蓄热燃烧技术在工业炉上的合理应用

高炉煤气在高效蓄热式加热炉的应用发表时间：2020-04-07T09:56:19.443Z 来源：《基层建设》2019年第32期作者：杜志刚[导读] 摘要：随着钢铁行业的快速发展，提高产品质量，利用钢铁企业现有附产煤气、节约能源、保护环境已成共识。

河钢集团邯钢公司线棒材厂河北邯郸 056015摘要：随着钢铁行业的快速发展，提高产品质量，利用钢铁企业现有附产煤气、节约能源、保护环境已成共识。

蓄热高温燃烧技术作为一种选择，越来越得到广泛的应用。

蓄热式燃烧技术具有高效、节能的优点，其NOx 的排放也能有效控制，能较大限度的回收利用钢铁企业附产煤气和降低轧钢加热工序能耗，减少企业附产煤气的放散和NOx 的排放，从而减少环境污染。

在一定条件下，蓄热式燃烧技术的优点是常规燃烧技术所无法取代的。

关键词：高炉煤气；高效蓄热式加热炉；高炉煤气是高炉炼铁比例最大的副产物，是经过预热的空气与焦炭、铁矿石燃烧过程中产生的一氧化碳、二氧化碳、甲烷结合体，高炉炼铁过程中产生的高炉煤气通常占据高炉炼铁能源供应量的50%，若直接将高炉煤气排放非常可能导致大气污染，且会对能源造成大量的浪费，因此钢铁产业想要实现节能降耗、降低运营成本必须对高炉煤气作为能源进行二次利用。

当前高炉煤气再利用主要方向为发电、充作能源，其中作为高效蓄热式加热炉能源是高炉煤气最佳二次利用途径。

一、高效蓄热燃烧的工作原理高炉煤气是钢铁生产流程前置炼铁过程的重要副产物，预热后的空气与焦炭、铁矿石燃烧过程中产生的一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气、氮气结合体，其中一氧化碳和甲烷、氢气可燃，但一氧化碳含量仅占单位高炉煤气的25%，甲烷和氢气的含量较小可以忽略不计，二氧化碳和氮气有阻燃效果，二氧化碳含量约为15%，氮气含量约为55%，因此高炉煤气的发热值有限，仅为1400~1500℃，较燃料发热值有一定距离，需要经过预热后才可满足作为燃料进行二次利用的要求，且高炉煤气中灰尘含量不可忽视，利用过程中容易因灰尘造成空气阻力增大和加热炉风口堵塞。

国内蓄热式加热炉的应用概况及节能效益（一）近几年是我国钢铁产业大发展时期，大型钢铁企业因产品结构调整，新建或改建项目大部分是热带、中厚板及冷轧、镀锌、彩涂等。

地方中小型和民营钢铁企业多是建设和生产棒线材、窄中宽带及型钢等产品。

近几年建设的中小型钢铁厂，“滚雪球”式发展，由小到中，进一步发展到年产几百万吨钢铁产品的大型企业。

这些企业多数不建焦炉，在轧钢加热炉的燃料选择遇到问题。

小产量的加热炉还可以烧煤或煤粉，但因劳动条件极差又严重污染环境，受到限制。

新建轧钢生产线动辄就是年产几十万吨，甚至百万吨，追求大卷重，高成材率；加热炉小时产量上百吨，加热的坯料长度最短6m，一般是9m，12m，最长的达16m；加热质量要求高，钢坯温差控制在30℃。

因此，加热炉再烧煤，在技术上是完全不可行的。

烧热脏煤气因工艺布置困难，也受到限制；可以选择烧重油，但运行成本高。

而这些企业所建的小、中高炉产生的多余煤气，如果不利用而被迫放散，既污染环境，又浪费能源。

恰逢此时，烧高炉煤气的蓄热式加热炉技术出现。

这项具有中国特色的换热燃烧技术很快在中、小型钢铁企业得到推广应用。

从1997年7月这项技术应用成功至今，蓄热式加热炉在钢铁企业建设不少于几百座，蓄热式换热技术在加热炉领域的应用逐步得到完善和成熟。

应用概况钢铁企业轧钢领域蓄热式换热技术的应用，从炉型上分：有推钢式加热炉；步进梁式加热炉；车底式炉；均热炉；罩式炉；带材连续式热处理炉及冶炼连铸领域的烘烤设备。

从匹配的轧机分：棒材、高速线材、中厚板、热带、H型钢、及型钢等加热炉。

其中以步进梁炉为主。

从加热的钢种分，普碳、低和金和特殊钢加热炉。

(暂无加热硅钢坯的业绩) 从炉子产量分：小时产量几十吨至几百吨从加热钢坯规格分：方坯最长达16m，断面最大为300×400mm；板坯最长达15.6m；板坯厚：250mm~300mm。

由上述情况可见，蓄热式加热炉的应用范围已经涵盖轧钢生产的各个领域。

蓄热式燃烧技术在再生铝熔化炉上的应用作者：李鹏来源：《科技资讯》 2015年第7期李鹏（大连昌荣炉业股份有限公司辽宁大连 116021）摘要：该文主要阐述了根据铝合金熔化不同时期的传热需求以及再生铝重熔的工况条件，如何优化设计蓄热式烧嘴以及在蓄热式烧嘴在熔保炉上的应用情况。

经过实际运行表明，蓄热式燃烧技术在再生铝熔化炉上取得了良好的使用效果。

关键词：蓄热式再生铝重熔熔化炉中图分类号：TG307文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0086-0120世纪90年代以来，国际燃料领域诞生了一项全新型燃烧技术，即高温空气燃烧技术。

被称HPAC（Highly Preheated Air Combustion）技术[1-5]。

该技术具有高效节能、低污染排放等多重优点近几年在国内的热加工行业得到了大量推广，并且在国内众多工业炉上得到了应用。

该公司为国内某再生铝重熔企业提供了多套熔化炉及保温炉，全部采用了蓄热式燃烧技术，为该企业节约了大量的燃料，取得了较为可观的经济效益。

该文简单探讨一下蓄热式燃烧技术在此类熔保炉上的应用情况。

1 蓄热式烧嘴结构及操作参数优化1.1 蓄热体蓄热体是高温空气燃烧技术中的关键部件。

蓄热体应该具有蓄热量大、换热速度快、结构强度好、耐高温高压、抗氧化与腐蚀和经济耐用等特点。

工业应用中常用的蓄热体主要有陶瓷小球和蜂窝体，两者的性能参数对比列于表1中。

比较两种蓄热体的性能可知，两种蓄热体可以说是各有优缺点。

但是考虑到铝合金熔化时各种粉尘及污染物较多及铝蒸汽的影响。

考虑到蓄热体的使用寿命及换向阀的使用寿命，选择了陶瓷小球蓄热体。

而且根据再生铝重熔的特点，在陶瓷小球直径的选择上，选用比机械行业加热炉上使用的蓄热式烧嘴的陶瓷小球直径更大一些。

避免由于铝灰过多造成陶瓷小球的频繁堵塞，增加设备的维修量。

1.2 换向方式选择蓄热式燃烧的换向方式主要有两种，一种是一对烧嘴采用一个四通换向阀，这个四通换向阀的四个出口分别连接两只蓄热式烧嘴、助燃风机和排烟风机。

科技成果——低烧损和低氮氧化物排放的铝熔炼炉蓄热式贫氧燃烧技术所属类别重点节能技术适用范围铝型材厂、铝回收再生、铝加工企业的铝熔炼炉技术原理。

铝熔炼炉低烧损高效节能蓄热式燃烧系统，是燃烧器在中间，两个蓄热换热箱分布在窑炉两侧，配合换向阀自动切换空气和烟气的流向，通过蓄热体的蓄热与放热以及回收烟气余热来加热助燃空气，达到高效燃烧的节能目的。

关键技术高温贫氧燃烧系统，炉膛中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，形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，这种燃烧没有刚性强烈的集中高温火焰，不像传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。

降低铝与氮的氧反应条件，实现超低NO X排放和高效节能，减小铝氧化损失目的。

初级小量的常温助燃风和燃料入口混合预燃烧，既可冷却燃料在喷咀的温度，防止燃料碳分解堵塞烧咀，又形成燃料富燃料烧，增加燃料喷射速度，这种高速气流卷吸炉内燃烧产物和高温助燃空气。

这种富燃料与分级燃烧的技术，气氛控制，使得燃料在高温低氧气氛中燃烧，以降低燃烧火焰中心区域的温度，并采用分级燃烧技术，动态燃烧反应，没有强烈的集中火焰，使炉膛温度分布更加均匀。

工艺流程燃烧系统设在炉墙上，具有A、B两组蓄热器、一套燃料喷咀，一台排烟引风机和一台助燃风机，一台助燃空气烟气切换阀，燃料喷咀在两组蓄热器中间，整个炉膛为燃烧区。

炉膛燃烧产生的高温烟气在引风机作用通过炉墙中的烟孔进入A蓄热器，与蓄热球换热，烟气降低到100度以下；助燃风机将助燃风送入蓄热体与蓄热球换热，助燃风被加热到700度以上，再送到炉膛与高温燃烧产物混合，形成低氧高温空气，燃料喷咀将燃料与小量的助燃空气混合，高速喷进炉膛燃烧。

形成加热室燃烧——加料室烟气余热利用——蓄热体热能回收——低温烟气排放——旋转蓄热体将助燃风加热——燃烧器高温助燃风与燃料混合——炉膛燃烧的循环。

蓄热式燃烧技术热式燃烧技术是当今国际上先进的燃烧技术——高温空气燃烧技术 ＨＴＡＣ 。

其原理是在加热炉两侧炉墙上都布置有均匀分配的喷口，当一侧的喷口在作为烧嘴燃烧的时候，另一侧的喷口则作为烟道用来排烟。

经过一个换向周期后，通过换向阀切换，作为烧嘴燃烧的一侧的喷口改作为烟道用来排烟，而原来用来排烟的另一侧喷口则作为烧嘴燃烧。

这样交替进行，同时完成钢坯的加热，烟气热量的高效回收及空气的高温预热过程。

其工作机理如下：炉膛内的高温烟气在排烟机抽力的作用下，通过排烟侧喷口经高温气体通道进入蓄热室，在蓄热室内通过与蓄热体进行热量交换，其温度已降至１８０℃以下，然后出蓄热室，经过换向阀、排烟机，最后由烟囱排入大气。

与此同时，空气和煤气进入另一侧已经在上一个换向周期被高温烟气预热的高温蓄热室，同时被预热到９００～１０５０℃，出蓄热室后经高温气体通道通过加热炉侧墙喷口喷出，从喷口喷出的高温空气和燃料在炉膛内边混合边燃烧，在从炉膛一侧烧嘴喷口流向另一侧排烟喷口的过程中，与被加热钢坯完成热交换，这就是一个换向周期。

用蓄热式燃烧技术来代替传统的间壁式换热器热回收系统，主要优点有：（１）降低生产成本。

采用蓄热式燃烧技术，扩展了火焰的燃烧区域，火焰边界几乎扩展到炉膛边界，炉膛温度均匀，延长炉衬寿命。

而且由于炉内气流来回切换，加强了炉内传热，炉膛平均温度提高，加热速度快。

另外由于加热炉几乎没有预热段，炉子造价减少，长度缩短，运行成本降低。

（２）节约能源，降低燃耗。

采用蓄热式燃烧技术可以将烟气余热利用到几乎接近极限的程度，排烟温度降到１５０℃左右，余热回收率可达９０％，炉子平均节能３０％左右，节能降耗非常明显。

（３）减小钢坯的氧化烧损。

由于空气预热温度很高，几乎接近烟气温度，空气与燃料在炉膛内边混合边燃烧，燃烧速度快，燃烧完全，通过优化设计在炉膛内实现贫氧燃烧；而且炉子没有预热段，炉膛温度均匀，钢坯加热速度快，在炉时间短。

因此氧化烧损要比传统燃烧方式小。

文章编号:1007-967X(2008)06-0033-04蓄热式高温空气燃烧技术在镁还原炉上的应用3李振国1,杨　兴2,张学湛2[1.东北大学设计研究院(有限公司),辽宁沈阳110013;2.上海嘉德环境能源有限公司,上海200335]摘　要:简要介绍了皮江法炼镁的基本原理和蓄热式高温空气燃烧技术的工作原理与优势。

结合工程生产实践,重点介绍了蓄热式高温空气燃烧技术在镁还原炉上的应用情况和取得的经济技术成果。

关键词:高温空气燃烧技术(H TAC);蓄热式燃烧;镁还原炉;节能;环保中图分类号:T K16 文献标识码:B1　前　言我国拥有丰富的镁矿资源,同时也是金属镁的生产大国,镁产量居世界前列。

目前国内镁还原生产工艺以硅热法炼镁为主,镁还原炉是该生产工艺过程中镁还原关键工序的主体设备。

它的构造与性能,体现着生产过程的基本工艺特点,同时决定了生产过程和产品的主要技术经济指标。

到目前为止,硅热法炼镁工艺主要采用“皮江法还原炉”及其还原工艺。

皮江法还原工艺,即用硅作还原剂把煅烧后白云石中的镁加热还原出来。

真空还原是皮江法炼镁的核心,还原炉能耗占炼镁总能耗的70%,因此还原炉的能耗指标是节能降耗关键指标。

为此,人们作了大量试验研究工作,提出了多种还原炉炉型。

经过长期的理论研究和生产实践的总结,人们把目前在钢铁冶金行业广泛应用的蓄热式高温空气燃烧技术(H TAC技术)引入到镁冶炼行业中来,经过数值模拟和实际应用,设计出一种新的还原炉型--蓄热式炼镁还原炉。

2　皮江法炼镁的原理皮江法炼镁以硅铁合金(含75%Si)为还原剂,在高温(镁的沸点1107℃以上)和真空(减压)下,通过硅还原煅烧后白云石中的氧化镁生成镁蒸气,与反应生成的硅酸二钙炉渣分离,并经冷凝得到纯镁,其反应式:2(CaO・MgO)(固)+Si(Si-Fe)(固)=2Mg(气) +2CaO・SiO2(固)生产实践表明,皮江法炼镁过程中以Si还原MgO采用1200℃左右的高温和还原罐内10Pa以下的真空为宜。

文章编号:100126988(2000)022*******高效蓄热式高炉煤气加热炉的应用王　均　(江西萍乡钢铁厂轧钢分厂,江西萍乡337019) 摘　要:通过对高效蓄热式燃烧系统、热回收系统的原理以及在棒材连续加热炉上的设计使用情况介绍,证明该系统在连续加热炉上的使用是成功的,它解决了直接燃用低热值煤气进行高温加热的问题。

关键词:高效;蓄热式;高炉煤气;加热炉;应用 中图分类号:T F 066 文献标识码:BAppl ica tion of H igh -performance Regenera tiveBla st -Furnace -Ga s F ired Hea ti ng FurnaceW AN G Jun (J iang x i P ing x iang S teel and I ron W orks ,P ing x iang 337019) Abstract :T he p ap er in troduces the h igh 2p erfo rm ance regenerative com bu sti on system ,heatrecovery system and the design of bar con tinuou s heating fu rnace and op erating circum stances.T he app licati on of th is system in con tinuou s heating fu rnace is successfu l.T he facts have p roved that low 2calo rific 2value b last 2fu rnace 2gas can be u sed to h igh 2tem p eratu re heating . Key words :h igh 2p erfo rm ance ;regenerative ;b last 2fu rnace 2gas ;heating fu rnace ;app licati on 1998年9月～1999年3月我们采用大连高新园区北岛能源技术发展有限公司的专利技术,在萍钢30万t 棒材分厂建成了一座高效蓄热式高炉煤气加热炉。