高炉煤气双蓄热式燃烧燃烧技术在铸管退火炉中的节能实践与应用

高炉煤气双蓄热式燃烧燃烧技术在铸管退火炉中的节能实践与应用

一 蓄热式燃烧技术基础：

     蓄热式燃烧技术，起源于二十世纪八十年代初的国际新兴烧嘴燃烧技术，被称为高温低氧燃烧技术。此技术通过将空气预热至800℃至1100℃以上的高温范围，同时降低燃烧区空气的含氧量至20%至2%，实现了高效的烟气余热回收，并有效减少了氮氧化物和二氧化碳的排放，同时节约了大量燃料。

     蓄热式烧嘴在郑州中威环保设备有限公司窑炉工程实践运用中经验所得：空气温度每升高100℃，理论燃烧温度可相应增加约50℃，从而促进了更充分的燃烧，提升了燃烧质量，减少了空气的消耗，并降低了烟气带走的热量损失。此外，该技术还能使加热更为均匀，进而提升了低热值煤气的利用率。

二 蓄热式烧嘴的燃烧方式 

1. 1针对低热值煤气（比如高炉煤气）采用助燃空气和煤气双蓄热预热策略。通过煤气和空气的双预热，能够最大限度地减少排烟过程中的热力损失，进而节约燃料、降低生产成本。同时，为了确保足够的炉温以满足铸管退火的加热需求，高炉煤气和空气都必须被预热至较高温度。
2. 2蓄热烧嘴与蓄热体：比如铸管退火炉设计方案中，蓄热式烧嘴安装在加热炉的侧墙上，充分利用了炉墙空间。而蓄热烧嘴的核心部件——陶瓷蜂窝体，则以其优越的性能满足了铸管退火炉的高温需求。其特点是比表面积大、传热迅速且阻力小，从而确保了加热段1050℃、保温段990℃的炉温能够得到稳定维持。
3. 3换向方式 在蓄热式加热中，换向系统扮演着至关重要的角色。本退火炉设计方案中，我们采用了独特的二位三通阀换向设计。这种方式巧妙地设计为每侧两个柱间距中的左右两个烧嘴共享使用一个二位三通阀，从而实现烟气和煤气或空气的顺畅换向。通过这种方式，不仅减少了烧嘴和换向阀间管道的体积，还极大地降低了换向时煤气的浪费量，通常不超过0.5%。此外，该换向方式还确保了退火炉在每个往复周期中的熄火时间缩短至约1秒，从而维持了炉子两侧的热状态均匀和助燃空气、煤气的良好一致性。      
4. 4 燃烧装置效果 采用一字型布置的蓄热烧嘴，火焰刚性得到保证，实现了炉宽方向上的换向燃烧，进而确保了炉内温度的均匀性。这种布置方式使得铸管加热和保温时的温差相比常规热处理炉更小。同时，烧嘴内装的复合式蓄热体能够有效地将空气和煤气预热至800℃和850℃，充分满足加热和保温段炉温的需求。
5. 5排烟系统 加热段和保温段的烟气通过排烟机进行强制排出，而空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴的烟气则分别由两个独立的排烟机进行排放。缓冷段则采用烟囱进行自然排烟。

蓄热式烧嘴的特点

1. 节能环保优势：蓄热燃烧技术摒弃了传统扩散燃烧和预混燃烧的模式，采用独特的高温煤气和空气掺混方式，这种燃烧方式打破了传统火焰高温区的概念，将炉膛整体视为一个燃烧室，使得燃料和空气在炉膛内充分混合并燃烧，从而实现了炉温的均匀分布，消除了局部高温现象。这不仅提高了产品的加热质量，还显著节约了能源。
2. 结构与特点：蓄热式烧嘴采用预制方式制作，体积小巧，便于运输和安装。其高温段深入炉墙内部，确保了优良的密封性和保温性。此外，该烧嘴还具有在线维护功能，可单独针对某个烧嘴进行维护，既节省了维护成本又确保了生产安全。空气和煤气在烧嘴内完全分离，进一步保障了使用的安全性。
3. 分散换向控制：蓄热燃烧技术的另一大亮点是实现了分散换向控制。这种控制方式使得烧嘴之间可以灵活地间断排列换向，有效避免了蓄热炉内的断火现象及炉压不稳定的问题。同时，换向系统的设计也十分巧妙，空气与烟气、煤气的换向阀均设在各自嘴前，采用二位三通阀进行换向和切断动作，执行机构则以无尘、无水、无油的压缩空气驱动，确保了动作的快速性和运行的稳定性。
4. 高自动化程度：蓄热式烧嘴的设计还体现了高自动化程度的特点。通过先进的控制系统，可以实现烧嘴的自动换向、自动调节等功能，进一步提高了生产效率和产品质量。系统配备了全面的电子程序PLC控制功能，能够轻松实现“定时换向、定温换向、强制换向”等操作，同时具备烟温超高保护报警及自锁功能。
5. 热工控制方面，一次仪表采集的过程变量被输入PLC，经过PLC的设定与驱动，执行机构得以动作，从而达成设计预期。加热参数可在CRT上直观显示，方便查阅历史档案及调整参数，以满足多样化的生产需求。

应用效果评估：

      节能与环保优势：在当前节能与环保成为主题的时代，蓄热式烧嘴技术展现出了显著的优势，值得广泛推广。实际运用中，空气温度每升高100℃，理论燃烧温度可相应增加约50℃，从而促进了更充分的燃烧，提升了燃烧质量，减少了空气的消耗，并降低了烟气带走的热量损失。此外，该技术还能使加热更为均匀，进而提升了低热值煤气的利用率。

      退火炉的实际效果：退火炉中采用蓄热式烧嘴，能有效地回收利用烟气余热，大幅节约能源。通常，烟道排烟温度可降低至150℃以下，这不仅降低了生产成本，还提升了产品的市场竞争力。采用蓄热式烧嘴后，不仅减少了对环境的影响，还显著提高了生产效率和产品加热均匀性，真正实现了经济效益和环境效益的双赢。