蓄热式燃烧技术与低热值煤气利用

安徽冶金科技职业学院

毕业论文

蓄热式燃烧技术和低热值煤气利用

姓名林鎏斌

专业材料成型和控制技术

班级 08 届

指导老师龚义书

蓄热式燃烧技术和低热值煤气利用

作者：林鎏斌

摘要：本文主要说明蓄热式燃烧技术，低热值煤气的利用，蓄热式燃烧技术的有益补充

的实际操作使用。

关键词：燃烧技术低热值回收技术

引言：蓄热式燃烧技术使用和加热炉产生多重效果，着重阐述高温空气提高理论燃烧温度，

为高炉煤气等低热值燃料在高温炉的使用开辟了途径。中国开创了轧钢加热炉使用高炉煤气单一燃料的先例，10年来全面推广，取得重大经济和环保效益。神雾公司近10年来，在蓄热式高温空气燃烧技术的工程使用方面取得了一些成功的经验，主要是在工业加热炉，锅炉，辐射管加热炉等方面，共使用和近200项工程项目中。

一蓄热式燃烧技术

蓄热式燃烧技术，确切地应称为蓄热式换热燃烧技术。

这是一项古老的换热方式，十九世纪中期就在平炉和高炉上采用延续至今。轧钢

系统的初轧钢锭加热炉以蓄热式均热炉最为节能，并且采用的就是低热值的高炉煤气

为燃料。终因其蓄热室占用车间面积大，换向时间长，操作复杂，逐渐被中心换热均

热炉和上部单侧烧嘴均热炉所取代。

此后，蓄热式换热技术远离了轧钢系统的加热炉。蓄热式换热技术，属不稳态传

热，利用耐火材料作载体，交替地被废气热量加热。再将蓄热体蓄存的热量加热空气

或煤气，使空气和煤气获得高温预热，达到废热回收的效能。由于蓄热体是周期性地

加热、放热，为了保证炉膛加热的连续性，蓄热体必须成对设置。

同时，要有换向装置完成蓄热体交替加热、放热。到了二十世纪八十年代，解决了蓄热体的小型化和换向时间缩短到以分秒计，才使这项古老的换热技术得以在轧钢系统的连续式加热炉（含步进式加热炉）上重现废热回收的优势，即将空、煤气双预热到1000℃左右，排出废气温度在150℃以下，使废热回收率达到极限值。并且，出现研究高温空气燃烧理论和实践的新领域。

近些年首先由鞍山研究院从国外引进，并向全国推广。

蓄热式加热炉

蓄热式炉过去由于它庞大的格子砖结构，传热效率低，还乡周期长，温度波动较大，所以日趋式微。但是在20世纪90年代，世界上迅速发展起来的蓄热式高风温燃烧技术，由于具有许多优点，因而使蓄热式炉重新得到重视和发展。

蓄热式加热炉的结构和特点

蓄热燃烧系统主要组成部分有烧嘴，蓄热体，换向阀和控制系统等。

1 蓄热式燃烧

采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料和烟气，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180℃以下，可将助燃介质或气体燃料预热到1000℃以上，形成和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。

2 蓄热式烧嘴

蓄热式烧嘴带有蓄热室余热回收装置的烧嘴，配对使用，通过换向实现周期性燃烧。一座炉子可采用多对蓄热式烧嘴供热。

3 内置蓄热室

内置蓄热室是安装在炉子底部的蓄。

4 外置蓄热箱

外置蓄热箱是把蓄热室和高温通道置于炉体外，通过和炉内喷口的直接连接形成外置蓄热装置。

5 自身蓄热烧嘴

热装置，在炉墙内浇注有通道和喷口，和余热回收装置结合成一体。

自身蓄热烧嘴将一对蓄热室余热回收装置安装在一个烧嘴上，烧嘴将供热和排烟在一个烧嘴内同时完成,在烧嘴周围形成烟气循环。

6 蓄热式辐射管

蓄热式辐射管是一种采用蓄热式燃烧技术的辐射管加热装置，将两个蓄热式烧嘴安装在辐射管的两端，通过换向燃烧，以提高介质预热温度，降低烟气排放温度。燃烧在辐射管内进行，对物料进行保护性加热。

7 蓄热体

一般由耐火材料制成，周期储存和释放热量，实现冷热介质热量的传递。

8 换向阀

换向阀是切换蓄热室供气、排烟，改变助燃介质或燃气流向的阀门。

9 换向时间

换向阀两次动作时间间隔。

10 换向周期 reversal cycle

两个换向时间为一个换向周期。

蓄热式燃烧技术的主要特点是：（1）采用陶瓷小球或蜂窝体构成的蓄热室，结构简单紧凑，比表面积较之老式格子砖大数十倍，提高了传热系数；（2）由于热效率可以达到85%，能将空气预热到1000℃左右，而排烟温度可降至150℃以下，余热回收率达到70℃；（3）使低热值煤气的使用范围大大扩展；（4）降低空气消耗量，低CO²,NOx排放，CO²排放减少10%~70%；NOx排放减少40%以上，有利于减少污染改善环境；（5）提高了炉温，在相同的炉子尺寸条件下，其产量可提高20%以上；(6)空气或煤气经过预热后，直接进入炉膛燃烧，不再需要管道保温包扎和高温阀等。

新型蓄热室可以用于推钢式加热炉，也可以用于步进式加热炉。可以单独预热空气也可以同时预热空气和煤气。

蓄热式加热炉主要有三种类型，即烧嘴加热炉，内置蓄热室加热炉，外置蓄热室加热炉。

蓄热式烧嘴加热炉

这种炉型多用于清洁煤气（低含尘量，低焦油），煤气不需预热，值预热空气，同时也没有脱离传统的烧嘴形式。

蓄热式烧嘴是蓄热系统的关键设备之一，一般材质都是陶瓷的。

烧嘴布置在炉子两侧，两侧的烧嘴交替进行烧蓝和排烟。烧嘴几乎沿整个炉长均匀布置，这样能充分发挥整个炉子的加热作用。炉长方向的炉温不再是明显的三段式炉温制度，但扔可分为几个加热区，可灵活调整各段的温度。为了开炉的需要，在炉内适当位置布置一定数

量的常规烧嘴。

内置式蓄热室加热炉

内置蓄热室是将空气，煤气蓄热室布置的炉底，将空气，煤气通道布置在炉墙内，既有效地利用了空间，又减少了炉体散热面。在这种连续加热炉中，煤气和空气在炉内采取分层扩散燃烧的混合燃烧方式，在钢坯表面形成的气氛氧化性较弱，从而抑制了钢坯表面氧化，降低了钢烧损率。推钢式加热炉可采取这种形式，步进式炉因炉底设备只能将蓄热室放在炉墙外侧。

外置式蓄热室加热炉

外置式蓄热加热炉是将蓄热室全部放置在炉墙外侧。蓄热室布置的炉子两侧，一般每侧分别设4~6个空气蓄热室和煤气蓄热室。

二低热值煤气的利用