冶金能源Vol 24 No 5ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYSept 2005蓄熱式燒嘴熱工特性分析王英才賈麗娣鞍山科技大學(xué))(鞍鋼技術(shù)中心)摘要根據(jù)蓄熱燒嘴熱工特性,對軋鋼加熱爐采用蜂窩蓄熱燒嘴中岀現(xiàn)旳一些問題進(jìn)行了分析,總結(jié)岀合理的蓄熱燒嘴旳結(jié)構(gòu)、蓄熱體尺寸、預(yù)熱氣體流量、燒嘴換向時(shí)間等熱工參數(shù),提岀蜂窩蓄熱燒嘴在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)方面,使其發(fā)揮更好的換熱效果。關(guān)鍵詞加熱爐蓄熱式燒嘴分析Analysis of therm-engineering characteristicsfor honeycomb regenerative burnerWang YilAnshan University of Science and Technology ) Anshan Steel and Iron Co. Ltd)Abstract Some problems raised in the honeycomb regenerative burners used in reheating furnaces forolling based on therm-engineering characteristics for honeycomb regenerative burner summarize thebest Thermguration and features and the flow of preheated air andtime change for Honeycomb Regenerative Burner several aspects should be taken into account withrespect of designing honeycomb regenerative burner so that a better heat exchange result can be obKeywords reheating furnace regeneration burner analysis前言較多,一般采用高熱值的天然氣,蓄熱式燒嘴主要用于空氣預(yù)熱。國內(nèi)蓄熱式燒嘴主要應(yīng)用于采蜂窩蓄熱燒嘴是將蓄熱室和傳統(tǒng)旳燒嘴結(jié)合用低熱值煤氣的加熱爐,蓄熱式燒嘴既有預(yù)熱空為一體,具有預(yù)熱空氣〔或煤氣)組織燃燒及氣的,還有進(jìn)行空煤氣雙預(yù)熱的,該類型燒嘴在排煙功能,蜂窩蓄熱體由于具有比表面積大、占生產(chǎn)中存在蓄熱體壽命低、爐況調(diào)節(jié)不好等問地面積小、蓄熱能力強(qiáng)等方面的特點(diǎn),應(yīng)用于蓄題,影響正常燒鋼,達(dá)不到節(jié)能效果。熱式燒嘴中,作為煙氣與空氣(或煤氣)之間交換熱量的載體。加熱爐上采用蓄熱燒嘴后,在2蓄熱式燒嘴在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及分析3min內(nèi)就可以將常溫的空氣〔或煤氣)預(yù)熱到2.1蜂窩蓄熱體破損1000℃左右,將高溫的煙氣降到150℃左右的低目前廣泛使用的蜂窩蓄熱體其幾何尺寸大多溫排出,與傳統(tǒng)換熱器相比,大大提高了加熱爐為:100×100,蜂窩孔尺寸為:2×2,壁厚的熱效率。同時(shí)高溫的空氣、煤氣嘖入爐內(nèi),進(jìn)1中國煤化工鋁、堇青石等,從理行擴(kuò)散式燃燒,爐溫更均勻,可以改善鋼還加熱論YHCNMHG和荷重軟化點(diǎn)都大于質(zhì)量,還可避免因局部高溫生成的NOx,減輕1400°,實(shí)際應(yīng)用中空、煤氣預(yù)熱溫度最高都不了環(huán)境污染。日本采用蓄熱式燒嘴的加熱爐成功超過10℃0通過的廢氣溫度也在1250℃左右,收稿日期因此不存在耐火度不夠問題。從影響耐火材料使王英才(19背數(shù)n1m4遼寧省鞍山市用壽命的另一個(gè)側(cè)面耐急冷急熱性分析,高鋁、Vol 24 No 5冶金能源Sept 2005ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY47堇青石等材料的耐急冷急熱性也都是比較好的,還應(yīng)設(shè)有沉渣室,進(jìn)行適當(dāng)遮蔽,此處蓄熱體設(shè)而采用蜂窩蓄熱體的加熱爐為避免爐溫波動(dòng)較大計(jì)應(yīng)考慮采用大孔、厚壁結(jié)構(gòu)。影響生產(chǎn),在確定換向時(shí)間時(shí)一般都將空、煤氣2.2蓄熱室換熱效果不好初始預(yù)熱溫度和終了預(yù)熱溫度差控制在200℃范蓄熱室換熱效果不好主要有兩方面原因圍內(nèi),加上廢氣溫度因素實(shí)際蜂窩蓄熱體承受的是預(yù)熱氣體流量與燒嘴蓄熱能力不匹配,二是最溫度波動(dòng)也就在400℃以內(nèi),對該材質(zhì)而言也構(gòu)佳換向時(shí)間不合理。不成威脅。但實(shí)際應(yīng)用中往往蜂窩蓄熱體很快就蓄熱式燒嘴在實(shí)際使用時(shí),常常是排煙溫度岀現(xiàn)嚴(yán)重破損情況〔有些爐窯由于不便于觀察,控制在150℃以下,但爐子的煤氣消耗仍較高所以破損后沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)),特別是位于燃燒器原因是設(shè)備制造廠家為了延長換向閥的壽命,煙前端的蜂窩蓄熱體更容易損壞,嚴(yán)重影響換熱溫氣調(diào)節(jié)閥開啟度不敢給大,爐內(nèi)實(shí)際煙氣只有一度,甚至導(dǎo)致被迫停產(chǎn),個(gè)別情況下短期內(nèi)就岀部分從蓄熱燒嘴排出,另一部分從爐尾煙道直接現(xiàn)嚴(yán)重破損,造成停產(chǎn)檢修。排出,這部分熱量沒被利用而被浪費(fèi)掉了。從燒破損原因可歸納為三個(gè)方面。一是氧化鐵皮嘴的熱工特性分析,造成這種現(xiàn)象原因是蓄熱室降低了蓄熱體耐火度;二是爐內(nèi)燃燒區(qū)髙溫輻尺寸設(shè)計(jì)與預(yù)熱氣體流量不匹配,蓄熱室尺寸過射1和不完全燃燒的廢氣2進(jìn)入蓄熱體出現(xiàn)二小。當(dāng)高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱室,蓄熱室蓄熱量很快次燃燒造成損壞;三是為了追求比表面積大,選飽和,這時(shí)煙氣排岀溫度就高,勢必造成系統(tǒng)設(shè)用過于細(xì)小的孔眼結(jié)構(gòu),影響強(qiáng)度并且容易被灰備的損壞,因此只能減小排煙量,這樣當(dāng)空氣塵堵塞。或煤氣)通過蓄熱室,蓄熱室的蓄熱量已不夠一般而言在有氧化鐵的條件下,粘土質(zhì)和高將空氣(或煤氣)預(yù)熱到設(shè)計(jì)的溫度,蓄熱燒嘴鋁質(zhì)的耐火材料都會與之形成低熔點(diǎn)的化合物的換熱效率降低。因此,從蓄熱室旳換熱性能和〔許多都在120℃左右)3),造成耐火度大幅度經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮,在實(shí)際應(yīng)用中,蜂窩蓄熱燒降低,目前蜂窩體常用的材質(zhì)基本都屬于這個(gè)范嘴設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)爐孑要求和毎種蓄熱體旳特性,做圍,而爐內(nèi)廢氣中氧化鐵粉帶入蓄熱體后勢必與些熱態(tài)試驗(yàn)后再確定最佳流量,依此選定合適之發(fā)生反應(yīng)。從目前使用蜂窩蓄熱體的加熱爐情的調(diào)節(jié)范圍,提高燒嘴的換熱性能。況看,一般下加熱蓄熱體首先岀現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,這當(dāng)選定蜂窩蓄熱燒嘴的最佳流量后其換熱也從一個(gè)側(cè)面說明了這種影響。性能還與最佳換向時(shí)間有關(guān)。最佳換向時(shí)間是蓄但是僅僅氧化鐵皮進(jìn)入和高溫輻射作用還不熱室達(dá)到飽和狀態(tài)的換向時(shí)間此時(shí)燒嘴的換熱會對蜂窩蓄熱體的壽命構(gòu)成嚴(yán)重影響,為了說明性能最好。最佳換冋時(shí)間與蓄熱體結(jié)構(gòu)有關(guān)蓄問題我們可以與過去鋼鐵廠廣泛使用的均熱爐空熱體孔格大、壁厚其比表面積就小,蓄熱體吸熱氣預(yù)熱裝置做一對比。均熱爐預(yù)熱裝置——蓄熱和放熱速度也慢最佳換向時(shí)間應(yīng)越長藩熱體孔室實(shí)際上就是現(xiàn)在蜂窩蓄熱體的放大版,它上部格小、壁薄比表面積大就大蓄熱體吸熱和放熱承受高溫的管磚和托磚都是髙鋁質(zhì)的,下部低溫速度也快最佳換向時(shí)間應(yīng)短些。根據(jù)熱態(tài)試驗(yàn)段則是粘土質(zhì)的,均熱爐空氣預(yù)熱溫度都在結(jié)果,對蜂窩體孔格為3×3,壁厚為1mm的結(jié)1200℃左右,而廢氣溫度則往往高達(dá)1400℃以構(gòu)最佳換向時(shí)間為60s,此時(shí)燒嘴的熱效率上,廢氣中的氧化鐵皮和燒嘴的高溫輻射作用也83.3%、溫度效率為%6.23%換熱性能最好。都存在,但其壽命都能達(dá)到一個(gè)爐役,究其長壽因此在實(shí)際操作中還應(yīng)根據(jù)預(yù)熱氣體流量設(shè)定的原因就是孔眼大和壁厚。目前蓄熱體的孔眼合中國煤化工量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)換向時(shí)小,當(dāng)氧化鐵皮進(jìn)入與之形成低熔點(diǎn)化合物后,間CNMH(適當(dāng)調(diào)節(jié)。再與廢氣中的灰塵相遇,很快就會堵塞孔眼。同2.3雙預(yù)熱蜂窩蓄熱燒嘴空氣、煤氣流量比例時(shí)由于它的壁厚一般都在lmm左右,抗機(jī)械沖調(diào)節(jié)不穩(wěn)定擊和熱沖擊的能力都十分薄弱?，F(xiàn)場操作時(shí)蓄熱式燒嘴所給的空、煤氣量是因此熱烿嘴在實(shí)際應(yīng)用中,蓄熱室前端按空、煤氣標(biāo)態(tài)時(shí)的完全燃燒的比例供給的。由冶金能源Vol 24 No 548ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYSept 2005氣體力學(xué)可知灃壓縮性氣體的體積隨氣體溫度盡煤氣二次燃燒及爐溫波動(dòng)影響,蓄熱室前端應(yīng)的升高而增加對于噴口尺寸一定的燒嘴當(dāng)供入設(shè)有沉渣室并設(shè)置適當(dāng)遮蔽,蓄熱體采用孔大、的空煤氣溫度升高體積增加則燒嘴實(shí)際供入旳厚壁結(jié)構(gòu),提高蓄熱體的使用壽命空煤氣流量將減小?？?、煤氣雙預(yù)熱的蓄熱式燒(2)蜂窩蓄熱燒嘴應(yīng)在合理的預(yù)熱氣體流量嘴在燃燒周期內(nèi)空、煤氣的預(yù)熱溫度是一個(gè)動(dòng)態(tài)和換向時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),充分利用高溫排煙變化過程只有空、煤氣預(yù)熱溫度的變化趨勢保持熱量,保證其較高的換熱效率。同步時(shí)才能保證進(jìn)入爐膛的空、煤氣流量比例不3)雙預(yù)熱燒嘴空煤氣流量應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)比例。一旦空氣預(yù)熱溫度高于煤氣預(yù)熱溫度且隨調(diào)節(jié)或合理設(shè)計(jì)空氣煤氣蓄熱室長度,保證空煤著這種偏差的增大將導(dǎo)致入爐的空氣量不夠煤氣溫度同步變化,保證完全燃燒。氣的完全燃燒將有煤氣被廢氣帶走損失燃料。若個(gè)別燒嘴有混合不好或爐體不嚴(yán)吸入空氣則參考文獻(xiàn)過剩的煤氣在對面燒嘴吸力的作用下將會進(jìn)入1陸鐘武,寧寶林等,工業(yè)爐熱工及構(gòu)造.沈陽:東北對面燒嘴蓄熱室內(nèi)進(jìn)行二次燃燒破壞蓄熱體。大學(xué),198因此在實(shí)際應(yīng)用中燒嘴在空煤氣流量控制上和2韓昭淪主編.燃料及燃燒.北京:治金工業(yè)出版社空煤氣蓄熱室長度設(shè)計(jì)上要考慮這一特性避免1987出現(xiàn)上述問題3車蔭昌主編.鋼鐵冶金(上).北京:冶金工業(yè)出版社,19823結(jié)束語羅文泉編輯(1)為了避免蜂窩蓄熱體受氧化鐵皮、未燃上接第31頁)均勻的室溫組織。結(jié)論1)通過建立合理的中厚板的高密度管流冷320卻下溫度場的有限元模型,利用 ANSYS有限元分析軟件,獲得各種條件下的溫降曲線、瞬態(tài)溫度場分布,與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果基本相符合。前240+340(2)利用 ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能,對控冷時(shí)間/過程中鋼板表面與心部的溫差進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),圖5溫差隨時(shí)間變化曲線(優(yōu)化后)使鋼板表面與心部的溫差普遍降低,溫差的最大值從580℃下降到500℃,為控制鋼板的良好板形和均勻的室溫組織提供理論依據(jù)參考文獻(xiàn)1蔡慶伍.中厚板在線控冷高密度管層流水冷裝置的開發(fā).鋼鐵,2001,36(4):66-78V凵中國煤化工限元模擬及在生產(chǎn)中的時(shí)間/CNMHG3是國,使用ANSY,0進(jìn)行有限元分析,北京圖6溫差隨時(shí)間變化曲線(優(yōu)化前)北京大學(xué)出版社,20024王國強(qiáng).實(shí)用工程數(shù)值模擬及其在 ANSYS的實(shí)踐度,來達(dá)到減少鋼板表面與心部溫差的目的,從西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000而減小鋼板的極力,以控制鋼板的良好板形和羅文泉編輯