蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用

　收稿日期:2003-07-17

　作者简介:张永生(1966-),男,1988年毕业于东北大学轧钢专业,硕士,高级工程师.

　文章编号:1009-9700(2004)01-0043-03

蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用

张永生,张旭新,黄发明

(广东省韶关钢铁集团有限公司,广东曲江512123)

摘　要:介绍韶钢第五轧钢厂采用蓄热式燃烧技术对加热炉改造的必要性,并对几个方案进行比较和确定,重点介绍蓄热式燃烧技术在五轧厂加热炉应用的难点,以及在原加热炉上应用蓄热式燃烧技术进行改造的内容,总结了蓄热式燃烧技术的应用效果.关键词:加热炉;燃烧技术;蓄热式

中图分类号:TG 307 文献标识码:B

Application of the regenerative combustion process to the soaking

furnace for the SISG N o.5R olling Mill

ZH ANG Y ong 2sheng ,ZH ANG Xu 2xin ,H UANG Fa 2ming (Shaoguan Iron &S teel G roup C o.Ltd.,Qujiang 512123,G uangdong )

Abstract :The necessity of adopting the regenerative combustion process to the s oaking furnace of the N o.5S teel R olling M ill of SISG.is introduced ;and several s olutions to the process are com pared and screened ,in order to finally select a proper one.The details of the technical m odifications are described ,the difficulties with them em phasized ,and the merits of this technique summa 2rized.

K ey w ords :s oaking furnace ;combustion technique ;regenerative combustion

1　改造的必要性

广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称韶钢)五轧厂始建厂于1982年,年设计能力为5万t/a ,坯料为52～60mm 的小断面方坯,生产的品种规格为Φ10～14mm 棒材和钢筋,属二火成材横列式轧钢生产工艺.随着技术的进步,韶钢五轧厂的生产工艺日益落后,丧失了在激烈市场中的生存竞争力.因此决定进行一火成材并且采用辊切切分工艺的技术改造,使用160mm ×160mm 断面的坯料,产品品

种规格仍为Φ10～14mm 棒材和钢筋,降低成本,提高产能,使年产规模达到15万t ～18万t.

加热炉于1994年改造为采用纯高炉煤气双预热和辅助重油燃烧系统的连续式炉型,至2002年已到炉子大修周期.使用时间长,炉体耐材剥落严重、热效率低,原设计加热坯料为52～60mm 的小断面

方坯,加热能力为20t/h ,年加热能力约10万t ,不适应因轧钢线改造带来的坯料断面加大和提高加热能力的需求.结合五轧厂轧钢线一火成材技术改造,为了使加热能力满足轧制能力,决定采用蓄热式燃烧技术来提高加热炉的加热能力,以适应轧钢线15～18万t 轧材的加热要求.

2　蓄热式燃烧技术的工作原理

蓄热式高温燃烧技术燃烧器,也就是一个具有蓄热功能的燃烧通道,它的结构示意如图1所示.严格来说,蓄热燃烧应该是指一个燃烧系统,它需要至少2个燃烧器本体,至少1个换向阀,1套供风系统和1套排烟系统.双预热需要至少4个燃烧器本体,至少2个换向阀,并且是组合运行.它与普通的燃烧装置不同,它的开口不仅是燃料或空气的喷口,而且是排烟口.蓄热体燃烧器的基本原理是高换热

总第136期2004年2月 南　方　金　属

S OUTHERN MET A LS

Sum.136February 2004

表面积的蓄热小球把高温气流分割成小股气流,气流通过蓄热体形成强烈的紊流,冲破气流的层流层,使气流和蓄热体之间高效热传递,使烟气的余热快速传递给蓄热体,使蓄热体达到蓄热目的.同样的道理,在燃烧器燃烧的时候,空气或煤气通过蓄热体被迅速预热到1000℃以上,由于换向系统的快速换向达到周期性的燃烧,可得到基本稳定的炉温,每小时蓄热20～30个周期,换热效率达到85%以上

.

图1　燃烧器示意

蓄热式燃烧系统的工作原理如图2所示,1对蓄热式燃烧器,当燃料或空气由A 向进入炉膛燃烧时,其对侧的燃烧器就在引风机的作用下吸走烟气,同时蓄热室开始蓄热,一定的时间以后,蓄热室热量达到饱和,换向阀换向,燃料或空气由B 向进入炉膛燃烧时,其对侧的燃烧器就在引风机的作用下吸走烟气,同时蓄热室开始蓄热,一定的时间以后,蓄热室热量达到饱和,换向阀换向,这样当换向阀再次换向时就完成了一个周期的燃烧.这样空气或煤气被预热到仅仅比炉膛温度低100～200℃的高温,进入炉膛燃烧,而排烟温度在150℃以下.由于预热温度的波动,炉膛温度是波动的,

但通过调整换向周

图2　原理图

期到足够短的条件下,炉膛温度是稳定的.

蓄热式燃烧器其蓄热室的高温段置于炉墙内,燃烧器的保温性能良好,表面温度在150℃左右,管道平均温度在80℃左右.

3　方案选择

蓄热式高温燃烧技术(HTRC )在具体运用到轧钢加热炉上,目前主要有集中蓄热和分散蓄热两种方式.根据原加热炉的情况对这两种方式的几个方案进行了全面的比较:

311　蓄热室置于炉底的通道式方案

优点:布置紧凑,管道少,适合于厂房空间较小的情况,无高温管道暴露在外.

缺点:由于蓄热室置于炉底,需要厂房标高较高,需要挖较深的地下基础,对地下水的处理要求高,不适合于地下水丰富的地区;炉子维护比较困

难,通道爆裂难以维护;由于通道置于墙内,炉墙厚度大.另一方面,要完全彻底的打掉原炉子基础,不适宜于在旧炉基础上改造,投资较高.312　蓄热室置于炉侧的管道式方案

优点:只需旧炉子的炉子基础作小的改动,无需打掉原炉子基础.

缺点:要对炉侧的蓄热室基础建设,对蓄热室和高温管道要进行保温,投资高,布置比较臃肿,维护也比较困难.

313　蓄热式燃烧器方式

优点:近似于传统的烧嘴,在传统的旧炉子基础上,只需改动炉尾部分旧炉子基础.如果炉尾基础标高足够,整个基础、钢结构和炉子结构尺寸无需改动,炉子外无高温管道,投资省、维护容易.

缺点:管道较多,炉压和排烟温度控制难度大.充分考虑到五轧厂的实际情况:加热炉改造要投资省、见效快,配套轧钢线改造工程.对炉子进行“推倒重来式”的大投资改造是不符合客观条件的,而是要立足于现有厂房:投资省、炉型不变,采用新技术来提高加热炉的加热能力,以适应年产15～18万t 加热要求.通过对以上3种方案比较,选择第三种方案进行旧炉子的改造.

4　应用难点

(1)供气管道多,管线布置复杂,占用厂房空间

较大,要求布置紧凑,不利于厂房空间布置.

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4 南　方　金　属S OUTHERN MET A LS

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