CN201876105U

CN201876105U - —种复合燃料蓄热式加热炉

Info

Publication number: CN201876105U
Application number: CN2010206289972U
Authority: CN
Inventors: 赵猛
Original assignee: SHANGHAI CADRE SCIENCE TECHNOLOGY Corp
Current assignee: SHANGHAI CADRE SCIENCE TECHNOLOGY Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-11-29

Abstract

—种复合燃料蓄热式加热炉，其包括，炉体，其沿长度方向形成至少三个加热段，即第一~第三加热段，其中，第一、第二加热段为高热值加热段，第三加热段为低热值加热段；蓄热式烧嘴，分别设置于炉体各加热段；对应高热值加热段的蓄热式烧嘴接高热值气体管道；对应低热值加热段的蓄热式烧嘴接低热值气体管道；各气体管道分别设有相应的控制阀。本实用新型结合蓄热式燃烧技术的自身特点，将不同种的燃料单独供热，各自采用不同的燃烧方式，充分发挥各种燃料以及燃烧方式的特点，最终实现低能耗、高产能、低氧化烧损，自动化系统投用稳定的目的。

Description

—种复合燃料蓄热式加热炉

技术领域

本实用新型涉及加热炉，特别涉及—种复合燃料蓄热式加热炉。

背景技术

由于蓄热式燃烧技术具有极限余热回收以及极低的有毒有害气体排放的特点，正在为全世界的工业炉窑大面积的采用。在冶金行业新建加热炉中，95%以上都使用了蓄热式燃烧技术，而在使用过程中由于对该技术了解的不够深入，因此使用效果并不理想，在有些不适合的场合下，没有找到合适的解决办法，而生搬硬套的采用蓄热式技术，结果存在问题很多。

以宝钢为例，宝钢已有多座加热炉采用蓄热式燃烧技术，蓄热式烧嘴为美国Bloom公司配套，烧嘴前空气、煤气、空烟采用的都是快切阀形式，也由Bloom公司配套，蜂窝体采用的是陶瓷小球，说明书上直径19mm，实际供货是直径15mm。一套Bloom的蓄热烧嘴近三十万元人民币（含三个快切阀），是国内同等价格的三倍以上。

原总承包单位承诺，改造后可节约能源15%，运行一年后，根据甲方反映，实际节约能源在8%左右，但也有意见认为炉体翻新重新砌筑也是能耗降低5%以上，这样看来应用蓄热式实际的节能效果是很小的。NOx的含量确实比以前低，测试NOx的含量在50PPm。

该炉投产以来，主要存在如下一些问题：

1、氧化烧损大，氧化烧损大，金属收得率降低了约0.1～0.2%，这是因为氧化烧损增加而导致。

2、废气中CO含量高，存在不完全燃烧，有时加热炉燃烧后烟气中CO的含量高达10%以上，在换向逻辑上该炉存在问题。

3、煤气喷嘴的金属外层采用冷却风套管，冷却风采用压缩空气或助燃空气进行冷却，采用压缩空气冷却时，每只烧嘴管径在DN10～15之间，约占每只烧嘴总供风量的3～5%左右。此部分冷却风没有计量和自动调节，因此空燃比控制的准确程度受到很大影响。另外此部分冷却风是常温的，喷到炉内后需要大量热量将其加热到与炉膛同样的温度，此部分增加能耗2%左右。

4、换向阀故障率高。均热段炉膛压力较高，达到50 Pa左右，难以控制，炉门存在冒火。

5、两座炉子实际单耗综合值高于1.35GJ/吨坯（技术附件规定单耗为1.25GJ/吨坯）。

6、加热质量基本能够满足生产要求，但温差较大，钢坯中间温度大于两侧50～100℃，水平很低。

7、均热段上加热仍然采用常规燃烧技术，并非全蓄热加热炉。

发明内容

本实用新型的目的在于设计—种复合燃料蓄热式加热炉，结合蓄热式燃烧技术的自身特点，将不同种的燃料单独供热，各自采用不同的燃烧方式，充分发挥各种燃料以及燃烧方式的特点，最终实现低能耗、高产能、低氧化烧损，自动化系统投用稳定的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

—种复合燃料蓄热式加热炉，其包括，炉体，其沿长度方向形成至少三个加热段，即第一~第三加热段，其中，第一、第二加热段为高热值加热段，第三加热段为低热值加热段；蓄热式烧嘴，分别设置于炉体各加热段；对应高热值加热段的蓄热式烧嘴接高热值气体管道；对应低热值加热段的蓄热式烧嘴接低热值气体管道；各气体管道分别设有相应的控制阀。

进一步，所述的高热值气体管道接焦炉煤气管道；低热值气体管道接高炉或转炉煤气管道。

所述的蓄热式烧嘴为单蓄热式烧嘴或双蓄热式烧嘴。

所述炉体后部还设均热段。

在没有蓄热式燃烧技术之前，由于单一的低热值高炉煤气的实际燃烧温度不足以达到钢坯轧制所需要的温度，故要掺混一定比例的焦炉煤气，即所谓的高焦混合煤气，一般热值在1800～2400 Kcal/m³之间。通过提高煤气热值，从而提高燃料的理论燃烧温度，从而实现加热炉所必要的温度。

对于钢坯企业而言，焦炉煤气是一种宝贵的资源。冷轧工序、取向硅钢加热、回转窑等均需要焦炉煤气。有些企业将焦炉煤气回收作为生产复合肥、二甲醚等产品的原料，其价值与管网剩余煤气用于发电相比，效益好出几倍。

因此钢铁联合企业内部的燃气平衡上应该立足于在蓄热式燃烧技术的基础上进行燃气分配、平衡。应该尽可能少用或不用焦炉煤气这一宝贵资源。

很多企业，单一的燃料不能满足产能的要求，因此需要两种以上不同热值的燃料以满足生产要求。传统的做法是将两种燃料掺混到一起，其结果是能耗高、产量低、加热质量低，自动化系统很难投用。

本实用新型两种燃料分别进入各自不同的供热段，再根据燃料的不同特点采用不同的燃烧方式。

根据钢坯在不同温度下的自身导热系数，提高的第一、第二加热段炉温，强化辐射传热，使钢坯在此区域吸收更多的热量。

本实用新型复合燃料单双蓄热组合燃烧方式产生氧化铁皮多的第三加热段（均热段）采用高炉煤气，热值相对稳定，气氛易于控制。

由于炉内高温，复合燃料单双蓄热组合燃烧方式使第一、第二加热段炉温较高，但钢坯自身温度相对较低（钢坯自身温度≤900℃几乎不生产氧化铁皮），由于钢皮刚一入炉就有蓄热式烧嘴的加热，以及高热值煤气燃烧的高温，使得钢坯在第一、第二加热段区域已获得较高的热量，在第三加热段（均热段）无需强化加热，不必在第三加热段（均热段）设置过高温度。

钢坯在自身超过900℃高温下停留时间，在第一、二加热段钢坯的自身导热率处于最高值，第一、第二加热段大幅度供热使得钢坯芯部温度也较高，故在高温区的均热段、第三加热段无须长时间的均温，在高温区停留时间较短。

高温区域中的硫化物氧化烧损大部分产生第三加热段（均热段），而复合燃料单双蓄热组合燃烧方式中该部分采用高炉煤气，煤气中很少有硫化物的成分，故可将一步降低烧损。

本实用新型的优点在于：

1. 节能

采用本实用新型可节能10%以上。以一条年产400万吨的带钢生产线来说为例：当煤气热值为2000 Kcal/m³，在采用常规燃烧方式或单蓄热方式的情况下，小时煤气耗量250000m³/h，可节能10%考虑，则小时节约煤气25000 m³/h，按每m³混合煤气单价0.4元人民币计算，小时节能效益10000元，按年作业7000小时计，年节能效益7000万元。

2.降低氧化烧损效果显著

采用本实用新型氧化烧损率可降低0.2%，以年产400万吨的带钢生产线为例，则每年增产钢材8000吨，年经济效益4000万元。氧化烧损的减少延长了加热炉的停炉清渣周期，根据我们的推算可以将传统燃烧方式的5～6个月延长至8～9个月，提高了设备的作业率，减少了维护成本，同时对于延长加热炉的使用寿命非常有利。

3.提高加热质量

可以将采用一般单蓄热方式钢坯温差的≤±25℃，提高到≤±12.5℃的范围内，对于提高轧制后的成品质量十分有益。

4. 减少有毒有害气体排放

减少隧道炉温室气体CO₂向大气排放量10%，可将产生酸雨和光化学烟雾的NO_X排放量由300 PPm，减少到50 PPm以下。

5.自动化投用效果

掺混后的高炉煤气、焦炉煤气受各种条件的制约，掺入量是不断在发生变化的，而煤气热值经常性的变化，使得自动化系统难以投用。两种单一的煤气热值基本上是稳定的，自动化投用稳定。

6.一次性投资小

复合燃料单双蓄热组合从炉尾排出的烟气量小、没有换热器阻力小，因此砼烟囱及基础、烟道基础可以比单蓄热常规加热炉降低投资近500万元左右。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型复合燃料蓄热式加热炉的一实施例，其包括，炉体1，其沿长度方向形成三个加热段，即第一~第三加热段11、12、13，其中，第一、第二加热段11、12为高热值加热段，第三加热段13为低热值加热段；蓄热式烧嘴2、3、4，分别设置于炉体各加热段11、12、13；对应高热值加热段的蓄热式烧嘴接高热值气体管道5、6；对应低热值加热段的蓄热式烧嘴接低热值气体管道7；各气体管道分别设有相应的控制阀8、9、10，其为流量调节阀。

所述的高热值气体管道5、6接焦炉煤气管道；低热值气体管道7接高炉或转炉煤气管道。

所述的蓄热式烧嘴2、3为单蓄热式烧嘴，蓄热式烧嘴4为双蓄热式烧嘴。

在本实施例中，所述炉体1后部还设均热段14及相应的烧嘴141和气体管道142。

第一、第二加热段采用高热值燃料（第三加热段、均热采用高炉煤气可以节省出的焦炉煤气用于增加第一加热段、第二加热段混合煤气热值）提高炉膛温度；由于第一、第二加热段采用高热值，只有不到11%的烟气从炉尾排出，故此不必留设较长的不供热段，这样蓄热式烧嘴后移，最大限度减少了不供热段的长度，钢坯提前进入高温区加热，产能得以提高。

当钢坯温度到达一定高度后，其自身的导热系数有大幅度的下降，因此需要缓慢加热，过快的加热速度将加大坯料断面温差，增大氧化烧损，而实际的产量提高仍然有限，故此均热段、第三加热段采用低热值的高炉煤气为燃料是十分合适的。

从热工原理上讲燃烧容积热强度是一定的，也就是说单纯依靠加大烧嘴能力实际上就是强化加热，其造成的危害是有目共睹的，出现炉膛压力大冒火、烧损加大、断面温差大、单耗高等问题是必然的。

同一座加热炉上采用不同的单一燃料、不同的燃烧方式工作这是在以往的加热炉上从未有过的想法和实践。

本实用新型在同一座加热炉上采用单双蓄热组合的方式分别对不同的控制段进行加热。首次根据钢坯的导热率的变化进行不同燃料的配置。提高加热质量。复合燃料单双蓄热组合的供热、燃料分配方式符合下面的钢坯在不同温度时的导热系数，在自身导热率高的情况下快速加热，在自身导热率低的情况下慢速加热，故断面温差小。

均热段、第三加热段采用高炉煤气，高炉煤气热值低，不会产生局部高温区，喷入炉内的煤气量，形成扩散燃烧，故沿长度方案温度均匀性好。完全可以满足轧高质量钢种的需要。

Claims

1.—种复合燃料蓄热式加热炉，其特征是，包括，

炉体，其沿长度方向形成至少三个加热段，即第一~第三加热段，其中，第一、第二加热段为高热值加热段，第三加热段为低热值加热段；

蓄热式烧嘴，分别设置于炉体各加热段；对应高热值加热段的蓄热式烧嘴接高热值气体管道；对应低热值加热段的蓄热式烧嘴接低热值气体管道；各气体管道分别设有相应的控制阀。

2.如权利要求1所述的复合燃料蓄热式加热炉，其特征是，所述的高热值气体管道接焦炉煤气管道；低热值气体管道接高炉或转炉煤气管道。

3.如权利要求1所述的复合燃料蓄热式加热炉，其特征是，所述的蓄热式烧嘴为单蓄热式烧嘴或双蓄热式烧嘴。

4.如权利要求1所述的复合燃料蓄热式加热炉，其特征是，所述炉体后部还设均热段。