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本案中炉型为室式加热炉新葡萄京棋牌唯一下载:,如何利用高温烟气的热能是工业炉窑节能降耗的关键

邢钢线材厂精品车间五线以生产高端产品为主,为最大限度提高产品质量稳定性,厂部经多方调查、评比,于今年2月份开始上线加热炉智能燃烧系统。截至4月初,该系统运行良好,与此前的人工控制相比,准确性、及时性都得到了显著提升。这套智能燃烧系统不需要额外的硬件改造,只需在软件程序进行优化。岗位工只需输入钢种、温度,系统即可按设定值自动控制烧嘴进行加热。据悉,加热炉是轧钢生产的第一道环节,钢坯在炉内加热的温度、加热时间、残氧控制等都会影响成品的性能。传统加热炉均采用人工操作,不可避免会带来操作不及时、人为失误等,对产品质量稳定性带来不利影响。

封头毛坯的尺寸重量,生产周期,余热回收与否,工人操作水平高低都将影响燃烧系统的设计,随意选型及配置燃烧系统,极有可能导致运行成本增加,产品质量下降等问题。更多专业知识可咨询大科公司,数十家封头加热炉案例可供参考。

4.控温方式

摘 要:本文论述了我国冶金工业炉窑的改进方法和高温空气燃烧技术在提高工业炉窑效率、节能环保方面的优越性。采用高温空气燃烧技术对武钢大型厂3#加热炉进行了全面技术改造,取得了加热质量优良,节能20%以上的良好效益。 关键词:蓄热式HTAC技术;加热炉;应用 1 前言 工业炉窑是冶金企业的基础生产设备,也是主要耗能设备。长期以来,工程技术人员始终在改进炉体结构、燃烧器、余热回收、优化生产工艺、采取新型保温材料等方面进行广泛探索,以提高热效率。就工业炉窑的能源利用来看,高温烟气带走的热量约占燃料供给总热量的30%~50%,因此,如何利用高温烟气的热能是工业炉窑节能降耗的关键。 根据工业炉窑烟气余热开发利用的发展状况,工业炉窑大致分成三种类型,即: 烟气余热不利用型 炉内烟气温度已达1000℃以上,排入大气,不仅浪费大量烟气余热,而且对环境造成污染,其热效率在30%以下,目前这种类型工业炉窑在大型连续生产线的企业中已基本淘汰,只有部分从事简单生产的小型炉窑还在使用。 采用换热设备回收烟气余热 将工业炉产生的烟气引入集中式烟道,利用烟气余热预热空气,武钢有限责任公司大型轧钢厂1#、2#推钢式加热炉和改造前的3#推钢式加热炉即为该类型的工业炉。1#、2#轧钢加热炉是二十世纪五十年代设计的陶土换热器推钢式加热炉,换热效率较低,同时由于炉龄长,陶土换热器漏风、堵塞现象严重,热效率极低,煤气单耗为2.3GJ/t钢左右。3#轧钢加热炉是采用金属换热器,由于受换热器材质抗热抗蚀能力和系统漏损的限制,烟气进入的温度反为700℃~800℃,空气预热后的温度为400℃~500℃。热效率约在50%左右,仍有大量烟气余热没有得到有效的回收利用,而且随着时间的推移换热器的效率越来越低,正常使用寿命为5~6年,而且更新成本高。单纯提高助燃空气的温度,同时也带来不利因素,如在常规下燃料燃烧,火焰热工作区域越来越小,火焰的局部温度增高,炉膛内温度分布不均匀,炉膛压力难以控制,炉内气氛不易调节,增大了NOX的排放量。 采用蓄热式高温空气燃烧技术回收烟气余热的工业炉窑 依靠蓄热体进行热交换的烟气回收技术。其不仅仅依靠蓄热体进行预热,提高空气温度,它同时还改变了组织燃料进行燃烧的方式[1]。在传统的燃烧方式下,空气和燃气在混合筒内进行较好的混合后通过烧嘴喷入炉膛,混合可燃气体在炉膛内形成火焰,这种火焰燃烧在距喷嘴一定距离内有温度最高点,在蓄热式燃烧中,空气经预热后的温度很高,煤气、空气经过各自通道喷入炉膛内部。这种特殊的燃烧方式将炉膛作为反应器,使得炉内温度分布均匀,消除了局部高温,经过加热后的钢坯在轧制过程中没有明显的“黑印”,从而使得产品质量得到保障,另外还降低了NOX排放,较好地解决了污染问题。 以北京神雾热能技术有限公司为代表的热能利用集科研和生产于一体的企业,目前已成功地开发了适应冶金工业炉窑的蓄热式高温空气燃烧系统,采用陶瓷小球或蜂窝体作为蓄热体的特殊高效蓄热式烧嘴。使炉子热效率提高至70%以上,普遍节能在30%以上,武钢、邯钢等大型企业通过应用已收到显著效果。 2 蓄热式高温空气燃烧技术在武钢的应用 2.1 概况 武汉钢铁有限责任公司大型轧钢厂原3#加热炉为连续推钢式加热炉,钢坯端进端出,小时设计加热能力为100t,燃料为高、焦炉混合煤气,炉膛内宽6.96m,炉顶设40套平焰烧嘴,炉侧设14套可调焰烧嘴。由于原设计的供热段较短,造成钢坯在炉加热时间不足,强化加热严重,钢坯表面烧化,给轧钢生产带来了较大的制约作用,并影响了产品质量。另外该炉汽化冷却系统设计先天不足,在高温段经常因管内汽堵而发生漏水事故。常常出现加热炉运行约一个月高温段的纵水管就会发生下挠现象。因此原3#炉一直无法长时间稳定投入生产。改造前,3#炉煤气单耗约1.9GJ/m3,为进一步提高产品质量,降低能耗,同时解决3#炉原有问题, 2002年4月,武汉钢铁有限责任公司大型轧钢厂与神雾公司完成了对3#加热炉蓄热式改造。5月22日顺利点火烘炉,6月7日投产。从目前运行情况看,节能效果明显。与改造前的系统相比,新系统具有以下主要优点: 煤气、空气通道分开,没有串气可能性,安全性好。采用空气单预热方式避免了因煤气含尘量大,含焦油量大,堵塞蜂窝体和影响各阀体的使用寿命及产生不安全因素。 炉墙结构与普通加热炉相同,可利用3#炉较完好的炉体基础和大部分炉体结构及炉顶,节省了改造费用,对材料、施工无特殊要求。 由于蓄热体置于烧嘴内,可在不停炉的情况下进行检修更换。烧嘴安装方式与普通烧嘴类似,无需改变炉墙厚度,炉膛内宽不变。 易分段供热,各段热负荷可调,炉子上、下部烧嘴的供热量可调,按照加热工艺的需要灵活调整炉温。 2.2 改造前3#加热炉参数 炉型:端进端出连续推钢式加热炉 加热钢种:普碳钢、低合金钢 加热能力:额定100t/h 钢坯尺寸:200×200~300×300mm 3600~4400mm、5300~6000mm 钢坯加热温度:1150~1250℃ 燃料:高、焦混合煤气 发热值:1800×4.18KJ/Nm3 吨钢能耗:实际1.9GJ/t坯 2.3 采用蓄热式燃烧技术改造后3#加热炉参数 炉 型:蓄热式端进端出连续推钢式加热炉 炉子结构尺寸不变,有效长度30275mm,内宽6960mm。 加热钢种:普碳钢、低合金钢 钢坯规格:断面200×200~300×300mm、 长度3600~4400mm、5300~6000mm 钢坯入炉温度:冷坯或热坯 钢坯出炉温度:1150~1250℃ 出炉钢坯断面温差:<30℃ 加热能力:额定100t/h、最大120t/h 燃料:高、焦炉混合煤气,发热值1800×4.18KJ/Nm3 最大煤气耗量:19600 Nm3/ h 最大空气耗量: 37240 Nm3/ h 最大烟气量:52136 Nm3/ h 单位热耗:1.23GJ/t坯 空气预热温度:1000~1100℃ 排烟温度:<150℃ 2.4改造方式 武钢有限责任公司大型厂3#加热炉的蓄热式改造保留了原加热炉的基本结构和加热炉基础以及侧面钢结构立柱,地下烟道和烟囱不变,装出料方式仍为端进端出,炉头、炉尾结构与原来相同,炉长和炉宽保持原样,改造量较少。炉子分为三段,即:一加热段、二加热段、均热段,上下两面加热,供热段长度比原来延长了4.6米,烧嘴沿炉长方向上、下侧分布,一加热段两侧上、下各5只烧嘴,二加热段两侧上、下各6只烧嘴,均热段两侧上、下各5只烧嘴。由于出料辊道与炉内水梁标高相差1985mm,落差较大,为保持钢温,除保留原两个火封烧嘴外,另增加两个补热烧嘴。 由于煤气热值较高,采用空气单预热方式。蓄热式烧嘴由空气蓄热室、煤气喷枪、煤气点火系统组成,具有燃烧器和热交换器的双重功能,采用陶瓷蜂窝体作为蓄热体,其传热特性和阻力特性均优于陶瓷小球。 换向系统主要包括3台大型四腔四通换向阀、32台煤气快切阀。换向工作可6s内完成,换向周期60s。 2.5 使用效果 从投产以来的使用情况看,钢坯加热温度能满足轧钢工艺要求,节能效果明显。 正常生产时炉子运行参数 炉温:I加热段1100~1230℃,II加热段1280~1350℃,均热段1290~1320℃,总体炉温水平较高,观察各区域炉温分布均匀,看不见明显的火焰,由于频繁换向燃烧,炉宽方向温度均匀,钢坯长度方向加热温度十分均匀。 换向时,至多有6s的停止燃烧时间,炉温略有波动,II加热段和均热段炉温波动在20℃内,对加热过程没有影响。 空气预热温度:均热段的空气预热温度达到1200℃以上,加热段达1100℃以上,在一个换向周期内,空气预热温度的波动值,均热段为18℃,加热段为47℃。空气预热温度高,周期内预热温度变化小。 蓄热式烧嘴的排烟温度:在一个排烟周期内,均热段排烟温度:198~225℃,加热段:175~212℃,排烟温度不高,波动分别为20℃~40℃内。 炉膛压力:正常生产时,炉膛压力控制在23~27Pa的范围内,此时,炉门不冒火,也不吸冷风。在炉子低负荷保温时,炉压降到16~18Pa,此时需采取措施保证炉头的钢温。 煤气压力:煤气供气管网压力较高,最高达到21000Pa,而炉子使用压力只需6000~8000Pa,因此在炉子的煤气总管上设置了两道调节阀,进行两级调压。正常负荷时,煤气压力调到6000~8000 Pa,低负荷时,煤气压力调到10000 Pa左右。换向时煤气用量突然变化,煤气压力波动较大,由正常6500 Pa突增至9000 Pa。 (2)加热炉燃耗 空气预热温度达至1100~1200℃, 降低了排烟温度,使加热炉的能耗大幅降低。该3#炉在低产时的情况下,3#炉煤气单耗在1.4~1.5GJ/t坯,在产量大于300t以上的平均单耗只有1.125 GJ/t坯。原3#炉煤气单耗为1.9 GJ/t坯。节能效果达20%以上。在统计期间,均为双炉生产,平均产量较低,生产还不够稳定,工人操作技能还没有达到设计要求的熟练程度,因此节能效果还有进一步提高的空间。 3 生产操作中出现的新问题及解决办法 3.1关于返回再热坯问题 为保证炉头钢温,在炉头两侧的炉墙上安了一对普通烧嘴,在端墙下部两侧保留了一对火封烧嘴。即防止炉头吸冷风降低钢坯的端面温度,又可持续供热。但是由于没能全部打开4个普通烧嘴,并较好地调节火焰长度,造成炉头端墙颜色发暗,钢坯两端温度有差别,保温待轧时间后,会连续产生数根再热坯回炉。通过改进,将4个烧嘴全开,火焰长度调到适中,同时确保均热段炉膛压力,结果炉门不会严重冒火,炉头端墙颜色显白亮,消除了两头温度不均匀的现象。再热坯减少。经改进后,现在仅在2~3小时的品种换辊时才会出现一根再热坯。 3.2加热重轨钢坯易粘钢现象 加热重轨钢坯是否粘钢,取决于炉温控制情况,加热工只要严格执行加热制度,不超温,就不会发生粘钢事故,特别是蓄热式加热炉,加热能力较强,钢已在炉内闷了较长时间,炉温控制稍有不慎,钢的表面熔化,再一降温即发生粘钢事故。因此在新的燃烧方式中,提高操作工人的操作技能是当务之急。 3.3氧化烧损情况 蓄热式加热炉由于频繁换向,进行低氧状态下的弥散性燃烧,炉内温度均匀,实现高温快速加热,氧化烧损率降低,氧化铁皮薄。而前一段时间,3#炉加热钢坯氧化铁皮较厚,主要原因生产连续性差,闷钢时间过长,同时空气量过剩。 3.4自动控制系统情况 蓄热式加热炉的定时换向,延时控制,阀位显示功能都很正常,热工仪表控制,运行参数显示齐全,各种阀门可通过计算机进行手动调节,煤气压力和出蓄热室温度基本可以自动控制,但炉温和空、燃比尚未实现自动控制,需进一步完善,不影响炉子正常生产。 解决1~3项问题,要求加热工在烧钢过程中,做到“三勤”,即勤观察、勤调整、勤分析总结,合理安排品种,组织均衡生产,可进一步降低燃耗、减少再热坯和氧化烧损。 4 结语 蓄热式高温空气燃烧技术在具有高排烟温度的冶金工业炉窑中,有着十分显著的优势。在原理和实践上,蓄热式高温空气燃烧技术已进入高速发展阶段,并正在得到迅速的推广和应用。是冶金行业加热炉改造的发展方向。(end)

最大装载量:10t,一般装载量5t;

2.烧嘴布局方式

目前封头加热炉常见的有反射炉和室式加炉,近年来以燃气或是燃油室式炉居多。此类炉型部分工程师也成为封头退火炉,从加热工艺上讲,并不准确。

热镀锌工艺中锌液的温度非常重要,生产中锌液温度控制在450℃-455℃范围内,锌液温度波动过大将会严重影响镀锌层的厚度。当锌液温度超过480℃时,合金层生长速度迅速加快,合金层剥落到锌液中,形成锌渣沉入锅底,对锌锅寿命及产品质量都将有很大影响。

针对天然气封头加热炉的自身特点和常规加热炉的差异性及相通性,凭借多年燃烧系统设计经验,大科公司针对此类封头加热炉,设计了一款专用节能天然气烧嘴,并结合封头生产的频率周期和工艺要求等特性,制定一套节能环保的燃烧及控制系统。

高速烧嘴布局:采用高速喷嘴时,烧嘴在炉膛两端对角布置,另一端布置排烟口,炉膛内烟气流动通畅,燃烧效果最佳;条件不允许时候也可以在同侧布置烧嘴,但烟道布局要设计合理,在中心底部排烟为好。

烧嘴熄火报警及切断系统:充分考虑到安全性,大科公司设计的方案中涉及熄火报警切断、燃气泄露报警切断功能,并有急停按钮,最大程度上保证设备运行安全。

热镀锌生产工艺中锌锅加热炉是关键部分,0371-63371931锌锅的加热系统对镀锌产品质量好坏,锌锅的使用寿命,能源的消耗及加热效率都有很大影响。

炉体结构:炉底以上采用含锆纤维模块,炉底采用高铝耐火砖砌筑而成;

烧嘴功率确定要结合锌锅的尺寸及锌锅热平衡来计算。根据锌锅及炉膛尺寸初步选定烧嘴数量,列出锌锅热收支平衡,锌锅热平衡计算时候需注意锌锅热损失去处,主要有锌液对流,锌液表面辐射散热,镀锌件出锅时带出热量及锌锭熔化耗热等,大科公司目前用到的化锌炉喷嘴一般在150kw-630kw之间居多。

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