3.蓄热式燃烧(RCB 系统) 工作原
理及系统组成
RCB系统由两个烧嘴、两个蓄热室、一套换向装置和 相配套的控制系统组成(见图1)。模式A表示烧嘴A处于 燃烧状态,烧嘴B处于排烟状态:燃烧所需空气经过换向 阀,再通过蓄热室A,其预热后在烧嘴A中与燃料混合,燃 烧生成的火焰加热物料,高温废气通过烧嘴B进入蓄热 室B,将其中的蓄热球加热,再经换向阀后排往大气。持 续一定时间后(如20s),控制系统发出换向指令,操作进 入模式B所示的状态,此时烧嘴B处于燃料状态,烧嘴A处 于排烟状态:燃烧空气进入蓄热室B被预热,在烧嘴B中 与燃料混合,废气经蓄热室A,将其中蓄热球加热后排往 大气。持续与模式A过程相同的时间后,又转换到模式A 过程,如此交替循环进行。
பைடு நூலகம்
随着我国国民经济的飞速发展， 我国各行业工业炉窑的燃料消耗迅速增加， 绝大多数工业炉窑的燃料消耗长期高于国 际先进水平有害物的超标排放相当严重， 世界10个环境污染最严重的城市，我国已 占了7座。因此提高工业炉窑的燃料利用 率和大幅度降低氮化物的排放量，已成为 我国亟待解决的问题。
目前由于能源和环境问题日益突出，要 求各轧钢单位全面推行高效清洁生产技 术，而高效蓄热技术（简称HTAC式）目 前世界上先进的燃烧技术，可以从根本 上提高企业能源及用率，对低热值煤气 进行合理利用，最大限度地减少污染排 放，很好的解决燃油炉成本高、燃煤炉 污染中的问题。
为了解决这些问题,充分利用加热炉烟气的余热, 进 一步提高加热炉的热效率,大连北岛能源技术发展有限 公司研制出了高效蓄热式余热回收系统,并在加热炉上 应用,效果很好。如韶钢2019年7月投产的蓄热式加热炉, 炉内空气煤气可预热到1100℃,排放废气温度仅130℃, 这种炉子为全封闭的,热效率高,也不需要回收热能抚顺 特钢公司500分厂2# 炉于1993年8月结合大修,进行改造 后 , 单 耗 由 1879 m3/t 减 少 至 285197m3/t, 热 效 率 由 3185% 增至31149%,平均温度由58℃减少到9℃,节能率 为85172%,装炉量增加一倍, 生产率提高30%。包头钢铁 公司初轧厂新建2 座RCB 式长坑均热炉,使用高焦炉混 合煤气,空气和煤气均预热到900～1100℃,排烟温度低 于150℃,与该厂原有长坑均热炉相比,节约燃料41%,产 量提高了13%,减少基建投资200万元。
90 年代初期, 很多厂家采用高效预热装置, 利用高温烟气预热助燃空气,使空气预热到 350～450℃,但通过空气预热器后的烟气仍在 450～500℃,将这部分热量排放掉也是一种浪 费。在其后再用其预热煤气, 将煤气预热到 150～250℃,就能进一步降低排烟温度, 充分 利用烟气余热, 提高加热炉效率。这种空气煤 气双预热是一种高效的余热回收方式。对于燃 油加热炉来说, 空气预热到一定温度后, 可以 在预热器后安装余热锅炉或过热器, 产生过热 蒸汽或热水用来预热液体燃料或供生产、生活 用汽,达到降低排烟温度,提高加热效率的目的。
这种预热装置有管式预热器、针状和 片状预热器、辐射预热器。采用预热器 后,炉子热效率大大提高了。加热炉烟气 余热回收, 虽然取得了很大的进展, 但 也存在一些问题, 如空气、煤气预热器 普遍没有清灰装置, 特别是烧重油的加 热炉用的预热器, 长期运行在高温烟道 中,烟尘较大, 如不经常清理, 会影响预 热器的效果,达不到预期的目的。
图1 蓄热式燃烧技术工作原理
3.1 蓄热烧嘴( RCB 烧嘴)
RCB 烧嘴是成对安装使用的。烧嘴 结构简单,也可以设计成一个燃烧通道, 如图2。这种烧嘴煤气由烧嘴头供入,进 空气和排废气交替进行。由于烧嘴中温 度很高,在排烟状态时需要对煤气喷管进 行冷却,可在煤气入口处安装一低压空气 入口。在实际使用时,一个烧嘴配备一个 蓄热室,或者多个烧嘴共用一个蓄热室。
图2 蓄热烧嘴示意图
3.2 蓄热室
蓄热室由耐火材料砌筑,内填耐火填料(填充球),如图3。
图3 蓄热室示意图
蓄热室填充材质要求耐高温, 且密度高、导热 系数高和比热容高。常见的有陶瓷、高纯氧化铝和 耐火耐蚀钢。采用填充球作为蓄热体, 具有传热半 径小、热阻小、导热性好, 以及流动性能良好和可 方便地清洗、更换和重复使用等优点。蓄热室的几 何特性对热交换影响不大, 而填充球直径与它在蓄 热室中堆砌高度是两个重要参数。填充球直径越小, 蓄热能力越大, 但气体通过的阻力损失也越大。一 般来说, 填充球直径约为12～15 mm。蓄热室可容易 地将空气预热至1 000 ℃或更高, 不仅节约燃料,而 且提高燃烧温度。传统的蓄热室是蓄热砖格子,单位 换热面积小, 蓄热室体积庞大且造价高昂。
目录
• 1.国内外现状 • 2.前 言 • 3.蓄热式燃烧(RCB系统) 工作原理及系统组成
–3.1蓄热烧嘴( RCB 烧嘴) –3.2蓄热室 –3.3换向装置(换向阀) –3.4控制系统
• 4.蓄热式加热炉的优点 • 5.蓄热式加热炉的前景与开发应用 • 6.结 语
1.国内外现状
随着工业炉窑技术的发展和新型炉用材 料的不断问世，工业炉加热技术在近年来得 到飞速的发展其中尤为突出的就是蓄热式加 热炉燃烧技术，备受国内外工业炉界的关注。 以日本为例，这一新技术的开发和推广由日 本政府同产省主持， 由日本工业炉株式会社 提供技术和装置，并在2019年由日本钢管福 善制铁所发表了该厂230t/h热轧步进式板坯 加热炉使用蓄热式加热技术的节能降污效果， 2019年3月日本钢管和日本工业炉株式会社因 环境调和型蓄热式烧嘴加热系统的开发和应 用获得最高科技奖—大河内奖。
欧美一些工业发达国家已建成了近500 套RCB系统, 在钢的加热、退火及钢带的 热处理中应用。日本从1985年左右开始 研制这项工作, 他们多采用压力损失少、 比表面积大4～5倍的陶瓷蜂窝体作为蓄 热体。我国研究应用起步较晚, 只有少 数几座炉子采用, 效果都很好。因此, 研究应用蓄热式加热炉是节能降耗的一 项重要工作。
2.前 言
加热炉是轧钢生产能源消耗的主要设备, 在保证轧钢产品质量的同时, 如何降低加热炉 的燃料消耗和减少环境污染, 是钢铁企业研究 的重要课题之一。
由于加热炉烟气温度高达600～900℃,带 走的热量大为了节约能源,在上世纪的70～80 年代,大部分加热炉采用了余热回收装置来提 高炉子的热效率。余热锅炉虽产生蒸汽供生产 和生活用, 但加热炉的能耗并没有降低, 且由 于锅炉体积庞大,检修不便,因而节能效果不佳。