武钢320 t鱼雷罐国产烘烤燃烧器

武钢320 t鱼雷罐国产烘烤燃烧器的热态试验研究肖世华蒋扬虎肖坤伟丁翠娇(武汉钢铁(集团)公司)摘要通过对研制的武钢320 t鱼雷罐烘烤燃烧器进行1∶1的热态试验研究，得到了该燃烧器的各项技术性能：燃烧器点火时间＜4 s，无明显着火延迟；燃烧能力(煤气流量)为1285 m3/h；燃烧能力调节比为5.5；在最小空气消耗因数n＝1.035下工作时，燃烧废气中CO＜1000×10-6；在调节比正常范围内工作时，燃烧火焰稳定，火焰长度为1.5～4.5 m，罐外噪音最大为80.2 dB(A)。

该燃烧器的各项技术性能达到了设计目标并满足了武钢生产工艺要求。

关键词燃烧器炼钢烘烤鱼雷罐HOT TEST OF THE BURNER FOR PREHEATING320 t TORPEDO LADLE AT WISGCOXIAO Shihua JIANG Yanghu XIAO Kunwei DING Cuijiao(Wuhan Iron and Steel(Group) Co.)ABSTRACT The performance indexes of the burner for preheating 320 t torpedo ladle have been obtained by a full scale hot test. It is shown that the ignition time of the burner is less than 4 seconds, the maximum gas consumption is 1285 m3/h, the adjustment ratio of gas consumption is 5.5 and CO content in the off gas is less than 1000×10-6 at minimum air coefficient.It is also shown that the flame is stable, the flame length is 1.5 to 4.5 meters, the noise outside the ladle is lower than 80.2 dB(A),while the burner works within adjustment ratio range. The performance shows that the burner meets the design and technological requirements.KEY WORDS burner,steelmaking，preheating,torpedo ladle1 前言随着转炉炼钢的发展，鱼雷罐式运输车以其容积大、铁水温降小、自动化程度高等优点在国内得到应用。

它的烘烤温度要求为1000 ℃以上，加之它是卧式长型，烘烤不能采用多个燃烧器且燃烧器形状较为特别，就更增加了燃烧器设计制造的难度，因此国内各钢铁厂如宝钢、马钢均从国外引进、采用焦炉煤气作燃料。

根据武钢焦炉煤气紧张、转炉煤气大量放散的情况，为节约焦炉煤气，利用转炉煤气，减少投资、节省引进费用，公司决定自行设计以95 %转炉、5 %焦炉混合煤气作燃料用于320 t鱼雷罐的烘烤燃烧器。

如何全面考察试制的燃烧器的技术性能是至关重要的，确定燃烧器技术性能的最可靠的手段是热态试验，热态试验能准确描述燃烧器的特性，直接观察燃烧状态和火焰形状，全面检测技术性能。

并能根据试验结果多次修改设计和反复试验，从而确保燃烧器的性能符合工艺要求。

2 试验方案及试验装置2.1 试验方案为使试验结果尽可能真实可靠，避免一系列热相似准数的繁杂计算及其引起的误差，决定试验燃烧器和实物比例为1∶1，试验装置内腔与实际鱼雷罐一致，试验用空、煤气管路系统与实际使用一致。

试验装置应设置各种参数的测试或取样孔。

2.2 试验装置试验装置包括燃烧器、实验炉、空煤气管路系统和测试系统。

图1为建成的试验装置示意图。

图 1试验装置示意图Fig.1Experimental set-up1—空气管道；2—测压管；3—煤气管；4—流量计；5—阀门；6—烧嘴前测压管；7—橡胶软管；8—轨道；9—运送小车；10—燃烧器；11—挡板；12—鱼雷罐；13—废气口；14—排污管2.2.1 燃烧器根据武钢320 t鱼雷罐烘烤的工艺要求并参考宝钢等单位燃烧器结构，初步设计的燃烧器参数见表1。

表 1燃烧器参数Table 1Burner parameters燃烧器为T形空气叶片旋流套筒式，叶片旋流角度18°，试验燃烧器采用1Cr18Ni9Ti制造。

图2为燃烧器示意图。

燃烧器固定于可在轨道上前后运动的小车上，试验时，根据需要可推进推出试验炉。

2.2.2 试验炉试验炉与生产用鱼雷罐内腔尺寸、形状相同，罐长12000 mm，内径2900 mm，其外壳用16 Mn钢板和工字钢、槽钢筋板构成，里面衬以120 mm厚的保温浇注料，保温浇注料由Y字形不锈钢锚固件锚固。

2.2.3 空、煤气管路系统试验室已有高、焦炉混合煤气(管道直径φ219 mm)，煤气压力为0.02 MPa，煤气发热值8.36 MJ/m3，与燃烧器采用的转、焦炉混合煤气发热值相差仅2.2 %(试验要求＜3 %)。

采用22 kW离心式风机供给助燃空气，最大流量3000 m3/h，压力为0.015 MPa。

采用橡胶软管将管路与燃烧器连接。

2.2.4 测试系统测试项目、测点及采用仪表见表2；测点布置见图2。

图 2试验燃烧器图Fig.2Test burner1—旋流片；2—风头套；3—煤气喷头3 试验内容和结果3.1 燃烧器的p-V特性在燃烧器燃烧过程中不出现脱火、熄火和震动［1］及排烟口烟气中CO 含量不大于0.01时［2］，在不同工况下得到的空煤气压力、流量、废气成分、噪音和火焰长度结果见表3。

实际上根据试验情况燃烧器还可在更小或更大流量下稳定燃烧，但由于流量仪表量程所限，未记录下稳定的数据。

表3中最大流量和最小流量都是通过多次反复试验取得的稳定的数据。

根据空、煤气流量与燃烧器前压力关系绘制的燃烧器p-V特性曲线见图3和图4。

3.2 最大煤气流量和最小煤气流量表3中的最大煤气流量1285 m3/h(设计值为1200 m3/h)是在观察火焰正常稳定燃烧无脱火和回火情况下测得的，认定为最大煤气流量［2］。

表3中的最小流量233 m3/h是仪表量程所能记录的最小数据。

表 2测试项目、测点及仪表Table 2Test items，test points and test instruments表 3热态试验数据Table 3Hot test data注1)煤气和助燃空气的流量是根据温度和压力修正后的标态流量；2)空气消耗因数是根据废气成分计算的。

图 3煤气p-V特性曲线Fig.3p-V characteristic curve of gas3.3 燃烧器燃烧能力调节比确定根据调节比计算公式计算调节比＝最大煤气流量/最小煤气流量＝1285/233＝5.5实际生产工艺要求鱼雷罐烘烤时低温下限速升图4空气p-V特性曲线Fig.4p-V characteristic curve of air温，高温下快速升温。

该燃烧器具有较大的调节比，满足了工艺要求。

3.4 火焰长度和张角测定采取肉眼观察和照像的方法测出的火焰长度和张角见表4。

烘烤工艺要求该燃烧器燃烧火焰具有一定的长度和张角。

燃烧器喷口到鱼雷罐端部距离为5 m，该燃烧器在大流量下的燃烧火焰长度达到了4.5 m，满足了工艺要求。

表 4火焰长度和张角Table 4Length and field angle of flame3.5 空气消耗因数的测定测定先在罐外进行，相对固定一个煤气流量，将助燃空气量逐渐加大并观察燃烧火焰情况，观察到火焰处于由稳定到脱火边缘状态时，将此时空气量作为最大空气量。

然后将燃烧器推进试验罐内，再逐渐减小空气流量并分析排烟口废气成分，同时取煤气样分析成分和计算发热值。

测试及计算结果见表5。

根据表5可知，该燃烧器在n为1.207～1.035范围内工作时，都能稳定燃烧且废气成分中CO含量低于0.01 %，达到了这类燃烧器设计要求的n在1.05～1.2的范围内正常燃烧的要求。

3.6 鱼雷罐内温度分布测定表 5空气消耗因数测试结果(煤气流量：700～750 m3/h) Table 5Test result of air consumption coefficient(gas flow:700～750 m3/h)鱼雷罐内测温点分布情况如图1所示，在对应表3工况下，选择有代表性的第3、5和9点绘制出的温度随时间变化的曲线如图5所示。

可以看出，各点温度分布均匀，无偏热，加热50 min时最高与最低温度差为78 ℃。

3.7 着火性能测定图 5罐温随时间变化曲线Fig.5Ladle temperature change with time点火烧嘴设置如图2所示，用φ12 mm×2 mm紫铜管制作，燃料采用焦炉煤气。

点火试验在大气中进行，采用小明火点火方式。

点火前先用点火棒将点火烧嘴点燃，助燃空气给微量，保证空气管道微正压，点火时逐渐开启烧嘴前煤气阀门，并观察记录喷口有煤气喷出到点燃的时间，然后逐渐加大空气量，使之与煤气量匹配。

经多次试验，着火时间小于4 s点火时燃烧器煤气流量200～400 m3/h。

点火烧嘴角度在40°～60°之间都能正常点火。

点火过程中无脱火、回火现象。

3.8 噪音测试试验时，在鱼雷罐四周按规定对噪音进行了多次测定，测试结果见表3，最大为80.2 dB(A),低于 85 dB(A)，达到了对冶金工业炉的要求。

4 实际生产应用及经济效果经过热态试验，研制的鱼雷罐烘烤燃烧器已于1995年底在三炼钢厂投入使用(共用了4套)，一年多来运行良好，烘烤温度达到了1000 ℃以上，罐体温度均匀，完全满足了三炼钢厂的生产工艺要求。

通过试验，研制的鱼雷罐烘烤燃烧器不仅取代了进口，节约了引进费用，而且用转、焦炉混合煤气代替了焦炉煤气，降低了能源成本。

该燃烧器已于1995年底通过了武钢组织的专家评审。

5 结论(1) 鱼雷罐烘烤燃烧器的能力为1285 m3/h，达到了设计要求。

(2) 试验条件下，燃烧器点火可靠、迅速，火焰稳定，着火时间＜4 s，无明显着火延迟。

(3) 燃烧器燃烧能力调节比达到5.5。

(4) 燃烧器在最小空气消耗因数n＝1.035下工作时，燃烧废气中CO＜0.01 %。

(5) 燃烧器在正常调节比范围内工作时，火焰长度为1.5～4.5 m；火焰长度满足工艺要求。