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发表于 2009-2-22 21:52:46
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推钢加热炉蓄热式烧嘴应用情况技术分析
邓伟刘常鹏贾丽娣丁丽华
1 前言
高效 蓄 热 燃烧技术又称高温空气燃烧技术，
可使烟气余热极限回收，废气排放温度镇1501C ,
空、煤气预热温度达1000℃以上，有效地节约
能源。国内外许多企业在冶金炉上应用了该项技
术，但一般是采用高热值煤气单预热或低热值煤
气(高炉煤气)双预热的方式。某钢铁企业在一
推钢加热炉上第一次应用了蓄热式燃烧技术，采
用的是空、煤气(混合煤气)双预热方式。用混
合煤气作燃料，采用蓄热式烧嘴燃烧方式，进行
空、煤气双预热在国内是第一家。该加热炉在生
产调式过程中出现了蓄热体寿命短、烧嘴冒火等
一些问题。
2 蓄热式烧嘴加热炉调试运行悄况
该 蓄 热式 烧嘴加热炉是在原加热炉炉体基础
结构基本不变的条件下，把传统的燃烧方式改为
蓄热式燃烧方式。该炉分均热、I加热、H加热
三段控制，均热段炉顶布置了2x4个(后改为
1x4个)常规的平焰烧嘴供热，空、煤气不预
热;I, II加热段均采用了蓄热式烧嘴双预热燃
烧技术，I加热段两侧墙上下各布置三对蓄热式
烧嘴，n加热段两侧墙上下各布置四对蓄热式烧
嘴，烧嘴内蓄热室安装有蜂窝形蓄热体，设计
空、煤气预热温度为1000*C，排烟温度低于
150r-。流经蓄热式烧嘴的烟气由两台引风机强
制排烟，其余烟气经炉尾烟道由烟囱排烟。I,
n加热段均为集中换向，换向阀为钟罩式四通换
向阀。炉子设计生产能力55t/h,燃料为热值
2000x 4 .18 6811/ m 3的混合煤气，设计单耗为:
1.4一1.6GJ A.
该加 热 炉 从建成运行调试开始，在10个多
月的时间内，由于蓄热体被烧坏、烧嘴冒火、炉
顶塌落等问题先后进行了四次修炉。该蓄热式加
热炉原空、煤气烧嘴蓄热室全部采用50x50小
蜂窝式蓄热体，耐火度为13901C，在蓄热室前
端有一道格栅。
第一 次 炉 子运行了近半个月，在调试运行
中，煤气烧嘴与炉墙接口处经常出现冒火现象。
停炉进行维修时发现 1)空、煤气蓄热烧嘴蓄
热室前的挡板均被烧化、变形;(2)前面2一3
排正对烧嘴喷口位置的蓄热体有的熔化、有的破
碎、蓄热体的孔格通道多数被堵死;(3)换向阀
内有灰尘需进行清理。由于烧嘴前2-3排蓄热
体已被烧坏，所以在修炉时更换了部分蓄热体，
把空、煤气蓄热室原来的前四排蓄热体(每块尺
寸为50 x50 x50)换成了两排尺寸为100 x 150
x 100的蓄热体，蓄热体孔格及壁厚尺寸没变，
材质为茧青石，蓄热室后半部的蓄热体没有改
变。修炉后进行了点炉生产调试，在第二次生产
调试过程中，煤气烧嘴与炉墙接口处仍有冒火现
象，根据生产统计单耗平均为2.1GJ/t左右，远
高于设计指标。
由于 烧 嘴 冒火并从窥视孔观察到蓄热体有破
损现象，在炉子运行50天后又进行了停炉维修。
停炉后进炉内观察发现:空、煤气烧嘴蓄热室内
前排蓄热体均严重破碎呈小块状，部分碎块被吹
人炉膛，蓄热体通道内有挂灰现象。基于前两次
蓄热体破损严重、寿命短的现象，这次修炉更换
了烧嘴蓄热室前部蓄热体材质，其耐火度为
1690'-，烧嘴前部增设了一层耐火材质的挡砖，
引风烟道调节阀改为自动控制。
炉子 点 火 近一周，由于烟道调节阀不能自动
控制，需停炉检修，在停炉过程中，由于炉顶耐
材质量问题出现炉顶塌落现象。停炉后进炉观
察，发现烧嘴内有的蓄热体有少许裂纹，烧嘴前
的挡砖有断裂现象。由于炉顶塌落，该炉炉顶进
行了重新浇注，同时对煤气烧嘴进行了重新拆
装，在每个煤气烧嘴与炉墙接触处都增设了不锈
钢质套，目的是增加煤气烧嘴与炉墙接触处的密
封性。另外，对均热段的供热系统进行了改造，
炉顶2x4个平火焰烧嘴改为1x4个平火焰烧
嘴。运行2个多月后，由于煤气烧嘴与炉墙接触
处的冒火现象还是很严重，有13个煤气烧嘴出
现了冒火现象。故再次进行了停炉维修，更换蓄
热式烧嘴的结构形式。
我们 对 该 炉的生产调试情况进行了跟踪，在
第四次修炉期间，在I.n加热段空、煤气烧嘴
蓄热室前端分别安装了一支NiCr-NiSi热电偶，
电偶由烧嘴喷口处插人蓄热体内l0cm深，对不
同换向时间蓄热烧嘴空、煤气预热温度进行了测
定，同时对出炉的烟气进行了温度测定及成分取
样分析。
3 主要问题及技术分析
如上 所 述 ，在第一、第二次修炉时均发现蓄
热体损坏严重，有的部位融化后凝结成团，而大
部分部位软化后收缩变形，并拌有表面层碎裂。
融化部分可明显看出氧化铁皮的侵蚀，蓄热体通
道被氧化铁渣堵塞，表层严重，里层次之。
3.1 蓄热体材料性能问题
表1 蓄热体材料性能
序号A1203
第一次
第二次
45.9
36.31
Si02
42.50
46.40
Feeq M90 耐火度/℃
0.70 13 9 0
0.72 12 .90 1390
从表 1 中可以看出:蓄热体的耐火度仅为
1390'-，则使用温度肯定<12501C，生产工艺要
求加热炉的I加热段炉温为1250 -1300'-，进
人蓄热室的烟气温度可达1300`- , I加热段炉
温为1100-1200`0 (生产中常有超出1200℃的
现象)。
因 此 ， 蓄热体长期使用温度必须满足
1300℃以上，才能满足生产工艺要求。而前两次
蓄热体的长期使用温度低于生产工艺要求，这是
蓄热体寿命低的原因之一;从蓄热体融化部分有
被氧化铁皮侵蚀的现象，蓄热体通道被氧化铁渣
堵塞，表层严重，里层次之，说明蓄热体的抗渣
性能低，导致氧化铁皮侵蚀，降低了蓄热体的寿
命;从有的蓄热体呈变形、破碎状态，说明蓄热
体的热稳定性能差，受热变形后导致破碎。
3.2 烧嘴设计问题
(1) 烧 嘴 内蓄热室结构
该炉 的蓄 热式烧嘴全安装在侧墙上，蓄热室
几乎完全处于炉墙内，高温的烟气直接进人蓄热
室，蓄热室前面的蓄热体长期处于高温状态，其
寿命势必下降;而且，由于引风机的吸力造成少
量碎小的氧化铁皮被带人蓄热室，这些高温的氧
化铁皮对蓄热体会产生侵蚀，并堵塞前部的蓄热
体孔格，影响蓄热体寿命。因此，在烧嘴设计
时，应对蓄热室前部的蓄热体材质及结构进行改
进，要能满足长期在高温状态下工作的需要。
(2) 烧 嘴 能力与结构
从对 出 炉 烟气取样分析结果可看出:在空气
系数>1.0的情况下，烟气中含有可燃成分，数
据见表2.
表2 空、煤气配比及烟气
取样成分分析结果
部位
(%)
OZ c仇
空气系数
分-姚
煤气烧嘴排烟1
煤气烧嘴排烟2
空气烧嘴排烟1
空气烧嘴排烟2
炉 膛 1
炉 膛 2
2.61 0.69 0.02 11.55 5.86
2.15 0.43 0.17 11.22 8.43
2.68 0.49 0.02 11.68 8.45
2.19 0.37 0.15 8.94 8.46
2.54 0.86 0.02 9.48 1.88
2.09 0.66 0.15 7.25 7.24
1，18
1.18
1.17
1.17
1.09
1.09
对 上述 情 况，我们从两方面进行分析:一是
当煤气用量大时，出炉烟气中有可燃成分。蓄热
式烧嘴燃烧的特点不同于传统烧嘴的燃烧，它是
将整个炉膛作为燃烧空间，空、煤气经蓄热体高
温预热后，直接进入炉膛燃烧，属于扩散燃烧。
若烧嘴能力过大，处于燃烧状态的烧嘴很有可能
出现未燃尽的煤气在对面烧嘴的蓄热室前部燃烧
的现象，形成局部高温，造成蓄热室前端蓄热体
被烧坏，出炉烟气中含有可燃成分的现象。根据
生产统计的数据看，当煤气用量大时，该炉单个
蓄热式烧嘴煤气用量在600m3/h 以上，根据有
关资料介绍，这时烧嘴能力与炉宽不是很匹配，
出炉烟气中可能会有残余煤气。二是当煤气用量
小时，出炉烟气中也有可燃成分。说明空、煤气
混合不好，产生不完全燃烧现象，值得在烧嘴结
构上加以改进。
另外 ，从 我们测定的蓄热室内气体温度数据
看:蓄热体内气体温度温差较大，高温点有峰
点，低点温度较低，说明蓄热体热含量不够，远
未饱和。分析产生这种现象的原因有两个方面:
一是对于该炉目前的生产、设备情况换向时间较
短;二是流经蓄热体的烟气流量不够。
(3 )操 作
现场 操 作 人员在蓄热式加热炉操作方面的经
验很少，处于摸索阶段，在操作上难免会有不当
之处。从我们跟踪采集的数据中可看出，操作中
空、煤气配比有失调现象，空气系数时常有小于
1.0的现象，导致在炉膛内未燃尽的可燃气体在
蓄热室前端燃烧，造成局部高温，蓄热室前端蓄
热体不但要承受炉膛温度辐射，还要承受火焰温
度辐射的影响，这将影响到蓄热体的寿命。
另外 ，鉴 于该炉的状况，过分地控制出炉烟
气温度也是操作上的一个误区，这将导致空、煤
气预热温度达不到预期的效果，影响燃耗指标。
(4 )烧 嘴 安装
由于 烧 嘴 与炉墙接触处密封性不好，导致煤
气烧嘴与炉墙接触处冒火现象很严重(几次点炉
都存在这一问题)，这势必造成:①增加燃料损
失量;②由于煤气在孔隙中燃烧，常此下去，导
致炉内侧墙与钢结构之间出现缝隙，影响炉体的
寿命。
4 结语
蓄热 体 的 使用温度必须保证满足生产工艺要
求;要能抵抗氧化铁皮的侵蚀;热稳定性要好，
以防止受热变形、破碎。
在烧 嘴 结 构上要有防氧化铁皮侵蚀的能力。
在烧嘴设计上要考虑使空、煤气在炉膛内完全燃
烧。在烧嘴安装上要防止冒火现象，减少燃料损
失。
在操 作 上 要根据生产情况调节空、煤气配
比，排烟温度、排烟量及换向时间，加强对操作
人员的技术培训，尽快熟悉操作工艺
罗 文 泉 编 挥 |
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