臺(tái)車式加熱爐煙氣余熱回收利用

臺(tái)車式加熱爐煙氣余熱回收利用

自動(dòng)加熱爐主要集中在冶金和機(jī)械工程行業(yè)。這種加熱爐用來(lái)加熱和處理大型鍛件是靈活方便的。目前我國(guó)現(xiàn)存的臺(tái)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(guān)系到爐膛空間溫度場(chǎng)的均勻性、升溫速度等。其性能優(yōu)劣直接影響爐子產(chǎn)量及效率高低。燃燒系統(tǒng)不理想,不僅造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(chǎn)品單耗的一個(gè)重要途徑;(3)爐子密封不夠理想。爐膛壓力為正時(shí),爐內(nèi)氣體外逸,造成燃料浪費(fèi),而且很難保證加熱爐的爐溫,同時(shí)也減少爐體壽命。爐膛壓力為負(fù)時(shí),從密封不嚴(yán)處吸入冷空氣,導(dǎo)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(tái)車式加熱爐一座,不僅產(chǎn)量低,而且由于煤氣與空氣混合不均勻,導(dǎo)致爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻,升溫速度慢,浪費(fèi)煤氣及污染環(huán)境。高溫?zé)煔庖参唇?jīng)任何余熱回收設(shè)備直接排入大氣,帶走的熱量白白浪費(fèi)。此外,該爐的密封性很差,爐尾、爐頭與爐門貼合處冒火嚴(yán)重,已經(jīng)威脅到爐子的壽命。針對(duì)此情況,中鋼集團(tuán)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(chǎn)量提高了,而且爐膛溫度場(chǎng)也均勻了,升溫速度也快了。同時(shí)高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃康玫搅嘶厥?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(guó)的自動(dòng)加熱設(shè)備的蓄熱改造2.1燒圓噴口流速高對(duì)于蓄熱式加熱爐來(lái)講,燃燒系統(tǒng)是整個(gè)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(tái)車加熱爐在這兩方面的特點(diǎn)如下:(1)燒嘴。①燒嘴結(jié)構(gòu)緊湊,安裝方便。②燒嘴噴口流速高達(dá)70m/s,強(qiáng)化了煤氣與空氣的混合及對(duì)流傳熱,強(qiáng)烈擾動(dòng)爐膛內(nèi)氣流的循環(huán),對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性提供了有力保證。③燒嘴高于臺(tái)車表面,這樣就不會(huì)出現(xiàn)氧化鐵皮對(duì)燒嘴堆積阻塞,同時(shí)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(shè)有小流股常明點(diǎn)火燒嘴,用于低溫狀態(tài)換向時(shí),點(diǎn)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(nèi)可以自燃的條件下,可以手動(dòng)將點(diǎn)火燒嘴關(guān)閉,也可以讓其繼續(xù)燃燒。(2)燒嘴布置。采用側(cè)燃方式,爐墻每側(cè)布置6個(gè)燒嘴,燒嘴按一定規(guī)律交錯(cuò)布置,這種布置方式有利于整個(gè)爐膛的流場(chǎng)分布及溫度場(chǎng)分布。2.2燒前植物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)改造后的加熱爐采用空氣單蓄熱燃燒方式。即高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)蓄熱燒嘴后,其熱量將被燒嘴內(nèi)的蓄熱體吸收,待下一換向周期,空氣通過(guò)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(shí)現(xiàn)了余熱利用。燒嘴的蓄熱體采用蜂窩體?？紤]到合理性、經(jīng)濟(jì)性,整個(gè)蓄熱箱蜂窩體分為3個(gè)部分:高溫段用耐火度較高和抗渣性良好的高純鋁質(zhì)材料,中溫段為莫來(lái)石材質(zhì),低溫段為堇青石材質(zhì)。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(diǎn)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(jié)構(gòu)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(shí)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(fù)吹刷通道作用,故不易產(chǎn)生灰塵沉積堵塞。2.3單車式加熱爐的密封科學(xué)合理的密封系統(tǒng),是爐溫及溫度場(chǎng)均勻的重要保證,也是節(jié)省燃料和延長(zhǎng)爐子壽命的前提條件。臺(tái)車式加熱爐主要存在爐門與爐體、臺(tái)車與爐后、臺(tái)車與爐體三方面的密封問(wèn)題。改造后的蓄熱式加熱爐采取以下措施解決密封的問(wèn)題。(1)門和磁體之間的密封澆注料澆注到爐臉裙邊鑄件內(nèi)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(tái)車與爐后密封采用彈簧壓緊結(jié)構(gòu)。依靠彈簧的伸縮性,密封塊緊緊貼在臺(tái)車后端面上。(3)車橋與耐火纖維塊的關(guān)系臺(tái)車與爐體采用二道密封。第一道由汽缸推動(dòng)耐火纖維塊密封。耐火纖維塊與臺(tái)車有連鎖關(guān)系。具體為:臺(tái)車出爐時(shí),耐火纖維塊必須先退回原位,臺(tái)車才能出爐,防止臺(tái)車出爐時(shí)損壞耐火纖維塊;臺(tái)車進(jìn)爐時(shí),只有耐火纖維塊護(hù)住臺(tái)車,燒嘴才能著火。在檢修加熱爐時(shí),可將臺(tái)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(duì)燃燒過(guò)程的影響爐溫的控制可以通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。自動(dòng)控制是將升溫曲線輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)升溫曲線,自動(dòng)調(diào)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(guò)程的重要內(nèi)容。手動(dòng)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(shí)現(xiàn)爐溫的控制。(2)交換方向蓄熱燃燒系統(tǒng)的換向時(shí)間可根據(jù)生產(chǎn)工況任意設(shè)定,也可根據(jù)排煙溫度設(shè)定。3改造前后的比較(1)參數(shù)改造后的蓄熱式臺(tái)車加熱爐爐溫及爐內(nèi)溫差等技術(shù)參數(shù)都有良好改善。表1為改造前后技術(shù)參數(shù)對(duì)比表。(2)生產(chǎn)力指標(biāo)改造后的蓄熱式臺(tái)車加熱爐的性能指標(biāo)也有很大改善,見表2。(3)節(jié)約燃料費(fèi)用從經(jīng)濟(jì)效益上看,若爐子生產(chǎn)能力按60000kg/h,年生產(chǎn)330天,燃料節(jié)約率42%計(jì)算,高焦?fàn)t混合煤氣低發(fā)熱值為8360kJ/m3,燃料價(jià)格為0.3元/m3,則這一臺(tái)加熱爐可為該廠節(jié)約燃料費(fèi)用110萬(wàn)元/a。改造后的蓄熱式臺(tái)車加熱爐比改造前多使用一臺(tái)引風(fēng)機(jī),該引風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率為22kW,電費(fèi)按1.5元/kWh,引風(fēng)機(jī)耗電費(fèi)用為261360元/a。從燃料節(jié)約費(fèi)的110萬(wàn)元中,扣除多耗的電費(fèi),再扣除蓄熱式臺(tái)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(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng),一次性投資與已節(jié)約的燃料費(fèi)相比,比重越小,經(jīng)濟(jì)效益就越明顯。4加熱爐的節(jié)能技術(shù)某廠這座經(jīng)改造,以蜂窩體為蓄熱體的加熱爐,在經(jīng)過(guò)1年多的生產(chǎn)實(shí)踐中,燃燒系