术相对较早的国家,也是至今为止相关申请量最多的国家,其次是中国、美国,从全球申请量分布图可看出,各国对于蓄热式燃烧技术的重视程度和迫切需要。
(2)中国申请量分布我国80年代中后期,才开始研究蓄热式燃烧技术,申请量也是从80年代后期才开始,早期的有关蓄热式燃烧技术的申请主要是从设置蓄热室开始。
一直到90年代末,国内有关蓄热式燃烧技术的相关申请一直处于平稳趋势,申请量较少。
但从这以后,由于环保和节能等要求,国内逐渐意识到蓄热式燃烧的重要性和迫切性,申请量逐渐增加。