蓄热燃烧技术在马钢重机台车式加热炉上的应用分析
蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用
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。
蓄热式燃烧技术在钢铁企业的应用
我 国钢铁行业的工业炉 品种齐全， 数量众 多， 是世 界上的工业炉大 国， 但还不是工业炉 的强 国， 很多技术还不完善 ， 燃料利用 率还比较低 ， 比如我
国加热炉 的平均燃料转化率只有３ ４ ％，国外 一些 工业 比较 发达 国家如 日本 这些国家已经达到了５ ０ ％以上 ， 差距是非常大的。 我 国钢铁企业要生存和发展 ， 要参与竞争 ， 就 必须改进燃烧技术 ， 提 高 燃料利用率， 降低吨钢能耗 ， 从而降低成本 。 就是在这样一种大背景条件 下， 蓄热式燃烧技术应运而生并逐步发展壮大起来了，它采用 新的研 究成果和
稳定可靠， 经济效益和社会效益都 比较好。 ３ ． ５ 建设投资相对 不高 从全国钢铁行业 已经改造或新建的蓄热式工业炉情况来看 ，改造的蓄
燃烧技术 ” 。 这种燃烧 系统 ， 由蓄热式烧 嘴、 换 向系统和控 制系统组成 。 首先 助燃空气和燃料经换 向系统换 向后分别进入烧嘴 内各 自的通 道，助燃 空气 由下 向上通过蓄热室预热 ， 预热后的空气从通道喷出并与燃料混合燃烧 。 燃
烧产物对物料进行加热后进入没有燃 料燃烧 的通道，在通道 内的蓄热室 中 进行热交换将大部分热量 留给蓄热体后，以低于２ ０ ０ ￣ Ｅ 的温度进 入换 向阀， 再 由引风机排入大气 ， 就这样一部分烧嘴组织燃料燃烧 ， 一部分烧嘴蓄热 ， 交替工作完成加热任务 。采用蓄热式烧嘴后就可 以取消传统加热 炉上 的烧 嘴、 换热器、 烟 道以及烟 囱， 这样既简化 了设备结构和操作维护 ， 同时还无烟 尘污染， 炉内温度也均匀 ， 节能效果也 明显提高， 达到了３ ０ ％ ￣ ５ ０ ％。 ３ ． 蓄热式 燃烧技 术的应用效果 蓄热式燃烧技术 首先在 日本应用成功 。 在 日本福 山厂第一热轧车间， 一 炉 子采用蓄热式燃烧技术后， 预热 空气温度达到１ ２ ０ ０ ￣ Ｃ以上 ， 余热 回收率达 到８ ５ ％以上 。此 后世 界各国纷 纷借鉴 ， 先后建成 了数十座蓄热式工业炉 ， 并 取得 了相应的效果。在我 国， 蓄热燃烧技术也受到各大钢铁企业 的追崇 ， 各 个企业纷纷采用， 攀枝花钢铁公司轨粱厂老轧钢生产线１ ＃ 炉就是一个很好 的例子， 该炉子进行 了蓄热式改造， 改造后节能效果明显， 运行稳定 ， 综合效 益快速增加。下面就蓄热式燃烧技术的应用效果总结一下。
蓄热式燃烧在轧钢加热炉上的应用
17Metallurgical smelting冶金冶炼蓄热式燃烧在轧钢加热炉上的应用王兆云（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）摘 要：蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的使用历史，主要原理技术，烧嘴形式，以及优缺点，针对冶金联合企业轧钢加热炉不同的煤气供应，提出了节能降耗的方法和建议。
关键词：蓄热式燃烧技术；加热炉；控制；节能中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0017-2 收稿日期：2021-01作者简介：王兆云，女，生于1971年，汉族，江苏南京人，本科，高级工程师，研究方向：工程管理。
蓄热式燃烧技术是采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，排烟温度可降到200℃以下，可将助燃介质或气体燃料预热到1100℃左右，形成与传统火焰不同的新型火焰类型，并通过换向燃烧使炉内温度分布更趋均匀的一种节能技术。
高炉炼铁产生的高炉煤气由于热值低（一般为3344~4180千焦/标米），燃点大于700℃，由于其很难被利用，高炉煤气一直被当作废气，直接排放到大气中或燃烧放散掉（对环境产生了很大的影响和污染），在20世纪90年代以来，国内冶金行业的蓬勃发展，钢铁产能不断扩大，而伴随着能源价格的不断上涨，随着蓄热式燃烧技术的引入，国内很多钢铁企业对高炉煤气产生了兴趣，慢慢将高炉煤气变废为宝，加以利用，以高炉煤气双蓄热式轧钢加热炉为代表的应用成为当时的一股潮流，由于蓄热式燃烧技术突出的节能效果，后来慢慢从对低热值高炉煤气的利用，逐渐发展为对高热值的混合煤气的利用，直到21世纪，蓄热式燃烧技术在冶金行业的应用才开始慢慢降温，目前蓄热式燃烧轧钢加热炉上的应用，主要以低热值的高炉煤气为主。
蓄热式燃烧技术主要核心技术即蓄热式烧嘴和换向阀控制，蓄热式烧嘴是以陶瓷蜂窝体，或陶瓷小球为蓄热体对烟气余热进行高效回收，将助燃空气或煤气预热到1100℃左右，同时具有对煤气和助燃空气的供入、着火、燃烧以及组织火焰等功能的一种燃烧装置。
蓄热燃烧技术的应用
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。
浅谈在工业炉上应用蓄热式燃烧技术
些问题 ， 进而在优化设计方面提 出相 应的建议 。 关键词 ： 蓄 热 式燃 烧 技 术 ； 工业 炉 ； 应用
室安装在 炉子的底部 ， 同时在炉墙浇注 喷 口和通道 ， 并与高 效 回收 １蓄热式燃烧技术在不 同炉型工业炉上的应用 余热装置 合为一体 ， 构成 同时具有排烟 、 供热 和回收余热功 能的集 １ ． １在推钢式连续加热炉上的应用 蓄热室和 普线厂 、 中型厂 和部分 中板厂主要应用该 炉型 ， 以加热普钢 和 成式加热炉。它具有 的优点是在炉体 内集 中了介质通道 、 使外部高温管道 占地减少 ， 只进行简单 的系统 布置 ， 设备体积 低合金钢等钢种为主 ， 也同来加热优质碳 素钢和高合金钢。而且存 喷 口， 设计供热能力有很大 的余地 。因为简 在三种各有优缺点的蓄热实现形式 。 （ １ ） 普线厂 。 因为没有特殊的加 和布置方式不限制加热 能力 ， 可以有多种选择进行 喷 口设 计 ， 从 而使加热 质量 的需要 热要 求 ， 普线 厂较多地采用集 中蓄热和换向的方式 ， 而且具 有设 备 化了喷 口， 此外 ， 因为换 向控制和蓄热 比较集中 ， 在一定程度上限制 简单 、 可靠性强 、 方便操作的优点 。 （ ２ ） 中板厂。 因为钢 的温度需要调 得以满足 。 使燃料供入压力 比较大地影 响加热 能力 。集成式加热 节， 中板厂 目前 主要采用蓄热烧嘴式 ， 其换 向的方式 主要包括 两种 ， 了供 热调节 ， 可 以采用集 中分段 蓄热 、 换 向和双 预热 。 即集 中换 向与分散换 向。其中分 散换 向具 有灵 活的调节 手段 ， 能使 炉尤其适合低热值 的煤气 ， 因为在炉墙 内设置有煤气 、 助燃空气通道 ， 中板加热的需要得 到满足 ， 但 也有复杂 的设备 、 难度较 大的操作维 但是这一结构 的加热炉 ， 在进行 浇注料施 工的过程 中具有较 护的缺点 。 （ ３ ） 合金钢加热。 主要是利用 蓄热和常规两个烧 嘴相结合 所 以具有较为复杂 的内模结构 ， 大 的难度。 所以采用复合 炉体 ， 整体进行浇注 ， 为了使 炉体 的质量得 的形式 ， 其能够解决合金 钢热裂等问题 ， 但是常规 系统 的工况和蓄 到保证 ， 可 以选用莫来石 自流浇注料。因为具有高触变性 的 自流料 热之间相互 干扰 ， 使 系统运行受 到影响 。 浆体 ， 不需在施工时振动 ， 可 自行流动 、 脱气 、 密 实 ， 所 以在施工 时产 １ ． ２在步进式加热炉上的应用 通过材料理化性能指标 的提 主要应用 于高线厂 和小型连轧厂。 采用 的大 多是外置蓄热装置 生 的孔洞和裂缝可以大大减少 。此外 ， 使炉体 的热震稳定性得到很好的保 证 ， 重烧 线的变化也很小 ， 从 式， 包括集 中蓄热 、 换 向和分散蓄热 、 换 向两种 。 它的特点是 ： 应用最 高 ， 避免 了煤 气泄 先进 的换 向组合 ， 不但减少 了换 向时煤气 的损失 ， 而且确保 了换 向 而有效地保证了通道之间的密封性 和炉体 的整体性 ， 过程 的安全 。对相对分散蓄热 和喷 口布置进行优化后 ， 保证了空间 漏 的事故发生 。 的燃烧 ， 不存在炉 内的局部高温和火焰 盲区。 ２ ． ３外王蓄热器式加热炉 外王蓄热器式 加热炉是一 种处于集 成式加热 炉和 蓄热烧 嘴式 １ ． ３在室式加热炉上 的应用 室式加热炉主要包括室式锻 造用 加热炉 、 室式均热炉和室式热 加热炉之间的结构形式 。其特点主要是 ： 把 蓄热 室和高温通道设置 使 之与炉 内喷 口直接连接 ， 从 而形 成外 处 理炉等 。目前 国内在这几种室式 加热炉上应用蓄热式技术都取得 在集成式加热炉 的炉体外 ， 采用分段换 向和相对 集中的蓄热室。这样的结构形式 了很好 的效果 。因为不是长期连续单台使用室式加热炉 ， 所 以开发 置蓄热系统 ， 引发了系统设计很多积极 的变化 ，相 比于前两种形式更加 的灵 活 。 应用蓄热式燃烧技术是 比较适合的。 首先 ， 能够依照现 场的需要对蓄热室进行 灵活 的设计 ， 同时增加上 １ ． ４在钢包烘烤器上的应用 喷 口的设计和换 向燃烧方式也更加灵 在钢包 盖上安装蓄热式热 回收装置 ， 鼓 风机 、 换 向阀、 排烟和燃 下蓄热室的调节手段 。其次 ， 活 ， 以及喷 Ｅ ｌ 的燃烧组合更具多样性 。 料引入装置 ， 把常规烤包烧嘴替换 掉 ， 用于烘烤钢包 ， 这一技术 具有 ５ ０ ％以上 的节能效果 、 使烤 包温度和均匀性提 高 、 排 烟污染减 少等 ３在 设计 蓄热式加热炉过程中应 注意 的问题 优点 。但是 目前 要着力使设备造价降低 ， 换 向设备的可靠性提高 。 ３ ． １优化蓄热室结构 的参数 蓄热 室结构参数 的热力 和阻力特性 密切关系着介质压 力 、 流量 １ ． ５在钢管热处理炉上 的应用 因为温度和供热量不高 ， 主要采用茧青石质 陶瓷蜂窝体小型蓄 和 换 向 时 间 ， 所 以应 该 进 行 定 量 计 算 。 热烧嘴 ， 但 这对控制温度方面 的要求很高。 ３ － ２优化炉体结构 ２ 蓄 热 式 轧钢 加 热 炉 的 几 种 应 用 形 式 加热炉采用墙 内通道集中蓄热方式的 ， 很 关键 的步骤 就是布置 炉体的整体性 、 气密性 和喷 口， 因为加热炉能否正常生产 ， 能否取得 ２ ． １蓄热烧嘴式加热炉 要更严 蓄热式烧嘴具有 的特点是 ： 燃烧器 和回收蓄热室 的余热装置集 理想的燃烧效果受其直接影响 。因此对于蓄热式烧嘴 而言 ， 选 成为一体 ， 配成一对类 似于常规烧嘴 的燃烧 系统 ， 各个 蓄热式烧 嘴 格地要求蓄热室结构 ，要根据生产单位加热炉 的具体炉膛 尺寸 ， 都 周期性地予 以使用 。通常情况下 ， 一座炉 子由多对 蓄热式烧 嘴为 择合适 的蓄热箱结构 和蓄热体材质与形状 。 其供热。相关 的资料显示 ， 蓄热烧 嘴式加热 炉在 国外 被较 为普 遍地 ４ 结论 本文论 述 了在不 同炉型 的工业 炉上应用 蓄热式 高温空气 燃烧 采用 ， 而且 已经具备了非常成 熟的蓄热技术。从 使用的蓄热体 材料 方面来说 ， 国外 主要使 用瓦砾 、 陶瓷蜂窝体 、 陶瓷球等 ， 尤其是 高度 技术 ， 分 析了三种加热炉优点和缺点 ， 从 而得 出结论 ： 选择哪一种形 要依据不 同的炉型 、 燃料条件 和加热工 重视具有小巧结 构的陶瓷蜂窝体蓄热式烧嘴。 国内主要使用陶瓷蜂 式 才能达到最优化 的效果 ， 并进行有 针对性的设计 ， 同时要多种选 择换 向阀和蓄热体结构 窝体和 陶瓷球两种蓄热体 。 近两年 国内才开始将蓄热式烧嘴使用在 艺 ， 大 型加 热炉上 ， 并 且适 当改进 了烧 嘴的结构布置 ， 主要是部分 蓄热 及材料等核心设备 。 体埋进 了炉墙 ， 使“ 皮厚囊小” 的原有结构得到 了改善 。蓄热式烧嘴 因为它多具有 的调节灵 活性 ， 选 择炉型 的多样性 ， 以及能 够适应不 同工艺的要求等优 势和特点 ， 在未来的发展 中， 成为蓄热 式高温空 气燃烧技术很重要 的一种方式。 特别是 国内已有专利的单体 自身蓄 热烧嘴 ， 因其简单 的结构 、 很小的体积而竞争力更强 ， 对 于改造 旧炉 子具有 节省投资 的优点 。 ２ ． ２集成式蓄热加热炉 集 成式 蓄热加热炉是 国内较早应用的一种形式 ， 其特点是 蓄热
蓄热式燃烧技术使用中的主要缺陷及分析
蓄热式燃烧技术使用中的主要缺陷及分析2009-06-10 08:11:29| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅蓄热式燃烧技术使用中的主要缺陷及分析1蓄热体目前国内使用的蓄热体基本上是蜂窝体，但其使用寿命普遍不是很高。
加热炉上的蜂窝体使用寿命一般为3～6个月，甚至出现过使用一个星期就大量碎裂的情况。
用在钢包烘烤器上的蓄热体因烟气温度低使用寿命有所增加。
使用寿命短给用户带来了很多不便，一是维修频繁，影响到了正常生产；二是蜂窝体价格昂贵，增大了用户成本。
蓄热体在使用过程中经常出现的问题主要有熔化、软化、破裂、堵塞和腐蚀等，其中蓄热体材料的抗热震稳定性差是工程设计中最常出现的问题。
蜂窝体长期工作在急冷急热、还可能带有腐蚀性气体的恶劣环境中，经常承受着高温作用和因内外温差变化而引起的应力作用。
在使用过程中，蓄热体与气流进行热交换，一些带有腐蚀性的气体和颗粒会对蜂窝体产生不利影响。
比如氧化铁颗粒会降低铝硅材质的软熔温度，使蜂窝体熔化而堵死气孔；酸性气体会对蜂窝体产生腐蚀作用；微小颗粒会附着在蜂窝体表面而堵塞气体通道等。
另外如果气体在蓄热室内出现偏流，经过若干次换向后容易导致蜂窝体局部高温而产生热应力。
当产生的温度应力超出其承受极限时，蜂窝体就会破裂。
2换向阀由于必须在一定的时间间隔内实现空气、煤气与烟气的频繁切换，换向阀也成为与余热回收率密切相关的关键部件之一。
尽管经换热后的烟气温度很低，对换向阀材料无特殊要求，但必须考虑换向阀的工作寿命和可靠性。
因为烟气中含有较多的微小粉尘以及频繁动作，势必对部件造成磨损，这些都是选用换向阀必须考虑因素。
如果出现阀门密封不严、压力损失过大、体积过大、密封材料不易更换、动作速度慢等问题，会影响系统的使用性能和节能效果，而在集中换向时尤其如此。
目前国内应用较多的蓄热式燃烧技术主要有两种：一.煤气不预热，空气单蓄热。
只有一个蓄热室，空气采用四通换向阀换向，煤气常通或用快切阀启停。
蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用
蓄热式燃烧技术在工业炉上的应用1 引言20世纪90年代初始，蓄热式余热回收技术得到了快速发展：在蓄热体材质、构造、蓄热性能等方面都得到了许多改进；单位体积的传热面积由过去的10-40m2/m3提高到200-1300 m2/m3，因而体积显著减小；换向阀和控制系统可靠性也得到改善，换向时间由过去的30min左右缩短至几分或几十秒钟，热效率大幅提高至80％一90％左右，助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上，而排出的烟气温度可降低至200℃以下，接近烟气的露点温度。
由于助燃空气预热温度高达1000℃,远高于传统的500 --- 6001C，从而改变了传统的燃料燃烧方式，出现了一项全新的燃烧技术—高温空气燃烧(HTAC)技术。
该技术的关键在于通过高效的蓄热式余热回收可实现高温低氧的燃烧过程，形成与传统燃烧迥然不同的火焰特性，从而达到节能与环保的双重效益。
随着90年代末期该技术的逐步推广应用，近两年迅速成为一项炙手可热的节能环保新技术，在不同工业炉上得到快速应用。
至2002年已投产各种蓄热式工业炉50多台。
本文通过对目前应用情况的分析，为使用者提供一些参考。
2 在不同炉型工业炉上的应用分析目前该技术已应用于推钢式连续轧钢加热炉、步进式连续加热炉、室式加热炉、台车炉、钢管连续退火炉、钢包烘烤器、罩式炉以及倒焰窑等。
现在以连续轧钢加热炉为主，其产生的经济效益也最明显，投资回收期最短，尤其是“以气代油”的企业，基本在半年内就可收回全部投资。
2.1推钢式连续加热炉该炉型主要用于普线厂、部分中板厂和中型厂，加热钢种以普钢和低合金钢为主，也有优质碳素钢和高合金钢。
3种蓄热实现形式都有，各有其优缺点。
2.1.1普线厂普线厂由于加热无特殊要求，故采用集中蓄热、集中换向的方式较多，优点是设备简单，可靠性好，操作方便。
最有代表性的有韶钢三轧厂2＃加热炉［1］。
其主要特点是：(1)取消了在普通加热炉上用来回收烟气余热的预热段，使被加热钢坯在最大可能的辐射温压下进行快速加热，缩短钢坯在炉内的加热时间，减少钢坯的氧化烧损。
蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析
管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要：当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉，与其他类型加热炉相比，三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀，温度可控，余热可回收，废气排放量低、燃料选择面广等优点，适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料，并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料，既保证了加热质量，有效降低钢坯的氧化烧损，又实现了节能减排，降本创效，受到了国内许多钢厂的青睐。
本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理，并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。
蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益，更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。
关键词：蓄热式加热炉；蓄热燃烧；蓄热体；技术应用；节能；环保；操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年，生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等，为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳，河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉，自投产以来，本加热炉生产运行安全稳定，有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气，加热质量指标优良，生产运行成本低，节能环保，但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题，这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。
下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。
2 蓄热式加热炉首先，对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍，蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。
实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。
蓄热式燃烧技术在非轧钢加热炉上的应用
蓄热式燃烧技术在非轧钢加热炉上的应用1 、概述20世纪80年代,随着新型蓄热体——陶瓷小球和陶瓷蜂窝体的出现,使原本古老的蓄热式燃烧技术焕发出无限强大的生命力,继而发展成为一种被称为"高温空气燃烧技术(HTAC)"的全新概念燃烧技术,它把高效燃烧与极大限度的回收烟气余热及降低NOr(r下标)排放等技术有机地结合起来,实现了极限节能和极限降低NO(r下标)排放量的双重目的.轧钢加热炉是用能大户,其连续式的炉型比较适合采用蓄热式燃烧技术,尤其是高温空气燃烧技术使原本无法作为轧钢加热炉燃料的高炉煤气一跃成为"优质燃料",所以说"蓄热式燃烧技术给轧钢加热炉带来了一场革命".然而,除轧钢加热炉外,还有哪些工业炉可以采用蓄热式燃烧技术来进行改造呢我们在以下几种炉型上使用,并取得了成功.2 、采用蓄热式燃烧技术改造非轧钢炉的实例2.1 大型台车式加热炉重机,军工行业有许多与水压机及大型锻压设备配套的台车式加热炉,它们的最高炉温一般要求达到1 300℃以上,如果使用发热值只有1 200×4.18 kJ/m(3上标)的发生炉煤气作燃料(建国初期所建厂一般如此,近年来该种燃料的使用又多了起来),炉子在高温段升温困难,于是便要求空气与煤气双双经预热后燃烧.传统的做法是在炉后装设空气换热器与煤气换热器,而实际情况则因煤气质量问题,煤气换热器的寿命往往很短,许多厂家在尝够苦头之后,最后舍弃不用.在煤气不能预热的情况下,即便空气换热器将助燃空气预热到500℃也解决不了炉温问题.也有的工厂为了将空气能预热到600℃以上,在炉子两侧的地下建设庞大的以格子砖为蓄热体的老式蓄热室.新型蓄热式烧嘴的出现无疑给上述工厂带来福音.公司在邢台轧辊厂3 000 t水压机车间的一台29.7m2(2上标)台车式加热炉上进行了蓄热式燃烧技术的改造.该炉两侧共装设8对空气单预热的蓄热式烧嘴,炉子分前后两区控制,设立两个供空气/烟气换向用的两位四通换向阀和两个煤气快速切断阀,并采用可编程序控制器对炉子的热工参数和换向程序进行自动控制.因为蓄热式烧嘴能将空气预热到只比当时炉温低50-100℃的高温,也就是在炉温升用手也搓不出氧化皮来(该厂工艺只要求"可视少氧化",并没有具体的化验指标,所以没做氧化烧嘴减少量的数据测试).敞焰少氧化加热一直是热处理行业关注和潜心研究的重要课题,然而利用蓄热式烧嘴来实现却是公司独自辟出的一条蹊径.洪都钢厂辊底式炉的剖面图见图1.从图中可见,被处理的钢管搁在位于炉膛中部的辊道上,辊道上下都安装蓄热式烧嘴,每个烧嘴由煤气蓄热室,空气蓄热室和点火小烧嘴组成.上加热烧嘴的煤气蓄热室置于空气蓄热室下方,下加热烧嘴则与之相反.这样一来,从烧嘴喷出的火焰都是以贫氧的气氛接近工件,自然钢材的氧化烧损会减少.如果安装常规烧嘴的炉子也这样来组织火焰,势必会造成燃料的不完全燃烧和炉内积炭等问题.而蓄热式燃烧技术的基本思想就是让燃料在高温低氧体积浓度气氛中燃烧,火焰在刚刚离开烧嘴喷向工件表面时是贫氧的还原性气氛,但是在随后的延缓状燃烧过程中能通过分级燃烧和高速气流卷进燃烧产物等措施将可燃成分燃烧干净,不但不会积炭,而且还会收到均匀炉膛温度,减少NO.排放的效果.东钢的链条式球墨铸铁管材热处理炉分加热段,急冷段和缓冷段.所用燃料为高垆煤气,加热段炉温900℃,原设计使用普通烧嘴,用装设在加热段烟道中的换热器将空气和煤气预热后燃烧.因高炉煤气热值只有740×4.18KJ/m3(3上标),用换热器预热的介质温度也有限,恐难满足加热段温度的要求.公司至1 100℃后,助燃空气的人炉温度超过1 000℃,自然炉子高温段的温升问题迎刃而解,同时也达到了降低燃耗的目的.2.2 敞焰加热的连续式热处理炉小型成批的工件热处理一般采用连续式炉,炉内无特殊气氛要求,燃料在炉膛内燃烧,燃烧产物可直接接触工件的炉型称为敞焰加热式炉(相对隔焰加热而言).根据工件在炉内传动方式的不同有辊底式炉,链条式炉,铸造链板式炉,隧道式炉等,它们的共同点是根据热处理工艺曲线的要求,沿炉子长度方向设立若干个区段,如预热段,加热段,保温段,冷却段等,每区段使工件的升温速度与保温温度衡定,即每区段炉温基本不变,炉子连续工作.从热工制度来看,连续式热处理炉与轧钢加热炉有相同之处,但是连续热处理炉的温度制度一般更加严格,同一断面炉内的温度均匀性要求更高.公司设计改造了两台连续式热处理炉:洪都钢厂的辊底式钢管热处理炉和东钢的链条式球墨铸铁管材热处理炉.洪都钢厂的辊底式钢管热处理炉用于钢管退火,燃料为冷发生炉煤气.采用空气,煤气双预热的组合蓄热式烧嘴和小型三通换向阀等公司专利技术,取得了节能20%和减少钢管表面氧化烧损的明显效果.以前的炉子烧出的钢管表面附着一层氧化皮,现在出炉钢管表面光亮,看不见氧化皮,冷却后接触到这个项目后,提出使用蓄热式燃烧系统来替换原设计的供热系统.公司采用空气,煤气双预热的高炉煤气蓄热式烧嘴已经在多座轧钢加热炉上使用,得到了巨大的经济效益和社会效益,现在将此技术移植到热处理炉上是完全有把握的.预计会收到保证炉温,降低燃耗和减少氧化烧损等多方面的效果.综上所述,在敞焰加热的连续式热处理炉上使用蓄热式燃烧技术是很有发展前途的,它所收到的减少氧化烧损的效益恐怕比节约燃料所得到的经济效益还要大得多.2.3 安装蓄热式辐射管的工业炉有些工业炉为了炉内气氛或工件洁净的需要,要将燃烧产物与工作气氛分开,通常的做法是让燃料在单独的管子空间内燃烧,然后靠管于表面的高温辐射对炉内供热,此种管子称为"辐射管".安装辐射管的工业炉有各种保护气氛的热处理炉,真空热处理炉,搪瓷行业的搪烧炉等.燃气辐射管一般使用优质气体燃料,最早的燃气辐射管没有余热回收装置,由于炉内温度水平和炉温均匀性的要求,沿管子长度上的温差不能过大(一般不能超过150～200℃),所以辐射管排烟温度只能比管壁温度低150～200 ℃.对于燃用热值口Qd=4 130×4.18KJ/m3(3上标)的焦炉煤气,管壁温度为1 100 ℃的辐射管,排烟温度以900℃计,此时排烟热损失Qy(y下标)为在忽略冷态介质显热和散热等其他热损失的前提下(这部分热量很少),辐射管的热效率为辐射管技术进一步发展,在排烟端装设间壁式的空气换热器,因安装地点受限和换热效率低,空气预热温度一般只有200℃左右,此时排烟温度也只能降至650℃左右,相应排烟热损失口Qy(y下标)为此时辐射管的热效率为可见,辐射管的节能潜力很大,但要进一步降低排烟温度,则非蓄热式燃烧技术莫属.蓄热式辐射管同蓄热式烧嘴一样能近乎极限地回收烟气余热,以排烟温度200℃计,此时的排烟热损失Qy(y下标)为相应辐射管的热效率升至蓄热式辐射管除节能外,还有能使沿管子长度方向上的温度均匀性得以改善和因消除燃烧局部高温而带来的其它效益:延长管子寿命和减少NOr(r下标)排放等.公司2002年即着手蓄热式辐射管的开发研制工作.在取得实验室阶段的成功后,马上转入成批制造并投入现场使用.2003年底,批量安装了神雾蓄热式辐射管的一台用于钢板热处理的塔式辊底炉,一次投产成功.为保护气氛热处理炉的节能高效发展开拓了一条新路,目前这一项新技术正在迅速推广使用.3 非轧钢炉上采用蓄热式燃烧技术一些值得探讨的问题对于轧钢加热炉上采用蓄热式燃烧技术已经没有什么疑义.本文前述非轧钢炉上使用蓄热式燃烧技术也已获得成功,在同类炉子上应该推广.但并不是所有工业炉都适合蓄热式燃烧技术.笔者根据以往遇到的情况和自己的经验发表如下看法.3.1 周期式中温热处理炉不适合采用蓄热式燃烧技术周期式中温热处理炉的最高炉温为900℃左右,而采用蓄热式燃烧的炉子在升温期间的低温段是不启动蓄热换向系统的,只有炉温升至燃料的着火温度,一般700℃以上才开始换向而进入正常的蓄热式燃烧状态.也就是说,中温炉只在700～900℃期间才可发挥蓄热式燃烧的节能效益.另一方面,周期热处理炉必须严格执行热处理工艺曲线,常规的炉于在降温阶段靠调节烟道闸门来控制降温速度,而蓄热式炉采用引风机强制排烟,不但费电还给降温阶段的温度控制带来麻烦.周期式中温热处理炉最合理的炉型是全纤维炉衬与高速烧嘴相结合.因为用重质耐火材料砌筑的炉子,其炉体蓄热损失在炉子热平衡中占很大比例,改为纤维炉衬后能减少90%的蓄热损失,而这点蓄热式炉不易做到,因为蓄热式烧嘴的烧嘴砖不好与纤维炉衬相配合.高速烧嘴的气流喷出速度高达100m/s以上,高速气流的强烈扰动使工件得到均匀的加热,而蓄热式烧嘴喷口因为要同时兼顾排烟的原故,喷出速度不能太大.3.2 排烟余热可以用来预热物料或工件的炉于有些工业炉,高温段的烟气余热可以用来预热进炉物料或工件,使其直接变为工艺有效热,这样比预热助燃空气或燃料本身的节能效果来得更直接,更有效:因此,用烟气余热去预热炉料只要能将排烟温度降到一定程度,哪怕达不到排烟极限温度(比如说300,400℃排烟)也是可取的,因为最后烟气留有一定的热量排人烟囱会加大烟囱抽力,这时可以不装设引风机.不过,由于预热空气,煤气后,可以提高燃烧温度,从而提高炉温,当炉温不够高时还是要考虑预热空气或燃料.建材,化工等行业这类型炉子很多,如各种焙烧炉,回转窑,隧道窑等.3.3 采用蓄热式燃烧系统时要注重全面经济效益分析机械行业的室式锻造加热炉的热效率很低,甚至小于5%.从理论上讲,用蓄热式燃烧技术对其进行改造最为合适.但为数不少的锻造加热炉的工作状况是这样的:早上上班时用儿左右烧出"一炉活",然后锻打几个h;下午再烧一炉就完事.如果花不少的财力物力对这些炉子进行了蓄热式改造,当时测试的热效率指标也会令人满意,但长期下来,算起设备的维修,电能的消耗等就不一定合算了.4 有些热效率已经很高的炉子用蓄热式燃烧技术进行改造是为了简化炉子结构和节省钢材以加热热水或蒸汽为目的的炉子称为"锅炉",以加热空气而得到热风的炉子称为"热风炉"(多用于干燥行业),以加热油为目的的炉子称为"油介质锅炉"或"导热油炉";这类炉子的特点是,它们用各种方法将热量一级一级地利用,例如:锅炉的主炉膛周围布满水冷管壁,称之为"辐射受热面",随后安排了"对流受热面",再后面还有空气预热器,省煤器,直到排烟温度降到200 ℃以下.从热能利用的程度来看,这些炉于已到达极限,它们的热效率已达85%～90%.但如果用蓄热式燃烧技术来完成这些工艺,其炉子结构就简单多了:日本早几年就出现了蓄热式锅炉,其钢材用量只是传统锅炉的一半,当然还可得到蓄热式燃烧技术所特有的环保效益等.图2为一台以煤气为燃料的蓄热式热风炉示意图.产生热风的部分是一台常规的"钢管式空气换热器",它们置于一个两头装有蓄热式烧嘴的炉膛内.蓄热式烧嘴能轻而易举地将排烟温度降到200℃以下,也就是这台简单的热风炉的热效率可达85%以上.而传统的热风炉,要用几级换热的办法,耗费大量的钢材才能得到较高的热效率.。
高效蓄热燃烧技术在加热炉上的应用_许鸣珠
元和电源部分组成 , 完成模拟量、开关量处理 ; 逻辑 与运算 ; 开、 闭环控制及通讯功能。操作员站由工控 机和打印机组成, 完成各种操作显示、 在线操作、 记 录存档功能。 在该加热炉的燃烧控制中, 为了保证良好的动、 静态特性, 采用煤气和空气双交叉限幅控制方式 , 能 够自动适应负荷的变化 , 不会产生因空气不足所引 起的燃烧不完全冒黑烟现象 , 同时又能够克服空气 过量时的过氧燃烧现象。
收稿日期 : 2002- 12- 20 作者简介 : 许鸣珠 , 高级工程师、 硕士。
1 1 1 2 2 2
, w ith
弹簧钢, 为该公司计划开发生产的高品质合金结构 钢以及弹簧钢的生产创造了条件。目前 , 该加热炉 运行状况良好, 经济效益显著。
1
高效蓄热燃烧技术的发展过程
自从 1982 年 英国的 Hot work Development 公 司和 British St at ion 研究所合 作开发了世界上 第 1 座填充球蓄热式炉以后 , 世界上一些工业发达国家 相继开发和采用了这项技术。该新型蓄热式燃烧技
1
2
2
明
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( 1 北京科技大学 , 北京 100083; 2 石家庄钢铁公司 , 石家庄 050031)
摘 要 : 介绍了蓄热式加热炉燃烧技术工作原理和发展 , 并对主要加热设备如蓄热烧嘴、 蓄热室、 换向
装置、 控制系统进行了分析。蓄热式技术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 , 同时还能提高炉子的产量 , 并减少 CO 2 和 N O x 的排放量 ; 在 国际上被称为 21 世纪的关键技 术 之一。石家庄钢铁公司加热炉采用 PLC 对蓄 热器的换 向装置进 行自动控 制 , 每 150s 换 向一次。新 型 蓄热室分别预热空气和煤气 , 可以使空气和煤气温度均达到 800 了燃烧费用。 以上 , 热效率达 70% 以上 , 大大节 约
国内加热炉蓄热式燃烧系统分析
蓄热 式燃 烧技术 在轧钢 厂加热 炉上 已经应用
由表 １ 以看 出 ，“ 嘴式 ” 蓄 热燃 烧 系统 可 烧
了十多 年 ，蓄 热 式 燃 烧 系统 也 经 历 了从 早 期 的 “ 道式 ” 到 目前 的 “ 嘴式 ” 通 烧 。早 期 的 蓄热 式
具有 “ 通道式 ” 蓄 热 燃 烧 系统 无 法 比拟 的 优越 性 ，故而 “ 道式 ” 蓄热燃 烧系 统被 “ 嘴式 ” 通 烧
“ 嘴式 ” 蓄热燃 烧 系统根 据 换 向 系统 的 型 烧
式分 为 ：半 集 中换 向系统 、全分散 换 向系统 、大
分散 小集 中换 向系统 。 （ ） 半 集 中换 向 系 统 ，是 指加 热 炉 分 两 段 １ 或 多段供 热 ，每段 的空气／ 烟气 系统和煤 气／ 气 烟
和全分散换向系统的融合。不同换 向系统的比较
这 导致能 量 损 失 ，而 裂 解 产 生 的大 量 的 Ｃ又 加
不同可 以分 为：空煤气 双蓄热 、空气单蓄热两 种。 （ ）空煤 气双 蓄热 １ ’ ．
空 煤气 双蓄 热是 国 内用得 较 多 的蓄热 方 式 ， 空 煤气 在各 自的喷 嘴 内能 预热 到 ９Ｏ 以上 。空 Ｏ℃ 煤 气双 蓄热燃 烧 系统 多用 于燃 料为低 热值煤气 的
冶 金
能
源
Ｖ０ ． Ｎｏ ２ １２９ ．
Ｍ ａ ． ０ｌ ｒ２ Ｏ
ＥＮＥＲＧＹ Ｆ０Ｒ ＥＴＡＬＬ Ｍ ＵＲＧＩ ＣＡＬ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
国 内加 热 炉 蓄 热 式 燃 烧 系统 分 析
朱 理 朱 宗铭
（ 中冶华天 工程技术 有限公 司 ）
摘 要 介绍了国内加热炉常用 的几种蓄热式燃烧系统 ， 并分析 了各蓄热式燃烧系统的优缺点。
浅谈蓄热式燃烧技术在钢铁行业的使用
段 ， 气 出炉 后还 有空 气换 热器 或 空 、煤气 烟 换 热 器 ，所 以最 终 从 烟 道排 走 的烟 气 温 度
为 了追 求 表 面 上 的先 进 性 而 盲 目地 推 广 蓄 热 式燃 烧 技术 。 焦炉 煤 气和 高炉 煤气 的价 值 实 际上 完 全 取 决 于 各 个 企 业 高炉 煤 气 的 利
此 实际节 能效 果应 该 是这部 分 差值 。 据 加 根
热 炉 的 热平 衡 计 算 ，一 般 烟 气 带走 热 量 约 占全 炉 总 热 量 支 出 的２ ％左 右 ，所 以采 用 ０ 蓄热 式 燃 烧 技术 的加 热 炉 其 最 大 节 能效 果
运行 成 本 。 以单 从节 能 角度考 虑 ，蓄热 式 所 燃烧 技术 并 不像我 们想 象 的那 样具 有优 势 ，
煤炭 的新 型生产 模 式 。 用这 种 方式将 给 冶 采 金行 业 的清 洁 生产 、 金行 业 周边城 镇 环境 冶
１ ９
改善 以及 减轻 铁 路 运 输 负 担 开拓 一条 新 的 途 径 ，同 时也 为 蓄 热 式 燃烧 技 术 在 冶 金 行 业 的广 泛推广 提 供 了发展 空 间 。
现 有 蓄 热 式 技 术 在 人 型加 热 炉 上 应 用
目前 蜂 窝 蓄 热 燃烧 系 统 的换 向时 问 增加 了
数倍 。 同样 换 向设备 的动 作频 率 降低 了数倍 ，
存 在 换 向装 置 需 频 繁 换 向，在 设 备 寿 命 和 运 行可 靠性方 面存 在 问题 。 使该 项技 术在 连
蓄热式燃烧器系统在冶金加热炉中的应用
蓄热式燃烧器系统在冶金加热炉中的应用摘要：现阶段，我国的冶金工程建设的发展迅速，我国的资源和环境问题日益突出，迫切要求高能耗行业全面推行高效、清洁的燃烧技术。
蓄热式燃烧技术，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的燃烧技术。
它具有烟气余热回收效率高、空气和燃气预热温度高以及低氮氧化物排放的优越性，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。
蓄热式燃烧器采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换烟气和空气或燃气，使之流经蓄热体进行高温预热。
低热值燃料借助高温预热后的空气或燃料可获得较高的炉温，扩展了低热值燃料的应用范围。
该方法能够最大限度地回收高温烟气的物理热，大幅度节约能源，提高热工设备的热效率，减少CO2排放，同时使烟气中氮氧化物体积分数降低40%以上，符合国家清洁生产和节能减排的相关要求。
关键词：蓄热式燃烧器系统；冶金加热炉；应用引言随着人们节能降耗意识的不断提升，冶金工业也在探究绿色发展技术手段。
加热炉作为最大的耗能设备是工艺流程中最为关键的设备，加热炉运行的稳定性直接影响轧钢的生产质量。
解决加热炉燃烧问题，使其稳定运行是现阶段的重点问题。
加热炉工况复杂、参数多变，其运行惯性相对较大，具有控制滞后的特征。
加热炉的数学模型建立困难，在运行中会受到空气、煤气压力值以及燃料发热值等多种因素的频繁波动与影响，导致其各个变量之间互相耦合、干扰，会影响其稳定运行。
1蓄热式燃烧器工作原理蓄热式燃烧系统是由蓄热式双烧嘴、助燃鼓风机、助燃风量调节阀、换向阀、燃料调节阀、燃料切断阀、点火电动阀、长明火（点火枪）、排烟引风机、排烟温度变送器等组成。
该系统通过蓄热式双烧嘴周期性地换向燃烧，从而用高温排烟烟气加热助燃空气。
当其中1个烧嘴燃烧时，高温烟气通过另1个烧嘴进行排烟，加热蓄热体的蓄热介质，当排烟温度测量值超过设定排烟温度时，换向阀换向，此烧嘴开始燃烧，原来燃烧的烧嘴开始引风抽吸并排放高温烟气，加热蓄热介质，如此反复循环燃烧。
蓄热式轧钢加热炉应用分析及优化措施
Science &Technology Vision 0前言节能和加热质量是轧钢加热炉的两项重要指标，节能即减少煤气消耗、减少散热损失，降低吨钢能耗；加热质量包含坯料加热温度均匀性、加热温度达标率及氧化烧损率等，加热质量好坏关系到轧制能否顺利进行以及产品组织性能的均匀性[1]。
加热炉是轧钢车间的重要热工设备，也是轧钢工序的能耗大户，加热炉的技术水平高低直接关系到轧钢生产的经济技术指标，因此钢铁企业对新上轧钢加热炉均选择设计技术先进、能耗低、加热质量好的加热设备。
高温蓄热式燃烧技术作为一项卓有成效的节能和利用低热值煤气新技术，近年来在冶金行业及其他行业逐步推广使用。
国内冶金行业率先采用蓄热式燃烧技术的是一批中小型企业，其主要原因是采用这项技术后可以使用低热值的高炉煤气加热钢坯，为许多高热值气体燃料不足的企业解决了生产急需问题。
该技术能够将燃料和空气预热到1000℃以上，排烟温度降低至150℃以下，可以最大限度地回收烟气显热以达到提高热能利用率的目的，具有燃耗低、节能、炉温均匀、加热质量好、废气排放少等优点。
轧钢加热炉热效率普遍偏低，在未被利用的能量当中，炉体散热损失占50%以上[2]。
与采用换热器的常规换热加热炉相比，采用蓄热式燃烧技术的加热炉，其节能效果一般在20%~30%。
因此，蓄热式燃烧技术成为近年来轧钢加热炉改造和新建的主要发展方向。
1存在的问题随着蓄热式轧钢加热炉推广应用的逐渐深入，科研人员和工厂工程技术人员对蓄蓄热式轧钢加热炉应用分析及优化措施赵令玉张虎胜陈俊杰王国梁孟祥威摘要文章简述了蓄热式轧钢加热炉的应用现状，阐明了蓄热式加热炉在应用中遇到的新问题，针对存在的问题，分析并提出了相应的优化措施。
关键词蓄热式加热炉；能耗；换向阀；节能中图分类号:TG307文献标识码:A DOI ：10.19694/ki.issn2095-2457.2020.22.24Abstract This paper briefly describes the application status of regenerative reheating furnace for steel rolling ，expounds the new problems encountered in the application of regenerative reheating furnace ，analyzes the existing problems and puts forward the corresponding optimization measures.Key words Regenerative reheating furnace;Energy consumption;Directional valve;Energy saving 赵令玉材料工程技术专业,技术主管,现从事中厚板原料管理及生产组织工作,山东钢铁集团日照有限公司。
蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用
摘
要 ：为 进 一 步 挖 掘 节 能 潜 力 ， 降 低 燃 耗 ，提 高 加 热 炉 能 力 ， 承 钢 连 轧 厂 加 热 炉 进 行 了 大 规 模 改 造 。 介
绍 了 承 钢 加 热 炉 蓄 热 式 改 造 方 案 及 其 应 用 效 果 ， 改 造 后 加 热 炉 能 力 由 ８ ｔｈ提 高 至 １ ０／ ， 单 耗 由 ２ ５ ／ ０／ ２ ｔｈ ０ ｍ ｔ
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（ ）开 坯 机成 型 孔平 均翼 缘厚 度 设 计 ２ 根 据 成 型孔 轧件 腹 板厚 度 及 万能 区域 腹板 翼 缘 延伸 关 系 ，确 定开 坯机 成型 孔平 均 翼缘 厚 度及
万能 区域 腹 板翼 缘 延 伸关 系 ：
成 品材 深度 与 开 坯机 成 型 孔 槽 深 度 之 差 为 ０
～
开坯机 成型孔 翼缘厚 度／ 开坯机 成 型孔 腹板 厚
度 ：成品翼缘 厚度／ 成品腹板厚度 ＝０９ ．：。 ．～１５ １ 对 于 成 品轧 件翼 缘 宽度 较 宽 ，需 要在 万 能 区
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新型蓄热式燃烧系统在某钢厂加热炉中的应用
上 ， 以大 大 降低 燃 料 消 耗。设 计 单 位 热 耗 取 可
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６ ０ ７０ ７０ ８ ０ ７ ０ ８０ ７０ ８０ ０ ０ ０ ５ ０ ５ ０ ５ ３０ ４０ ４０ ５ ５ ９ ０ ９ ０ ４０ ５０ ６ ｏ ２ ０ ９０ ９０ ４０ ５ ５ ２ ０ １０ ９ ２ Ｉ． ． １２ ２ ． ８８ ２ ． ８８ ２ ２
蓄 热式烧 嘴 蓄热 式燃烧 系统 换 向 阀 排 烟装置
点做 了详细说 明 ， 为成 功 范例 ， 做 值得 广 泛推 广。
关键 词 ： 热 炉 加
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｗ－ｙ ｅ Ｒｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ Ｃｏ ｕ ｔ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｈ ａ ｉ ｇ Ｆ ｒ ａ ｅ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｎｅ ｔ ｐ ｇ ｎ ｒ ｔｖ ｍｂ ｓｉ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｅ Ｈｅ ｔｎ ｕ ｎ ｃ ｃ ｏ
ｌ 引言
某钢厂加热炉炉型为端进端 出步进梁式加热 炉， 炉内单（ 排布料 ， 了满足各种长度规格钢 双） 为
坯 的支撑 和输送 ， 置 ４根活 动梁 和 ４根 固定 梁 （ 设 均 热段 ５根 ） 炉 子 两 侧 安 装 空 气 预 热 的 蓄 热 式 烧 。
烟气 生成量 ：７０ ｍ ／ ７４０Ｎ ｈ
依据特殊 钢种 的加热要求 ，加热 炉分均热段 上、均热段下 、 第一加热段上 、 第一加热段下、第 二加热段和第三加热段六个供热段。通过设定各段 的温度和控制燃料供给量完成钢坯加热过程 ，使出 炉 坯料 达到 轧制工 艺对 温度 、温差 的要求 。全 部采
蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的合理利用
蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的合理利用
肖仕长
【期刊名称】《四川冶金》
【年(卷),期】2008(030)004
【摘要】针对蓄热式燃烧技术的现状,提出在轧钢加热炉上合理采用蓄热式燃烧技术,并进一步完善该技术.
【总页数】4页(P40-43)
【作者】肖仕长
【作者单位】重庆赛迪工业炉有限公司,重庆,400013
【正文语种】中文
【中图分类】TF3
【相关文献】
1.蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的应用 [J], 郭先喜
2.蓄热式燃烧技术在马钢轧钢加热炉上的应用 [J], 滕均成
3.蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉的应用与发展 [J], 于喜凤
4.蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉上的合理利用 [J], 肖仕长
5.轧钢加热炉蓄热式燃烧技术专利分析 [J], 康斌
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蓄热式燃烧技术在合金钢加热炉的应
节能降耗技术在蓄热式加热炉中的应用与研究1、前言莱钢特殊钢小型成材车间原加热炉是推钢两段式无水冷滑轨燃煤气加热炉，以焦炉煤气作为燃料，采用平焰式炉顶烧嘴，炉底面积18.3×2.4=44m2。
设计最高产量15t/h,加热原料主要是：602～752×2000mm方坯。
加热钢种有碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢等。
随着车间的半连轧改造，产能不断增加，现加热能力已严重不足，直接制约了生产。
加热质量也需进一步提高。
为此，2001年月，加热炉易地改造为单蓄热式加热炉，采用高温空气燃烧技术对加热炉进行了节能技术改造，可直接加热150×180mm连铸坯，由二火成材变为一火成材。
1确定蓄热方式对于采用单蓄热方式还是双蓄热方式，主要从合金钢加热工艺的特殊性和从生产运行的特性来考虑。
从合金钢加热工艺的特殊性分析，合金钢要求低温慢速加热和高温快速加热相结合，这样就要求有充足的低温段（小于700℃），采用单蓄热方式，留设一部分预热段，可利用1/3的排放烟气进行钢坯的预热，形成一部分温度梯度，若采用双蓄热加热方式，加热炉各段都要布置烧嘴，低温段的蓄热式烧嘴易造成在不稳定燃烧区工作。
从生产运行的特性来看是满负荷运行率较低（60%左右），规格品种多、批量小；轴承钢连铸坯要求高温加热扩散等工艺。
大多数工况都是在中低负荷运行。
双蓄热加热炉，在混合煤气蓄热运行中，每换向一次（烧嘴式蓄热换向为每1～2分钟一次）就有4～6 m3的煤气损失，在此情况下，双蓄热加热炉低负荷运行和蓄热高热值煤气的节能效果就会降低。
针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，决定采用烧嘴式单蓄热加热炉。
3 技术方案加热炉异地改造后为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉。
主要数据如下：①加热能力：最大45t/h。
②有效炉底强度：600Kg/m2·h。
③有效炉底尺寸：3.248×25.218＝82m2。
④预热空气温度：900-1050℃。
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同时， 炉膛 内燃烧后 的高温烟气进入右侧蓄热室 ， 将热量 传递 给蓄 热 体 ， 温度 迅速 下 降到 １０ ５ｏ Ｃ以
下 ， 后经 换 向阀 进 人 排 烟 系 统 。一 段 时 间 （ 然 即换 向 系统 间隔 时 间 ， 于换 向周 期 的一半 ） 等 之后 ， 向 换 阀动作 ， 入 Ｂ状 态 ， 气 进 入 右 侧 蓄 热 室 ， 气 进 空 烟
两种状态下交替工作 ， 达到炉内稳定燃烧的效果 。
蓄热 体 一般 采用 小球 和蜂 窝体 （ 图 ２两 种 如 ）
Ｂ 态 状
从 ２ ０世纪 ９ Ｏ年代 开 始 ， 国蓄 热燃 烧 技术 得 我
到 了快 速 发 展 ， 日臻 成 熟 。 由于 陶 瓷 材 料 的发 并
热至 ８０ １０ ０ ～１０ ℃高温 的同时 ， 合理组织 燃料与助
燃 空气 进 入炉 膛 的角 度 、 置及 流 量 配 置 等 ， 燃 位 使
料 与空 气合 理 混合 并 达 到充分 燃 烧 ， 空燃 比可 以控
７ ％的烟气进行余热回改 ， ０ 其它 的要经尾 部烟道直
接 排 出 ， 以热效 率 相对 要 低 。 所
蓄热 燃 烧技 术原 理 如 图 １ 所示 。 蓄热 室／ 嘴成 对 布置 ， Ａ状 态 ， 鼓 风 机 出 烧 在 从
来 的常温空气 由换 向阀切换进左侧蓄热室 ， 在其 自 下而上流过蓄热体时被预热 ， 在极短时间内从常温 加热到接近炉膛温度（ 此时蓄热体被冷却）被加热 ， 的高温热空气进入炉膛后 ， 卷吸周围炉内的烟气形
Ｖ １１ ０． ８
Ａｌ ．２ ０ 唱 ０８
蓄 热燃 烧 技 术 在 马钢 重 机 台车 式 加 热 炉 上 的应 用分 析
魏 廷 智
（ 马钢股份公司重型机械 设备制造公 司 安徽 马鞍 山 ２ ３０ ） ４００
摘 要 ： 对蓄热燃烧 技术在马钢重 机锻钢线台 车式加热炉上的应用进行了 探讨， 提供了 几种蓄热式台 车加热炉的应用形
～
４ ｍ／ ３ 高到 ２０Ｉ ／ ３ ３０ ／１， 至 更 ｏ２ 提 ｍ ０ ｌｍ ～１０ ｎ３甚 ｌ ２
高 ， 大地 提 高传 热 效 率 ， 蓄热 室 的体 积大 为 缩 极 使 小， 同时 由于换 向装 置 的可靠 性 和控制 技术 水平 的 提 高 ， 得换 向周 期 缩短 至 ０５ｍｉ ｉ， 使 ． ｎ～３ｍｎ这些 是 其不 断应 用到 新 领 域 的保 证 。新 型 蓄热 燃 烧 技 术 由于传 热 效率 高和 换 向周期 短 ， 助燃 空气 预 热温 度 可提 高到 炉 温 的 ８ ％ 以上 ， 出 的烟 气 温 度 可 降 ０ 排 低至 烟气 的露点 附 近 ， 因此 ， 气 余 热 得 到 接 近 极 废
５ ％烟气 排 放量 等 环保 、 ０ 节能 和提 高加 热质 量 的 针 （ 只 即
效果 。
预热 空气 ） 双 蓄 热 之 分 。单 蓄热 一 般 只 对 ６ 和 ｏ
限的回收 ， 烟气余 热回收效率可达 ８ ％， ０ 节能效果 十分可 观 。 由于助燃空气预 热温度 高达 １０ ００℃， 燃料燃 烧 特性产 生 了质 的变 化 ， 氧稳 定 燃 烧 成 为 可 能 ， 贫 从 而形成 国 际 上 统 称 的 高 温 空 气 燃 烧 （ ｉ ｅ — Ｈｇ Ｔ ｍ ｈ ｐｒｔｅ ｉ Ｃｍ ｕｔｎ 简 称 ＨｒＣ 技 术 。 该 技 术 ｅ ｕ ｒ ｏ ｂｓｏ， ａ ｒＡ ｉ ］ ） Ａ 的关键在于实现高温低氧的弥漫燃烧过程 ， 火焰特 性创新了传统燃烧理论 ， 从而达到节 能与环保的双 重效益 。
成一股 含 氧 量 大 大 低 于 ２ ％ 的 稀 薄 贫 氧 高 温 气 ｌ 流， 同时与燃 料 混合 ， 贫 氧状 态下 实现 燃烧 ； 此 在 与
１ 蓄热燃烧技术 原理
蓄热燃烧技术 的关键是在通过交替工作 的若 干对高效蓄热室或蓄热烧嘴将助燃空气 从室温预
收稿 日期 ：００—０ —０ ２（ ７ ８
展， 蓄热 体 多采 用 陶 瓷 小球 或 陶瓷 蜂 窝 体 ， 比表 其
面积 （ 即单位 体 积 的传 热 面积 ） 由过 去 的 １ 】 ｌ ＯＩ ／】 ｌ ｌ ２ ３
～
制 在较 低 的水 平 ， 上 炉 内 烟气 的混 合 ， 燃 料 在 加 使 低 氧 环 境 进 行 体 积 燃 烧 ， 大 幅 度 降低 Ｎ ｘ的排 可 Ｏ 放量 ， 同时燃 烧 以弥 漫方式 进行 ， 消除 了局 部低 温 。 高 效蓄 热 室可充 分 利用 烟 气余 热 ， 同时达 到节 约 可 燃 料 ２ ％ ～５ ％、 ０ ０ 提高 产量 １％ ～３％ 、 ０ ０ 减少 ２ ％ ０
式并进行 了分析 ， 重点是 目前应用 中普遍存在的 问题 ， 同时提 出了一些优化设计 建议 。
关键 词 ： 蓄热燃烧； 车式 台 加热炉； 应用分 节能环保 析；
中 图分类 号 ：Ｆ ６ ． 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：６ ２—９ ９ ｛０ ８ 增 一０ ８ —０ Ｔ ０ １２ Ａ １７ ９４ ２０ ） ０１ ４
第 １ 卷 增 刊 ８
２０ ０ ８年 ８月
安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报
Ｊ ｕ ａ ｆＡ ｈ ｉ ｃ ｔ ｎ ｌ ｏｌｇ ｆ ｔｌ ｒ ｙ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ｌｏ ｎ ｕ ａｉ ａ ｌ ｅ ｏ ａｌ ｇ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ Ｖｏ ｏ Ｃ ｅ Ｍｅ ｕ
作者简介 ： 魏廷智（９ ８ ， ， １ 一）男 马钢重机公 司结构分 厂 ， ６ 高级工
程师。
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８ ・ ２
安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报
２ｏ ｏ８年增刊
自 左侧蓄热室流出， 过程与 Ａ状态一致。就这样 ，
在换向系统周期性地切换下 ， 蓄热燃烧系统在 Ａ Ｂ 、