第三代燃烧新技术及在钢厂的应用
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第三代燃烧新技术——多孔介质燃烧技术
及在钢厂的应用
说起“火焰”,大家脑海里一定会想起一团圆圆的火球,蜡烛的火焰,煤气灶上的火焰,大家肯定不陌生,可是我要告诉大家,火焰可以定制,可以是长方形的、条形的、圆环的,可以是很小的,也可以组合成很大的,大家一定会问,这是火焰吗?答案是肯定的,能产生这样火焰的技术就是我们今天要介绍的重点:第三代燃烧新技术-多孔介质燃烧技术。
随着经济的发展,我国能源消耗量愈来愈大,同时给环境造成的污染也愈来愈严重。近来我国对节能减排要求的越来越高,尤其是当前全球金融危机的不利形势下,各钢铁企业间的竞争已经逐渐演化为能耗水平的竞争。而降低能耗不仅要在生产过程中严格把控,更要采用先进的节能技术和配套相应的节能设备才能实现。
工业炉窑是把能源转化为热能加以利用的装置,在冶金、机械、石化、建材等众多工业行业内数量众多,有广泛的应用,工业炉按供热方式可以分为火焰炉和电炉,电炉的优点是炉温均匀,便于实现自动控制,加热质量好,没有烟尘和噪音危害,缺点是会遇到电量不足和电费较贵的情况,所以没有广泛利用。火焰炉的主要优点是燃料来源广泛,价格便宜,其燃料可以是天然气、副产煤气、油、煤等气、液、固等燃料,其中使用最多的是气体燃料,以自由火焰为特征的燃烧技术,一直占据着气体燃烧的主要地位。燃烧器(烧嘴)是工业炉窑中负责完成燃烧的设备,但是传统的燃烧器存在热效率不高、污染
物排放量大、容易造成环境污染、难以实现精确控制等问题,使大量能源被白白浪费的同时污染了环境。以目前钢铁行业中技术最先进的加热炉来说,自由火焰燃烧产生热量中只有60%能传给加热的物料,30%被燃烧产生的烟气带走,10%被炉墙等散热浪费掉,同时由于自由火焰燃烧消耗时间长、需要空间大等缺点、一是造成加热设备体积庞大,二是即使设备做得如此庞大,燃料仍会由于来不及燃烧就排出炉外,造成燃烧尾气中含有大量有毒的CO,同时由于自由火焰温度不均匀,燃烧尾气中还有大量氮氧化物。对环境造成巨大的危害。
针对以上现状,近年来,各类燃烧节能技术在国内得到很大发展,比如高温空气燃烧技术(蓄热燃烧技术)能把30%被烟气带走的余热再回收60~80%,节能效果显著,但是该技术在改善加热物体的温度均匀性、减少污染物排放方面在国内应用效果不佳。
近年来,在燃烧研究领域中,多孔介质燃烧技术越来越多的受
到人们的青睐。其特点是气体混合物在一种既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里完成燃烧,介质做成什么形状,火焰就是什么形状,炉子内部没有火焰,加热物体不是靠火焰,而是靠加热高温介质和温度均匀的烟气的辐射热。
多孔介质燃烧新技术,是继第一代常规气体燃烧技术,第二代蓄热燃烧技术之后,国际最新的第三代气体燃烧技术。
传统燃烧技术:“两大一小有毒”,氮氧化物含量大,燃烧装置大,调节比小、燃气适应性小,有毒的一氧化碳含量高。多空介质燃烧技术:“两小一大零排放”,氮氧化物含量小,燃烧装置小,调节
比大、燃气适应性大,有毒的一氧化碳含量低。
随着整个国家和钢铁行业节能减排压力的日渐增大,在宝钢许多节能技术都已经推广应用,进一步节能必须要有新技术,日前,国内第一台无焰多孔介质定向加热炉在某钢厂特钢条钢厂热调成功。在这里火焰被“做”成了固定的圆盘形,实现了高燃烧效率、超低污染物排放。该项目团队仅用了3年不到的时间就实现了该技术从实验室成果到工程化应用的转化,研制成功的2MW多孔介质加热炉为国际上同类炉功率最大的炉子,通过采用自主研发的耐高温固体介质,实现了变形状不定的火焰间接传热为高温固体的定向辐射传热,可以显著减少坯料的氧化烧损,炉温均匀性达到了可以和电炉媲美的正负10度,节气(天然气)率可达10%以上。该技术在钢铁、有色、机械制造等领域具有广泛的推广应用价值。