蓄热式辐射管燃烧器在镀锌板退火炉中的应用

蓄热式辐射管燃烧器在镀锌板退火炉上的应用

吴道洪，王东方，谢善清，王汝芳，王文寿

北京神雾热能技术有限公司，北京 100083

刘灿楼，刘忠诚

钢铁研究总院，北京 100081

摘要本文论述了蓄热式辐射管燃烧器在佛山南方广恒钢铁公司镀锌板生产线连续退火炉上的应用

情况。生产线试生产的情况表明，退火炉燃烧系统使用蓄热式辐射管燃烧器比使用常规辐射管燃烧器

不仅在节能、环保方面具有优势，而且在加热均匀性和炉温调节方面有很大优越性。

关键词高温空气燃烧蓄热式辐射管燃烧器镀锌板生产线

中图分类号：TF066.1 文献标识码：A

Application of Radiant-Tube with Regenerative Combustor on Annealing

Furnace

in Zincked-plated Plank Production Line

Wu-Daohong, Xiao-Qi, Wang-Dongfang, Xie-Shanqing, Wang-Rufang and

Wang-Wenshou

Beijing Shenwu Thermal Energy Technology Co. Ltd. Beijing 100083, China

Liu-Canlou and Liu-Zhongcheng

Central Iron & Steel Research Institute, Beijing 100081, China

Abstract: This paper is dealt with application situation for developed regenerative （HTAC）fired-gas radiant tube combustor on use of zincked-plated plank production line continuous anneal furnace in Guangdong Foshan GUANGHENG iron and steel Co.Ltd. in China. Production test of the production line is showed that anneal furnace combustion system with regenerative （HTAC）fired-gas radiant tube combustor compare with conventional radiant tube burner not only have superiorities on saving energy and environmental protection but also have advantages on temperature distribution and heating temperature regulation properties.

Keywords: High Temperature Air Combustion, Regenerative Radiant-tube Combustor, Zincked-plated Plank Production Line

1 引言

本研究小组于2002年设计出XRFSG系列蓄热式辐射管燃烧器，率先在国内把高温空气燃烧技术[1][2]（High Temperature Air Combustion）应用于辐射管燃烧器。对蓄热式辐射管燃烧器进行的大量实验研究表明[3][4]，XRFSG系列蓄热式辐射管燃烧器不但运行安全可靠、操作方便、表面温度分布均匀，而且可以解决目前常规辐射管燃烧器使用中遇到的冷态点火启动困难和能耗高两大主要问题，具有良好的经济效益和环保效益。本文论述了蓄热式辐射管燃烧器在广东佛山南方广恒钢铁有限公司连续热镀锌板机组还原退火炉上的应用情况。机组调试和试生产的情况表明，退火炉燃烧系统使用蓄热式辐射管燃烧器比使用常规辐射管燃烧器有很大优越性。

2 蓄热式辐射管的工作原理和性能参数

蓄热式辐射管燃烧器的结构如图1所示。冷空气先经A烧嘴的蓄热体加热，与燃料混合燃烧；辐射管中的热烟气加热B烧嘴的蓄热体后，由烟道排出。经过一段设定的时间后改变辐射管中气体的流动方向，冷空气由B烧嘴流入，烟气由A烧嘴排出。冷空气和热烟气如此交替地流经A、B两烧嘴的蓄热体，通过蓄热体交换热量，空气可预热至接近辐射管管壁温度，烟气温度可降至200℃以下，从而实现烟气热量的极限回收。空气、烟气流动方向的变换和烧嘴燃料气的通断是通过专用阀门和控制系统来实现的。蓄热式辐射管使用点火燃烧器作为点火源，以保证蓄热式辐射管安全、可靠地工作。

图1 蓄热式辐射管燃烧器的结构示意图

衡量燃气辐射管使用性能的主要参数有热效率和管壁表面温度分布均匀性。蓄热式辐射管的热效率（热量利用率）η

y

按下式计算[5]：

ηy=(Q d+Q w-Q y-Q h)/Q d （1）

式中 Q

d 为燃料低发热量(kJ/Nm3)，Q为单位体积的空、煤气物理热(kJ/Nm3)，Q

y

为烟气带走的物理热(kJ/Nm3)，Q

h

为烟气带走的化学热(kJ/Nm3)。

烟气带走的物理热的多少对辐射管热效率有很大影响，而排烟温度与烟气带走的物理热成正比。常规辐射管如果不进行烟气余热回收，热效率只有30%～40%。如果使用空气预热器回收烟气余热，烟气温度每降低100℃，热效率可提高约4.5%；经空气预热器后，排烟温度一般能降低至500℃～600℃，热效率提高到40%～60%。应用XRFSG系列蓄热式燃烧器的辐射管燃烧系统的热效率可达91%以上[3][4]。

辐射管表面温度分布均匀性通常用加热不均匀系数ε来表示[5]：ε=Δt/ t max=1-t min/t max （2）

式中Δt为辐射管工作长度上的表面最大温差，t

min 、t

max

为辐射管表面最低及最

高温度（℃）。

常规辐射管表面温差一般为50℃～100℃，加热不均匀系数一般为0.05～0.1。应用XRFSG系列蓄热式燃烧器的辐射管表面温度分布不均匀系数可达0.03以下[3][4]。

3 退火炉燃烧系统的特点和性能指标

退火炉燃烧系统所使用燃料为液化石油气，热值21800kcal/Nm3。液化石油气经厂区煤气管道引入车间厂房内。在总管上设置有液化石油气调压系统，将煤气压力调节至5000Pa～7000Pa。煤气总管上安装紧急自动切断阀。退火炉炉前煤气总管根据加热段分配分为若干路，每个加热段分管上均安装有流量孔板和流量调节阀，然后分别送至炉子两侧每个烧嘴。为了与空气同时实现换向功能，在烧嘴前煤气支管上分别装有煤气快速切断阀（每个烧嘴一个煤气快切阀）。每个烧嘴前的支管上安装有浮子流量计和手动球阀，用于调节单个烧嘴负荷。退火炉燃烧系统所用助燃空气由鼓风机供给，鼓风机位于风机房内。各加热段分管上分别设有流量孔板、流量调节阀，然后分别送至炉子两侧每个烧嘴。每个烧嘴前空气支管设手动蝶阀和四通换向阀，空气经换向阀后再分两路，分别接至辐射管上下烧嘴。退火炉各加热段的废气由换向阀废气出口接管接至炉子两侧废气管，再汇总于废气总管，由总管通向引风机入口（引风机在风机房内），引风机出口接钢烟囱。在引风机前烟气总管上安装有电动调节阀，用来调节废气总管的压力。燃烧系统最大加热能力34t/h，全自动炉温控制。燃烧系统管路示意图如图2所示。