品牌/型號：志遠(yuǎn)熱工/ZYG

加工定制：是

類型：生產(chǎn)線

品牌：志遠(yuǎn)熱工

型號：ZYG

蓄熱式燃燒系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)比，熱回收率大大提高，節(jié)能效果特別明顯，其節(jié)能率往往達(dá)到40～50%。這對于傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)來說幾乎是不可能的。

4.適用性較強(qiáng)，能用于多種不同工藝要求的工業(yè)爐

由于蓄熱式燃燒系統(tǒng)的爐溫均勻性好，爐溫波動小，不存在高溫區(qū)過分集中及火焰對工件的沖刷等問題，所以它的適用范疇較寬。目前己在大中型推鋼式及步進(jìn)式軋鋼加熱爐、均熱爐、罩式熱處理爐、輻射管氣體滲碳爐、鋼包烘烤爐、玻璃熔化爐、熔鋁爐、鍛造爐等工業(yè)爐上使用。不論是采用蓄熱式燃燒器的爐子或蓄熱式工業(yè)爐，在實際運(yùn)行中都比較穩(wěn)定可靠，取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5.建設(shè)投資相對不高，投資回收期短

從全國冶金行業(yè)已經(jīng)改造或新建的二十余座蓄熱式工業(yè)爐情況來看，將傳統(tǒng)燃燒方式的工業(yè)爐改造為蓄熱式工業(yè)爐的投資比仍采用傳統(tǒng)燃燒方式的爐子要高，但是在同等要求下新建蓄熱式工業(yè)爐與新建傳統(tǒng)燃燒方式的工業(yè)爐投資基本相當(dāng)或略有上升。蓄熱式工業(yè)爐與傳統(tǒng)燃燒方式工業(yè)爐在建設(shè)投資的比較上并沒有顯示較大的優(yōu)勢，但是在投資回收期的縮短上體現(xiàn)了強(qiáng)勁的優(yōu)勢。如果考慮到由于爐溫均勻而導(dǎo)致加熱質(zhì)量提高、氧化燒損減少，由于加熱能力的提高導(dǎo)致產(chǎn)量的增加等方面的收益，則綜合經(jīng)濟(jì)效益更加可觀。

三高效蓄熱式燒嘴的工作原理

配備在各種工業(yè)爐上的蓄熱式燃燒系統(tǒng)，由蓄熱式燒嘴、換向系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

工作原理如上圖所示（圖一）

來自鼓風(fēng)機(jī)的助燃空氣經(jīng)換向系統(tǒng)和燃料分別進(jìn)入左側(cè)燒嘴的各自通道，助燃空氣由下向上通過蓄熱室A。預(yù)熱后的空氣從左側(cè)通道噴出并與燃料混合燃燒。燃燒產(chǎn)物對物料進(jìn)行加熱后進(jìn)人右側(cè)通道，在蓄熱室B內(nèi)進(jìn)行熱交換將大部分熱量留給蓄熱體后,以200℃以下的溫度進(jìn)入換向閥，經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入大氣。設(shè)定的換向時間一到控制系統(tǒng)發(fā)出指令，換向機(jī)構(gòu)動作，空氣、煙氣同時換向。此時助燃空氣從右側(cè)通道噴口噴出并與燃燒器B的燃料混合燃燒，這時左側(cè)噴口作為煙道。在引風(fēng)機(jī)的作用下，使高溫?zé)煔馔ㄟ^蓄熱體、換向閥、引風(fēng)機(jī)排出，一個換向周期完成。采用蓄熱式燒嘴可取消常規(guī)工業(yè)爐上的燒嘴、換熱器、高溫管道、地下煙道及高大的煙囪．操作及維護(hù)簡單，無煙塵污染，換向設(shè)備靈活，控制系統(tǒng)功能完備，爐內(nèi)溫度均勻，節(jié)能30%～50%。

改造蓄熱式加熱爐的理論基礎(chǔ)

蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，19世紀(jì)中期就開始用于高爐熱風(fēng)爐、平爐、焦?fàn)t、玻璃熔爐等規(guī)模大且溫度高的爐子。其原理是采用蓄熱室余熱回收裝置，交替切換煙氣和空氣，使之流經(jīng)蓄熱體，達(dá)到在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，提高助燃空氣溫度的效果。但傳統(tǒng)的蓄熱室采用格子磚作蓄熱體，傳熱效率低，蓄熱室體積龐大，換向周期長，限制了它在其他工業(yè)爐上的應(yīng)用。新型蓄熱室，采用陶瓷小球或蜂窩體作蓄熱體，其比表面積高達(dá)200～1000m2/m3，比老式的格子磚大幾十倍至幾百倍，因此極大地提高了傳熱系數(shù)，使蓄熱室的體積可以大為縮小。另外，由于換向裝置和控制技術(shù)的提高，使換向時間大為縮短，傳統(tǒng)蓄熱室的換向時間一般為20～30min，而新型蓄熱室的換向時間僅為0.5～3min。新型蓄熱室傳熱效率高和換向時間短，帶來的效果是排煙溫度低（200℃以下），被預(yù)熱介質(zhì)的預(yù)熱溫度高（只比爐溫低100～150℃）。因此，廢氣余熱得到接近極限的回收，蓄熱室的溫度效率可達(dá)到85%以上，熱回收率達(dá)80%以上[1]。

由于唐鋼一鐵廠的高爐煤氣熱值僅為725×4.18kJ/m3，理論燃燒溫度只有1100℃左右，實際燃燒溫度更低，采用常規(guī)燃燒技術(shù)不能滿足軋鋼加熱爐的溫度需要。而高溫空氣燃燒技術(shù)將空氣和煤氣都預(yù)熱到1000℃以上，高爐煤氣的理論燃燒溫度達(dá)到2000℃以上從而使純高爐煤氣的燃燒溫度滿足軋鋼加熱爐爐溫1200℃以上的要求。

3改造方案及技術(shù)特點

根據(jù)中型廠的生產(chǎn)波動大，而加熱爐區(qū)域場地較窄的特點，并結(jié)合一鐵外供煤氣量的大?。?0000～35000m3/h）。本著安全可行，調(diào)節(jié)靈活。節(jié)能效果突出的原則，采用招標(biāo)的方式，最終選擇了和北京神霧科技公司的合作，采用北京神霧公司的“蓄熱式燒嘴”技術(shù)。根據(jù)中型廠年產(chǎn)型鋼40萬噸，不同品種軋機(jī)生產(chǎn)能力在45～80t/h之間，設(shè)計加熱爐最大加熱能力85t/h。

3.1加熱爐主要參數(shù)和技術(shù)性能

加熱鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、合金鋼

鋼坯規(guī)格：斷面140mm×140mm、165mm×165mm、165mm×225mm、165rnm×280mm

長度：最小2600 mm，最長3200mm

鋼坯入、出爐溫度：常溫入爐，出爐1050～1220℃

鋼坯加熱溫差：≤50℃

爐型：端進(jìn)、端出推鋼式連續(xù)加熱爐，雙排裝料

爐子加熱能力（最大）：85t/h

爐子的主要尺寸：

爐子有效長：22820mm

爐子總長（砌體長度）：24792mm

爐子內(nèi)寬：7300mm

爐子總寬（砌體寬度）：8348mm

燃料：高爐煤氣低位發(fā)熱值（標(biāo)態(tài)）725×4.18 kJ/m3

煤氣消耗量（標(biāo)態(tài)）：33650m3/h

空氣消耗量（標(biāo)態(tài)）：22120m3/h

煙氣生成量（標(biāo)態(tài)）：48795m3/h

空氣預(yù)熱溫度：≥1000℃

煤氣預(yù)熱溫度：≥1000℃

噸坯單位熱耗：1.20GJ

爐底管冷卻方式：汽化冷卻

3.2技術(shù)、結(jié)構(gòu)特點

3.2.l蓄熱式燃燒器

加熱爐每側(cè)外部安裝17個煤氣蓄熱和19個空氣蓄熱式燃燒器，每個空氣蓄熱器與煤氣蓄熱器相鄰布置，蓄熱式燃燒器分為單噴口和雙噴口兩種，以適應(yīng)不同位置的蓄熱式燃燒器布置。一個空氣噴口和一個煤氣噴口，組成一個燃燒單元。蓄熱器中的蓄熱體采用陶瓷小球和陶瓷蜂窩體的復(fù)合蓄熱結(jié)構(gòu)，它具有換向時間適中（中型廠設(shè)計換向時間2min），耐急冷急熱性好、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點；每個燃燒器前的煤氣和空氣連接管上都安有手動調(diào)節(jié)閥，從而使得各個燃燒器、特別是上部與下部燃燒器的能力能夠按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)；維修方便，可以在不影響爐子正常生產(chǎn)的情況下利用常規(guī)檢修更換蓄熱體。

3.2.2引火燒嘴

中型廠的產(chǎn)品中有一部分合金鋼，這些品種對預(yù)熱段的加熱爐溫有上限要求。如09CuP要求預(yù)熱段爐溫低于800℃，而高爐煤氣的安全燃燒溫度需高于800℃，為解決這一矛盾，在預(yù)熱段增加12支使用轉(zhuǎn)爐煤氣的引火燒嘴，以保證高爐煤氣在800℃以下的安全穩(wěn)定燃燒。12支引火燒嘴小時耗氣量低500m3/h，采用電子打火點燃，使用安全可靠。

3.2.3自動控制

爐溫控制系統(tǒng)采用在工業(yè)爐窯控制中廣泛使用的雙交叉限幅控制方式，為保證各個供熱區(qū)溫度的可控性，首先對各區(qū)設(shè)置獨立的，以溫度為主環(huán)，空煤氣流量調(diào)節(jié)為副環(huán)的爐溫控制回路。根據(jù)工藝的供熱分配情況，共分為3個溫度調(diào)節(jié)回路，分別對應(yīng)預(yù)熱段、加熱段和均熱段3個供熱區(qū)。爐膛壓力控制為減少換向?qū)t壓調(diào)節(jié)的干擾采用手動調(diào)節(jié)煤氣煙道及空氣煙道的廢氣調(diào)節(jié)閥門，保證爐膛壓力穩(wěn)定在給定范圍。

3.2.4換向控制

換向采用四腔四通換向閥，換向燃燒控制按定時的原則，并按規(guī)定的換向時序，控制3個煤氣換向閥和3個空氣換向閥的動作，也可手動控制換向。

3.2.5安全保護(hù)系統(tǒng)

儀表控制安全連鎖邏輯保護(hù)系統(tǒng)在煤氣總管壓力過低、空氣壓力過低、儀表氣源壓力過低、電源故障情況下，發(fā)生自動停爐；當(dāng)發(fā)生自動停爐時，系統(tǒng)完成如下動作：總管煤氣立即切斷，并在10min后停引風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)則需要手動停止。另外還有緊急手動停爐：手動停爐系統(tǒng)為獨立于PLC控制的硬件連鎖系統(tǒng)。用于在特殊情況下，如控制系統(tǒng)故障時，由操作員通過操作臺的急停按鈕，完成停爐操作。

4加熱爐改造效果

4.1運(yùn)行情況

中型廠加熱爐自2001年12月3日烤爐以來，使用情況良好，較大幅度地減輕了燒火工的勞動強(qiáng)度。在正常使用中，通過電視畫面可以了解到加熱爐的運(yùn)行情況、爐溫控制非常容易，各班燒火工普遍反映調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、方便。氧化燒損明顯減少，加熱爐扒渣工作由過去的每班一次改為每次檢修扒渣一次。由于有各種報警記錄，出現(xiàn)問題可以及時發(fā)現(xiàn)。對于熱工方面的問題，也可以通過分析各種記錄及時找出問題的所在，很快得以解決。自動停爐控制系統(tǒng)的設(shè)立，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，可以及時自動停爐，對防止大事故的發(fā)生起到了很好的保護(hù)作用。經(jīng)實踐證明這套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

經(jīng)過3個月的運(yùn)行，加熱爐運(yùn)行基本穩(wěn)定，目前加熱爐的均熱段爐溫控制在1200～1300°C之間，加熱段爐溫在1100℃左右，排煙溫度僅120°C，燃燒產(chǎn)物的顯熱得到最大限度的回收。最大加熱能力已達(dá)到87t/h，2002年2月平均噸鋼消耗為494m3/t。噸材熱耗較改造前下降了26.9%。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

改造完成后中型廠年產(chǎn)型鋼40萬噸，目前煤氣單耗494m3/t。按重油價格1.33元/kg，高爐煤氣價格0.05元/m3計算。

每年可為公司減少重油外采費用：38.43×1.33×40＝2044.48（萬元）

中型廠每年增加高爐煤氣費用：（494－167）×0.05×40＝654（萬元）

中型廠年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益：2044.48—654＝1390.48（萬元）

投資回收期：

加熱爐總投資為1087.61萬元，僅以年節(jié)約燃料費計算投資回收期為：（1087.61/1390.48）×12＝9.4（月）

全部投資回收期僅需9.4個月即可收回，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

4.3社會效益

在取得良好經(jīng)濟(jì)效益的同時，也取得了良好的社會效益。每年中型廠由于熱耗降低減少CO2排放6000 m3以上，這將極大地改變環(huán)境。同時，由于高效蓄熱燃燒，煙氣的排放溫度低于150℃，這不僅減少了排煙的熱效應(yīng)而且其排放煙塵的黑度是肉眼所看不見的，這對保護(hù)環(huán)境是一大貢獻(xiàn)。

由于高溫煤氣和空氣混合燃燒產(chǎn)生了較高的理論燃燒溫度，這種低熱值的高爐煤氣可以迅速、穩(wěn)定、充分的燃燒，高溫?zé)煔饩鶆虺錆M整個爐膛，鋼坯加熱溫度十分均勻，為軋制高質(zhì)量的鋼材創(chuàng)造了條件，據(jù)2002年1～2月份統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中型廠生產(chǎn)作業(yè)率較去年提高1.9%。加熱爐區(qū)噪聲減小，環(huán)境清潔，徹底杜絕了加熱爐冒黑煙造成的環(huán)境污染，工作環(huán)境較以前大有改觀。

5結(jié)論

中型廠加熱爐蓄熱式改造，成功地將低發(fā)熱值的高爐煤氣應(yīng)用于軋鋼加熱爐，并且節(jié)能效果顯著，它為其他加熱爐改造積累了寶貴經(jīng)驗。但應(yīng)該看到，蓄熱式加熱爐在設(shè)備、蓄熱體方面還存在一些問題，由于蓄熱式燒嘴殼體采用螺栓連接，密封要求較高，目前加熱爐周圍存在煤氣的微量泄漏；燒嘴殼體內(nèi)保溫層較薄，燒嘴外殼溫度較高，達(dá)到100℃左右。我們要在使用過程中不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗，努力去完善這一技術(shù)。