蓄熱式燃燒技術(shù)在臺車熱處理爐中的應(yīng)用

劉晶

摘 要：蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用于間歇式熱處理爐中充分考慮到了間歇性爐經(jīng)常性的開關(guān)爐門，爐膛溫度的升降比較頻繁的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了普通燃燒方式和常規(guī)蓄熱式燃燒的缺點(diǎn)。熱處理爐中所使用的蓄熱式燃燒器通過輻射和強(qiáng)制爐氣對流循環(huán)組織燃燒，在更好的保證了爐溫均勻性的同時(shí)達(dá)到“節(jié)能減排”的目的。

關(guān)鍵詞：蓄熱式;熱處理爐;節(jié)能減排;臺車式

Abstract：Regenerative combustion technology applied in batch heat treatment furnace fully taking into account the frequent switching of the oven door， the furnace temperature rise and fall characteristics are more frequent， making up for the shortcomings of ordinary combustion mode and conventional regenerative combustion.The regenerative burner used in the heat treatment furnace is convectively circulated and burned by radiation and forced furnace gas to achieve the goal of “energy saving and emission reduction” while better ensuring the uniformity of the furnace temperature.

Keywords：Regenerative;Heat treatment furnace;Energy conservation;Trolley type

當(dāng)前，蓄熱式燃燒技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域有所發(fā)展。就鋼鐵行業(yè)而言，要做到“節(jié)能減排”除了更換燃料類型，使用“高效清潔能源”之外就是設(shè)計(jì)合理的加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)，使用先進(jìn)的燃燒方式。蓄熱式燃燒技術(shù)采用了蓄熱式煙氣余熱回收裝置，交替切換空氣或氣體燃料與煙氣，使之流經(jīng)蓄熱體，能夠在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，排煙溫度可降到200℃以下，可將助燃介質(zhì)或氣體燃料余熱到1000℃以上，形成與傳統(tǒng)火焰不同的新型火焰類型，并通過換向燃料使?fàn)t內(nèi)溫度分布更趨均勻。它是非常適合在我國工業(yè)界推廣的技術(shù)，為緩解我國的能源緊缺、改善自然環(huán)境提供了切實(shí)可行的方法[1]。

1 構(gòu)建模型

利用solidwork軟件構(gòu)建一臺符合工藝要求的臺車式熱處理爐。臺車爐爐膛尺寸8300×3300×2000mm（長×寬×高）;爐體最大裝載量為50t（含墊鐵）;在側(cè)墻下部前后均勻布置設(shè)計(jì)12只（6對）蓄熱式燒嘴;這樣布置燒嘴可以避免火焰與工件直接接觸，燒損工件;整個(gè)爐體分6區(qū)控制爐溫。側(cè)邊密封結(jié)構(gòu)采用了氣缸頂升式軟密封的結(jié)構(gòu)，后側(cè)密封結(jié)構(gòu)選擇遠(yuǎn)置式彈簧自壓緊的密封結(jié)構(gòu)。采用此種密封結(jié)構(gòu)可以有效的防止?fàn)t內(nèi)高溫氣體散出爐體，既保護(hù)了爐體鋼結(jié)構(gòu)使之不受高溫烘烤而變形，同時(shí)減少了爐內(nèi)的散熱損失，節(jié)省了能源。爐襯選用全高鋁纖維耐火模塊的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的好處在于爐襯蓄熱少，散熱少，保溫效果良好，從而進(jìn)一步提高了爐子的綜合熱效率。臺車襯體設(shè)計(jì)成為隔熱纖維毯+輕質(zhì)保溫磚+耐火重質(zhì)磚的復(fù)合結(jié)構(gòu)，此種機(jī)構(gòu)既保證了工件在臺車上放置穩(wěn)固，又增強(qiáng)了臺車車體的保溫效果，減少了散熱損失。

利用軟件功能模擬熱處理爐實(shí)際工況下的臺車運(yùn)行情況及裝出料情況，檢查爐體各結(jié)構(gòu)配合情況及保溫材料的敷設(shè)情況發(fā)現(xiàn)此種結(jié)構(gòu)無論在空間設(shè)置、材料配置還是在功能使用上均做到了“優(yōu)質(zhì)化”。

2 臺車爐實(shí)體測量結(jié)果及結(jié)果分析

2.1 爐溫均勻性的測量結(jié)果及結(jié)果分析

根據(jù)工藝要求及模型構(gòu)造建立了一臺實(shí)體的蓄熱式臺車熱處理爐。對工件進(jìn)行熱處理。工件為板材，尺寸為1750mm×6100mm×δ18mm;裝爐量為50t（含墊鐵）;要求最高爐溫為1050℃;空爐升溫時(shí)間為≤2.5h。在爐內(nèi)截取8處有效點(diǎn)布置了溫度傳感器，對爐溫進(jìn)行測量。測量結(jié)果見表1。測量結(jié)果顯示，同一時(shí)段爐子的最高溫度為1049℃，最低爐溫為1052℃，溫差在±10℃范圍內(nèi)。儀表顯示控溫精度為±2℃。符合工藝要求。

測量數(shù)據(jù)表明實(shí)際應(yīng)用的蓄熱式熱處理爐采用周期性作業(yè)的方式，配備了蓄熱式燃燒系統(tǒng)，能夠滿足最大升溫速度與最高使用溫度。同時(shí)，蓄熱式熱處理爐必須具有良好的爐溫均勻性，即要求爐內(nèi)的全部鋼料及同一鋼料的不同位置都能達(dá)到相同或者相近的加熱溫度和金相組織。使剛才具有均勻一致的物理性能、機(jī)械性能和力學(xué)性能。

分析原因，在于熱處理爐所采用的蓄熱式燒嘴是通過輻射和強(qiáng)制爐氣對流循環(huán)的，它們（兩側(cè)爐墻下部前后均勻布置）通過燒嘴的高速熱氣流對爐內(nèi)高溫氣氛的強(qiáng)力攪拌，強(qiáng)制攪動(dòng)爐內(nèi)高溫氣流，強(qiáng)化對流傳熱過程、促使?fàn)t氣強(qiáng)制循環(huán)，再以特殊的燒嘴孔型設(shè)計(jì)，將爐膛內(nèi)部的煙氣強(qiáng)制回流，進(jìn)一步強(qiáng)化爐內(nèi)氣流的攪拌，使?fàn)t溫更均勻，可以使得工件的加熱更加快速和均勻，同時(shí)火焰屬于擴(kuò)散性火焰不會(huì)與工件接觸，可以保證工件不會(huì)過燒、變形。

2.2 燃料消耗量的測量結(jié)果及結(jié)果分析

同時(shí)對燃料消耗量進(jìn)行了測量，流量計(jì)顯示燃?xì)饬髁繛?80m3/h，較之常規(guī)燒嘴300m3/h減少了40%。

這是因?yàn)楸緹崽幚頎t所采用的蓄熱式燃燒技術(shù)從工業(yè)爐室溫點(diǎn)火開始到工作溫度的整個(gè)過程中，始終進(jìn)行蓄熱換向，最大限度的保證節(jié)能效率。保證火焰在任何溫度范圍內(nèi)都不熄火。并且在此過程中沒有其他的常規(guī)的燒嘴的支持，解決了常規(guī)蓄熱式燒嘴固有的缺點(diǎn)。此時(shí)，爐膛內(nèi)部形成強(qiáng)對流氣氛，使工件與高溫爐氣充分接觸，加熱均勻迅速，能更好的保證工件溫度均勻性，大大減少了工件的均熱時(shí)間，同時(shí)避免工件燒損。同時(shí)，蓄熱式燒嘴燃燒系統(tǒng)配置有特殊流向的煙氣回流裝置，可以使一部分低溫?zé)煔饣亓髦翢齑u燃燒腔內(nèi)，降低燒嘴燃燒火焰溫度，從而可以大大降低燃燒產(chǎn)物中NOx的產(chǎn)生。

3 結(jié)論

本文對蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用于臺車式熱處理中進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用。在爐子的運(yùn)行過程中對爐溫及燃料消耗量進(jìn)行了測量。測量結(jié)果表明實(shí)際應(yīng)用的蓄熱式熱處理爐采用周期性作業(yè)的方式，配備了蓄熱式燃燒系統(tǒng)，能夠滿足最大升溫速度與最高使用溫度。同時(shí)蓄熱式燃燒系統(tǒng)沒有其他的常規(guī)的燒嘴的支持，解決了常規(guī)蓄熱式燒嘴固有的缺點(diǎn)。爐膛內(nèi)部形成強(qiáng)對流氣氛，使工件與高溫爐氣充分接觸，加熱均勻迅速，能更好的保證工件溫度均勻性，大大減少了工件的均熱時(shí)間，大大減少了能源的耗量。

實(shí)驗(yàn)證明蓄熱式高溫正火爐符合國家提出的“節(jié)能降耗”的技術(shù)要求，提高了燃料利用率，降低了噸鋼耗量，降低企業(yè)成本。它充分解決了鋼鐵生產(chǎn)過程中高產(chǎn)必須高耗的矛盾，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)低耗的目標(biāo)，對鋼鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級起了重大影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2]鄭兆平.蓄熱式燃燒技術(shù)綜述[J].鋼鐵研究，2002，25（22）：21-28.

[3]田中良一.工業(yè)爐的節(jié)能對策[J].工業(yè)爐，2002，5，（13）：21-22.