臺車式加熱爐煙氣余熱回收利用

臺車式加熱爐煙氣余熱回收利用

自動加熱爐主要集中在冶金和機械工程行業(yè)。這種加熱爐用來加熱和處理大型鍛件是靈活方便的。目前我國現(xiàn)存的臺車式加熱爐在某些方面還存在一定的不足,主要表現(xiàn)在:(1)燃燒系統(tǒng)不夠理想。燃燒系統(tǒng)直接關系到爐膛空間溫度場的均勻性、升溫速度等。其性能優(yōu)劣直接影響爐子產量及效率高低。燃燒系統(tǒng)不理想,不僅造成資源浪費和環(huán)境污染,經濟效益和社會效益更是受到損失;(2)煙氣余熱利用不夠理想。加熱爐煙氣余熱回收利用是改善燃燒狀態(tài)、提高爐溫、降低產品單耗的一個重要途徑;(3)爐子密封不夠理想。爐膛壓力為正時,爐內氣體外逸,造成燃料浪費,而且很難保證加熱爐的爐溫,同時也減少爐體壽命。爐膛壓力為負時,從密封不嚴處吸入冷空氣,導致爐溫下降,氧化燒損增多。1蓄熱式加熱爐某廠原有使用高、焦混合煤氣(Qd=8360kJ/m3)臺車式加熱爐一座,不僅產量低,而且由于煤氣與空氣混合不均勻,導致爐膛內溫度場不均勻,升溫速度慢,浪費煤氣及污染環(huán)境。高溫煙氣也未經任何余熱回收設備直接排入大氣,帶走的熱量白白浪費。此外,該爐的密封性很差,爐尾、爐頭與爐門貼合處冒火嚴重,已經威脅到爐子的壽命。針對此情況,中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司將其改造成蓄熱式加熱爐。改造后的加熱爐不僅產量提高了,而且爐膛溫度場也均勻了,升溫速度也快了。同時高溫煙氣帶走的熱量得到了回收,爐子的密封性也得到了改善,取得了40%～42%的節(jié)能效果。2德國的自動加熱設備的蓄熱改造2.1燒圓噴口流速高對于蓄熱式加熱爐來講,燃燒系統(tǒng)是整個加熱爐的核心。燒嘴、燒嘴布置都決定了燃燒系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。改造后的蓄熱式臺車加熱爐在這兩方面的特點如下:(1)燒嘴。①燒嘴結構緊湊,安裝方便。②燒嘴噴口流速高達70m/s,強化了煤氣與空氣的混合及對流傳熱,強烈擾動爐膛內氣流的循環(huán),對爐內溫度場的均勻性提供了有力保證。③燒嘴高于臺車表面,這樣就不會出現(xiàn)氧化鐵皮對燒嘴堆積阻塞,同時也考慮到了火焰在加熱工件的合適位置。④蓄熱式燒嘴自身設有小流股常明點火燒嘴,用于低溫狀態(tài)換向時,點燃蓄熱式燒嘴,保證其安全迅速燃燒。爐溫升高到煤氣噴入爐膛內可以自燃的條件下,可以手動將點火燒嘴關閉,也可以讓其繼續(xù)燃燒。(2)燒嘴布置。采用側燃方式,爐墻每側布置6個燒嘴,燒嘴按一定規(guī)律交錯布置,這種布置方式有利于整個爐膛的流場分布及溫度場分布。2.2燒前植物的結構特點改造后的加熱爐采用空氣單蓄熱燃燒方式。即高溫煙氣經過蓄熱燒嘴后,其熱量將被燒嘴內的蓄熱體吸收,待下一換向周期,空氣通過蓄熱燒嘴,將上一周期煙氣留在蓄熱體的物理熱重新帶入爐膛。提高了燃料的理論燃燒溫度,節(jié)約了燃料量,實現(xiàn)了余熱利用。燒嘴的蓄熱體采用蜂窩體?？紤]到合理性、經濟性,整個蓄熱箱蜂窩體分為3個部分:高溫段用耐火度較高和抗渣性良好的高純鋁質材料,中溫段為莫來石材質,低溫段為堇青石材質。在低于1000℃的條件下,堇青石具有較好的抗腐蝕和耐急冷急熱性。蜂窩體特點如下:(1)單位體積換熱面積大。相比較而言,體積較小的蜂窩體就能滿足蓄熱和換熱的要求。因此采用蜂窩體為蓄熱體的燒嘴,結構更緊湊;(2)蜂窩體壁很薄,僅0.5～1mm,透熱深度小,因而蓄熱、放熱速度快,換向時間通常為30～60s;(3)蜂窩體氣流通道規(guī)則。與蓄熱小球相比較,蜂窩體的氣體阻力損失小。由于煙氣與空氣的頻繁換向,在一定程度上起到了往復吹刷通道作用,故不易產生灰塵沉積堵塞。2.3單車式加熱爐的密封科學合理的密封系統(tǒng),是爐溫及溫度場均勻的重要保證,也是節(jié)省燃料和延長爐子壽命的前提條件。臺車式加熱爐主要存在爐門與爐體、臺車與爐后、臺車與爐體三方面的密封問題。改造后的蓄熱式加熱爐采取以下措施解決密封的問題。(1)門和磁體之間的密封澆注料澆注到爐臉裙邊鑄件內部空間,形成爐口平面與爐門耐火纖維塊貼合。(2)密封單元和罐后臺車與爐后密封采用彈簧壓緊結構。依靠彈簧的伸縮性,密封塊緊緊貼在臺車后端面上。(3)車橋與耐火纖維塊的關系臺車與爐體采用二道密封。第一道由汽缸推動耐火纖維塊密封。耐火纖維塊與臺車有連鎖關系。具體為:臺車出爐時,耐火纖維塊必須先退回原位,臺車才能出爐,防止臺車出爐時損壞耐火纖維塊;臺車進爐時,只有耐火纖維塊護住臺車,燒嘴才能著火。在檢修加熱爐時,可將臺車與耐火纖維塊的連鎖取消。第二道是傳統(tǒng)的沙封。2.4監(jiān)控器(1)燃料量、空氣量配比對燃燒過程的影響爐溫的控制可以通過自動和手動兩種方式。自動控制是將升溫曲線輸入計算機,計算機根據(jù)升溫曲線,自動調節(jié)燃料量、空氣量的配比。正確控制燃料量與空氣量的配比,是合理組織燃燒過程的重要內容。手動控制是在燃料壓力變化較大的情況下,可以人為控制燃料、空氣流量,實現(xiàn)爐溫的控制。(2)交換方向蓄熱燃燒系統(tǒng)的換向時間可根據(jù)生產工況任意設定,也可根據(jù)排煙溫度設定。3改造前后的比較(1)參數(shù)改造后的蓄熱式臺車加熱爐爐溫及爐內溫差等技術參數(shù)都有良好改善。表1為改造前后技術參數(shù)對比表。(2)生產力指標改造后的蓄熱式臺車加熱爐的性能指標也有很大改善,見表2。(3)節(jié)約燃料費用從經濟效益上看,若爐子生產能力按60000kg/h,年生產330天,燃料節(jié)約率42%計算,高焦爐混合煤氣低發(fā)熱值為8360kJ/m3,燃料價格為0.3元/m3,則這一臺加熱爐可為該廠節(jié)約燃料費用110萬元/a。改造后的蓄熱式臺車加熱爐比改造前多使用一臺引風機,該引風機的電機功率為22kW,電費按1.5元/kWh,引風機耗電費用為261360元/a。從燃料節(jié)約費的110萬元中,扣除多耗的電費,再扣除蓄熱式臺車爐比常規(guī)加熱爐多出的一次性投資,比如,三通閥、蜂窩體、快切閥等,每年也還要節(jié)余出一筆很可觀的數(shù)字,且生產時間越長,一次性投資與已節(jié)約的燃料費相比,比重越小,經濟效益就越明顯。4加熱爐的節(jié)能技術某廠這座經改造,以蜂窩體為蓄熱體的加熱爐,在經過1年多的生產實踐中,燃燒系