蓄热式燃烧技术在攀钢加热炉上的应用.doc

蓄热式燃烧技术在攀钢加热炉上的应用郭宏(攀钢集团公司办公室)摘要:介绍了蓄热式燃烧技术的特点,并讨论了攀钢轨梁厂1号蓄热式燃烧加热炉采用的关键技术及其应用效果。与传统燃烧技术相比,加热炉采用蓄热式燃烧技术可节约能源,/t;减少氧化烧损,%%;提高铸坯加热温度均匀性,铸坯沿长度方向的温差由±53℃降至±33℃。关键词:蓄热式;燃烧技术;加热炉;节能降耗0引言蓄热式燃烧技术具有高效节能和低污染排放等优点,在美国、英国、日本、澳大利亚、加拿大、墨西哥等国家的金属加热炉、锻造炉、热处理炉等许多工业炉窑上得到广泛应用。在燃料燃烧领域被认为是21世纪的关键技术之一,也是今后加热炉节能技术的主要发展方向[1-2]。攀钢工业炉窑种类较多,年耗能达365×104t标准煤。为了使该项先进技术尽快在攀钢推广使用,2004年轨梁厂1#加热炉首先采用了蓄热燃烧技术,并在其它加热炉上得到较好的推广应用。冷空气烟气冷空气废气热废气高温空气燃料燃料燃料燃料废气BAAB燃料燃料燃料燃料高温空气废气冷空气废气冷空气烟气热废气1蓄热燃烧技术原理及特点一个蓄热式燃烧单元至少由两个烧嘴本体、两个体积紧凑的蓄热室、换向阀和与之相配套的控制系统组成,即应用蓄热式(高温空气)燃烧技术的炉子烧嘴需要成对安装,可在同一侧,亦可在相对的位置,见图1。当烧嘴A工作时,产生的大量高温烟气经由烧嘴B排出,与蓄热体换热后,可将排烟温度降低到200℃以下,一定时间间隔后,切换阀使助燃空气通过B的蓄热体,空气将立刻被预热到烟气温度的80%~95%以上。烧嘴B启动的同时,烧嘴A停止工作,转为排烟和蓄热。通过这种交替工作方式,实现“烟气余热的极限回收”和“助燃空气的高温预热”。(b)同侧布置(a)相对布置(b)同侧布置(a)相对布置图1高温空气蓄热燃烧工作原理应用蓄热式燃烧技术,使工业炉窑中燃烧用空气可达1000℃、甚至更高,而排烟温度可降至接近烟气的露点,余热回收达到极限,使整个系统较之传统工业炉系统有显著的优势。1)节能潜力巨大。与采用冷空气助燃相比,燃料节约率可达60%~65%;与采用一般预热器预热空气相比燃料节约率可达30%。2)火焰稳定。传统扩散火焰的稳定是依靠火焰传播速度与气流的平衡以及高温热源的传热保证的,在高温(高于燃料的自燃温度)预热空气条件下,只要燃料扩散、混合并进入可燃范围,燃烧就会自动实现。相似地,如果稀释空气(O2含量小于21%)的温度高于燃料的自燃温度,燃料亦会自燃而无需火焰稳定机制就可以保证稳定的燃烧[3],如图2所示。图2高温空气下燃料燃烧的稳定性3)NOx的控制。助燃空气温度提高,可以极大地提高燃烧温度,但若不采取措施将大大地提高NOx生成与排放。为了降低高温燃烧带来的高NOx的排放,燃料分两次供入,一次燃料燃烧属于富氧燃烧,在高温条件下会很快完成,大量燃料通过二次燃料通道射入含氧量低于15%的高温烟气中,其燃烧属于受控扩散燃烧反应,不存在传统燃烧火焰前锋中过剩空气系数接近1的局部炽热高温区,抑制了NOx的生成,大大降低了NOx的排放量。这样可同时达到节能和降低CO2和NOx排放。4)炉膛温度均匀。在高温贫氧条件下的燃料燃烧产生均匀的高温反应,体积显著乃至成倍增加,甚至可扩大到整个燃烧空间,使炉膛温