[发明专利]一种延长换向时间的蓄热式燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄热式燃烧技术领域，尤其是一种适合在炉温高于1000℃的大型连续式高温加热炉上使用的蓄热式燃烧方法。

背景技术

蓄热式技术早在上个世纪初就被广泛应用于平炉、均热炉等工业炉窑中，80年代末至90年代初随着蓄热材料和换向设备的开发，蓄热式燃烧技术及高温低氧空气燃烧技术得到了飞速发展。

目前蓄热式燃烧技术主要有两种应用方式，一是采用蜂窝体的蓄热式烧嘴，二是采用小球蓄热的燃烧装置，而在实际预热过程中，一种是采用双蓄热，还有一种是采用单蓄热。上述方式目前广泛应用在热处理炉及一些小型加热炉上，在大型、连续化作业的高温加热炉上成功应用的还不理想。

其中双蓄热方式在“高温低氧空气燃烧技术在我国冶金工业中应用的现状分析”(国家自然科学基金资助项目，吴光亮等，第一作者，北京科技大学冶金与生态工程学院，博士研究生，<钢铁>2004年第39卷第9期)文中提出，现有蓄热技术对于混合煤气、高炉煤气、转炉煤气(热值在7000kJ/m³或以下)的一般采用空气、煤气双蓄热方式，其存在的不足之处是：(1)炉压与炉内气氛难以控制，频繁出现熄火、炉压波动、炉内瞬间负压现象；(2)需要经常检修维护及故障处理，而此过程必须停产；(3)换向时残留在管道的燃气随烟气排出，浪费燃料，另外还存在造价高、管道布置多、占地面积大的问题。

而单蓄热的目前广泛采用是与双蓄热一样的换向时间、换向方式和蓄热体布置方式，同时大多数炉窑由于采用蓄热技术后不再使用煤气换热器，单蓄热没有利用的热量从旁置烟道中白白排放出去，造成新的浪费。

发明内容

现有蓄热式技术在大型加热炉上应用存在换向装置需频繁换向，在设备寿命和运行可靠性方面存在问题，使该项技术在连续化作业的大型钢铁企业中应用出现困难，另外频繁换向还存在炉压波动，影响烧钢质量以及每次换向后管道内的剩余煤气被放掉，出现新的浪费问题。

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适合在连续生产的大型高温加热炉上应用的延长换向时间的蓄热式燃烧方法，以解决安全和稳定性问题，提高设备的使用寿命，同时充分利用预热段作用，为冷坯、厚坯的均匀加热提供条件。

本发明的目的是这样实现的，一种延长换向时间的蓄热式燃烧方法，采用单蓄热方式预热空气和采用传统金属换热器方式预热煤气，炉内废气分成两部分排出炉外，一部分走蓄热烧嘴，预热空气，另一部分经过预热段预热钢坯后从炉尾排出并进入金属换热器预热煤气，将双蓄热时煤气和空气蓄热室所占位置用于空气蓄热室，而且延长蓄热室长度，并增加蓄热体数量，同时延长蓄热烧嘴的换向时间。其中，走蓄热烧嘴的炉内废气占30％～70％，将助燃空气预热到1000～1100℃，从炉尾排出并进入金属换热器预热煤气的炉内废气占30％～70％，将煤气预热到250～350℃，蓄热体数量比普通蓄热烧嘴增加了1～4倍，换向时间延长到3～10分钟，降低了换向器的换向频率，提高了换向系统的使用寿命。

目前采用蓄热式燃烧技术后必须频繁换向的主要原因是换向周期延长后排出的废气温度超标，影响热效率和后部设备寿命。该发明采用增加单位助燃空气所占有的蓄热体数量的方法来解决这个问题。此方案是根据实验室试验结果得出的：(1)目前广泛采用的蜂窝体等新型高效蓄热材料当其沿气体流向每增加100mm长度时，阻力损失增加量不超过10～20Pa，因此增加蓄热体数量对烧嘴阻力影响不大；(2)影响余热回收利用和空气预热效果的主要因素是单位被预热气体所占有的蓄热体数量，当蓄热体数量增加后，延长了蓄热体的饱和吸热时间和充分放热时间，在蓄热体未饱和之前废气排出温度不会超标，恒定在200℃以下，因此采用该发明方法可以延长燃烧系统的换向时间达3～10分钟，比目前蜂窝蓄热燃烧系统的换向时间1～1.5分钟增加了1.5～9倍，换向设备的动作频率降低了1.5～9倍，可大大提高设备的使用寿命和可靠性能。