GS系列煤气高速烧烧器及其冲击加热应用[2]

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中国金属学会能潭与热工2000学术年会

GS系列煤气高速燃烧器及其冲击加热应用

华奇平料赵立合

(j晾科擞韵高家锐(重庆大学)375

冀蔓本文介绍的岱系列煤气高速燃烧器由于能够在低噪音条件下遮到200_/s以上的喷出速度,所{;上特别适用于冲击加热方式.试啦正明,冲击加热使对流传热量能占列总传热量的帅—8国k并使金属的加热速度可阻提制3-}吨岫ir抽.这比传统的加热方式提高了4倍以上.

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1前言

当今.高速烧嘴是世界t最先进的煤气燃烧器形式之一。其优点在于:

(1)由于煤气在烧嘴内燃烧,燃烧气体从烧嘴喷出的速度很高,通常在100叽/s以上,是

普i酏{吕嘴的几倍,因此可以相直加大炉内气体的流动速度,强化炉内对流传热,提高炉内料坯

或工件的加热速率,从而可以收到节能、降耗、减少烧损和提高生产率的效果;(2)燃烧气体的高速喷出。使炉内气流速度相应加大,从而加强了炉气的循环和搅动,

极大提高了炉温的均匀性,使料坯或王件的加热质量具有更好的保障;(3)在采用高速烧嘴后,由于炉温的均匀性将主要依靠炉啪强烈循环来保证,因此可

以减莎炉子的烧嘴和分烟遒数目,这不仅有利于简化炉子设计,而且可以简化炉前煤气和空气

管道系统;(4)使能孥殴=超虽化加热自噼击加热方式得以更好地实现。但是,我国目前的j鼙气高趟燃翻晦世界,跳水平相比还存在着}副濒,其最大差距是

喷出速度提不上去.这是因为当速度达到100m/s左右时,噪音太大,例如在60吼/s喷出速

度时的噪音通常已高达80血(A),从而限制了煤气高速燃烧器喷出速度的进一步提高,使其t述优越性得不到充分发挥和体现。为此.我竹研究开发了低噪声的岱系列煤气高速燃烧

器,其性能指标明显优于国内同类产品,具体参数如下:兰兰查!苎:竺墨型堡墨壹墨塑垡堡墨苎苎童塑垫堡旦.一

(1)嚷出速度量高司-达350皿/s.为国内同类产品的3倍以上-与国际先剃习●,‘相当;

(2)在喷出速度为∞0一s时,嗓音只有T5一蔼m“);(3)岱烧嘴的喷出速度可在50-黝m/s范围内灵活调节,炉内温度的控制范围为200—

1∞0℃:(4)Gs烧嘴在正常空燃比(a-1.∞左右)情况下,调节比为3—5;在用于调温时,调

节比可以大于30:

(5)炉内温差小最小可小于5℃;

(6)适甩燃料广本燃劫}器可使用的燃料包括:天然气、液化气、焦炉煤气、混合煤气、热脏廉气、荒∞汽等热值盔&瓢I嘲l删1的各种气巾燃料.

(7)配套设备功能齐全、操作简便.

2∞系列媒气^速燃烧器成套装置Gs系列煤气高速燃烧器成套装置包括:岱系列煤气燃烧嚣、G阻型高压点火器、z町型火焰监j蜉、瓤型自动点火与燃烧程序控箍鼹四帮分,其连接关系如图l所示・

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口』肛

图1Gs系列煤气高逋身I烧嚣盛l垂崔I连接关系3镐系刊煤气高速燃蜘器本体的结梅及肆噪脯

蓝系列煤气燃烧器本体的结构如图2所示。与过去的煤气高速燃烧器相比,本燃烧嚣在

结构上的最大特点在于将通常的前、后两个燃烧室合并为—个,使结构得到很大简化・而且结构参数也是在大量试验和理论研究基础E经过严格优化而确定的。Gs系列烘气高速燃烧器之

所{;【铯够大幅度降低噪音,是因为在设计中仿效了飞机发动柳粥烧筒的某些先进技术,采取了

如下措施:(1)为了减少煤气在燃烧过程中的燃烧噪音,实行适时、适地、适量地多次配风,其中

特别是重点控制、调整了一次空气的配入量和配八方式・

(2)为了避免或减少由于燃烧器内声压变化所引起的火焰噪声,通过优化结构参数以控中田垒一学会错潭与热工2∞O学术年会

Gas

火焰监涮孔配气孔

图2Gs系列煤气高速燃烧器的结构377

制燃烧器内的速度场、压力场以及声场的变化.

(3)喷射噪声是—切燃烧器所共有的主要噪声形式,高速燃烧器由于高速气流在喷射过程中带动周围静I魄体昕产生的湍流摩擦更加强烈而噪声更大。为此本燃烧嬲目过合理设计喷口处的径向运睡臼斟捅有龇减少了此种噪声。

(4)通常,气阻噪声被认为是高速燃烧器提高喷出速度的主要限制,因为那时气阻噪声将是最主要的噪声源,造成总噪声的急增,为了减少此类噪声.本燃烧器采用了特殊的减噪措施。

本燃烧器经过E述改造设计后,在喷出速度为200Ⅲ/s时,噪音降低到了75—78国(A)

的水平。

4鼠套设备

岱系列煤气燃烧器既可单独使用,亦可与配套设备联合使用,即如图l所示。与配套设

备联合使用可以提高整个装置的自动调节能力和自动控制水平,这些配套设备包括:GDY型

高压电点火器、殂I型火焰监测器、雕塑自动点火与燃烧程序控制器。41ⅡⅣ型高压点火器.GDY型高压点火器实质t是—种电感放电式高压电发生装置,广泛适应于各种气件燃料或

化工废气的高压燃烧或焚烧系统。本点火器的突出特点在于:点火能量大,瞬间点火能量可达10啷毗上:点火频率高.点火次数大于18000次/秒;可以连续放电点火,连续点火时间可达60Ⅲin以上:使用寿命长.按每次连续点火hin计.可使用l∞00次以上:点火可靠性高,点

火电极之间的污物不会影响正常点火;重量轻,体积小。

4.2Z町型火焰监测器

z町型火焰监涮器主要用于对高速燃烧器内部的火焰燃烧情况进行密切监测。这是因为在

高速燃烧器装置中,燃料在烧嘴内燃烧,所以只能凭借仪器连续、准确地监视烧嘴内部的火!堕华齐平等:Gs系列煤气高遗燃烧嚣及其冲击加热应用

焰。特别是对于GS型煤气高速燃烧器而言,在用于调温时烧嘴内部燃气温度最低可以降到

200℃左右一如果一旦发生熄火而未被当即察觉.将会发生不可想象的重大事故。

孤T型火焰监测器的敏感元件采用紫外光敏管,从而具有极高的灵敏度和可靠性,并可自动捧除日光、灯光和热辐射的影响,对烧嘴的未点燃或熄火状态可以作到万无_失的监测。t3魁型自动点火与燃烧程序控制器

麟型自动点火与燃烧程序控制器由中规模集成电路组成。既可通过预先设置好的专用接口与相应的仪表或微机鞋装构成闭环控制系统.叉可根据面板上设置的83种燃烧周期和燃烧

比的不同组合实行开环控制。而目在这两种控制系统中,均可完成以下三种功能:燃烧器的自动点火、燃烧的顺序控制、新型脉冲燃烧控制。

5代替普通煤气烧嘴传统加热的应用

截至目前为止.岱系列煤气高速燃烧器成套装置已经在国内多家企业获得了工业应用,

并且普遍收到了节能降耗30%左右、减少炉内温差、提高产品质量等—系列好处,兹将其典型使用情况摘要列于表1。

表1Gs系列煤气高速燃烧嚣成套装l使f}3情况

厂家兰州石化机器厂太原重骜机器厂安阳化肥厂炉型及规格孔×5×钿熟处理炉台车式热处理炉25×4.5×2知锅炉启动装置蜘_嫩目及规搭24个G9电田.8个岱吨l凡1个6s.埔暖,翊嗣及热值I西譬发生炉煤气发生炉攥^驰放气(台成氟工艺尾气)舶00I【丁/一曲O陬工,一l州∞q置做I时帆℃锄10∞鼍差,℃≤5≤lO曩音.西(II)≤70辄

冲击加热是对传统的以辐射传热为主体的工业炉熟工理论的—种革命,根据传统的换热理

论和计算方法.一般由Ⅱ热炉中的对流传热系数与辐射传热系数之比仅为0.03_也∞,这是因为

普通煤气烧嘴的喷出速度只有30m/s左右.经试验证明,当燃烧气体以200m/s以E速度对工件进行冲击加热时,金属的加热速度可以提高到&2—4.加ir临.比传统加热方式提高了4

倍以上。其时对流传热量能占到总传热量的40__8瞄,圈3即为230m/s喷出速度和三种不同

炉高与喷口直径比F/画时金属工件表面下&m处温度毛随加热时间变化的试验结果。另外,图4还示出了根据两种不同喷出速度下冲击加热的试验结果计算所得的平均对流传热占总传热的比例曲线,由图可以明显看出.在其它条件相同的目偎下,燃烧产物的喷出速度越高,

对流传热所占比例便越大,冲击加热的巨大优越性便越能明显地体现出来.因此,本文所介绍的GS系列高速墚气燃#撩由于能够盔低噪音条件下达到2∞一s以上的喷出速度。特嬲于符台环保要求的冲击加热方式。

7结论(1)GS系列煤气高速燃烧器最大喷出速度可达3∞机,在工业应用中喷出速度为200m/s时的噪音为75瑚(A):

∞经实验室试验证明,GS系列煤气高速燃烧器特别适于用为冲击加热燃烧器,冲击加热

对于提高金属加热速率和减少断面温差特别有利:!里皇曼兰室丝翌皇垫三!!竺兰查堡垒!翌;I,;劳

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T.1’岫I图3金属冲击加热曲线

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图4金属冲击加热中平料渡持热占总侍熟的比例

(3)工业应用证明,岱系列煤气高速燃烧器成套装置操作简便、使用可靠,并已普遍收到了节鸵降耗和提高产品质量等一系列昵显的效果。

’考文tl高寡髓等.冶金能耀199l_№舢,2毫索甓穰中田金属学会第六届冶金热能与热工学术会议年会论文.19毗63国家机械工业靠并i二设计研究院.产品介绍(宣传资料).19冁24华奇平篆研制报告(内部资科j.19眠6

(编辑:于庆波李东辉)GS系列煤气高速烧烧器及其冲击加热应用作者:华奇平, 林林, 赵立合, 高家锐作者单位:华奇平,林林,赵立合(北京科技大学), 高家锐(重庆大学) 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_208800.aspx