用豫興熱風(fēng)爐技術(shù)改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐

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1、用豫興熱風(fēng)爐技術(shù)改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐陳維漢I伍積明2劉世聚彳（河南豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司）摘要：本文在分析內(nèi)燃式熱風(fēng)爐存在的結(jié)構(gòu)與性能上的問題之后，對豫興熱風(fēng)爐主要技術(shù)性能進行充分的闡述，指明該爐型具有穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)和突出的流動、傳熱與燃燒性能，是目前能夠?qū)崿F(xiàn)高燃燒強度、高傳熱效率、高熱風(fēng)溫度，且能夠安全穩(wěn)定運行的先進熱風(fēng)爐爐型。這里提出了利用豫興型頂燃式熱風(fēng)爐對內(nèi)燃式熱風(fēng)爐進行全面技術(shù)改造的合理方案，包含燃燒室、燃燒器、蓄熱室、火井通道、以及管路改變的具體處理方案，以使得內(nèi)燃式熱風(fēng)爐重新在高溫、高效、穩(wěn)定

2、、安全的運行中發(fā)揮作用。1、國內(nèi)熱風(fēng)爐發(fā)展現(xiàn)狀目前，國內(nèi)熱風(fēng)爐技術(shù)逐步向著節(jié)能高效、提髙風(fēng)溫、延長壽命的方向發(fā)展【1】、【2】。自從引進新日鐵的外燃式熱風(fēng)爐、霍戈文內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、卡盧金的頂燃式熱風(fēng)爐等先進熱風(fēng)爐技術(shù)以來（見圖1）,國內(nèi)相繼以此為樣板針對國內(nèi)具體情況進行了長期的熱風(fēng)爐研究與開發(fā)【3】、【4】、【5】。近年來，尤其是將燃燒器放置在蓄熱體上部的頂燃式熱風(fēng)爐的研制工作取得了長足的進展，如：煤氣與助燃空氣內(nèi)混合的帶髙速預(yù)燃室的頂燃式熱風(fēng)爐，以及各種新的預(yù)混合模式的頂燃式熱風(fēng)爐等，將頂燃燒熱風(fēng)爐的應(yīng)用技

3、術(shù)推上了一個新的高度【6】。對于以卡盧金為代表的頂燃式熱風(fēng)爐要在保證良好性能的前提下必須處理好結(jié)構(gòu)上的一個關(guān)鍵問題，也就是小直徑預(yù)燃室（或預(yù)混室）與錐形燃燒室連接組成的一個熱風(fēng)爐拱頂（一個類似于瓶頸狀熱風(fēng)爐錐段拱頂）的結(jié)構(gòu)問題（如圖2a所示）。這種爐頂（或拱頂）結(jié)構(gòu)對于外混合燃燒模式，在加熱燃燒期間上部預(yù)燃室溫度低于下部燃燒室溫度，而在冷卻送風(fēng)期間其溫度又與下部燃燒室差不多，溫度的變化使預(yù)燃室本身的結(jié)構(gòu)受到影響，而在與錐段燃燒室相連接的部位也會因溫差的存在而產(chǎn)生熱應(yīng)力。如果在材料的選擇上不合理，很可能導(dǎo)致結(jié)

4、構(gòu)的不穩(wěn)定。對于內(nèi)混合燃燒模式，在燃燒期間上部的預(yù)燃室實際上是一個高速燃燒室，是處在高溫與高速氣流的沖擊之下的，尤其是在與燃燒室連接處的頸部位置，這對耐火材料的品質(zhì)提出了新的挑戰(zhàn)?？傊鲜鰻t型結(jié)構(gòu)都存在著對熱風(fēng)爐使用壽命產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)問題，處理不當后果十分嚴重。另一個主要問題是，該類爐型結(jié)構(gòu)必須釆用旋流流動模式才能保證流場的穩(wěn)定性和燃燒的穩(wěn)定，由此而來的是產(chǎn)生進入蓄熱室氣流分布與溫度分布的極不均勻（如圖3b所示）。這不僅降低了傳熱效果和蓄熱體的利用率，而且會導(dǎo)致不同位置的蓄熱體受到不同溫度氣流的加熱與冷卻，

5、從而引起蠕變和熱縮的效果不一樣，蓄熱體的不均勻塌陷就會出現(xiàn)，進而是傳熱效果變得更差。至于以霍戈文型熱風(fēng)爐為代表的燃燒火井（通道）平行于蓄熱室的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，火井的燃燒震蕩（脈動）與隔墻溫度的周期變化是影響結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的相互作用的兩個重要因素，因而燃燒火井與蓄熱室之間的隔墻容易出現(xiàn)問題（如圖2b所示），是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要隱患。隨著霍戈文技術(shù)的引進，矩形陶瓷燃燒器的應(yīng)用一定程度上克服了燃燒震蕩的問題，對懸鏈線拱頂?shù)耐茝V應(yīng)用和對火井隔墻砌筑上的合理處理，也保證了爐子的安全穩(wěn)定運行。這也推動了內(nèi)燃式熱風(fēng)爐在大型熱風(fēng)爐上

6、的發(fā)展。但是，在國內(nèi)還有數(shù)目眾多的小型熱風(fēng)爐在運行，他們并沒有完全采用霍戈文技術(shù)，致使這些熱風(fēng)爐仍然存在燃燒震蕩問題、火井隔墻在熱應(yīng)力的作用下出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致漏風(fēng)現(xiàn)象，其結(jié)果是燃燒效果差、熱風(fēng)溫度低、熱效率低，并存在安全隱患。此外，氣流流場的分布也是不均勻的，結(jié)構(gòu)特征也決定其流場不可能均勻（見圖3c）這樣的熱風(fēng)爐根本談不上長期、高效、穩(wěn)定地運行。在適當?shù)臅r候進行熱風(fēng)爐的徹底改造是唯一的選擇。針對上述熱風(fēng)爐存在的現(xiàn)狀，有必要尋找一種能夠?qū)崿F(xiàn)高強度穩(wěn)定燃燒并能有均勻的燃燒后氣流分1陳維漢華中科技大學(xué)教授;2伍積明

7、中冶賽迪總工程師;3劉世聚豫興公司董事長布進入蓄熱室的的燃燒室結(jié)構(gòu)，去解決帶預(yù)燃室頂燃式熱風(fēng)爐不均勻的氣流分布的問題；去處理內(nèi)燃式熱風(fēng)爐氣流不穩(wěn)定、隔墻熱應(yīng)力大、燃燒傳熱性能差等問題。這里提及的豫興型頂燃式熱風(fēng)爐（如圖2c所示），它應(yīng)該是最能有效地解決上述問題的熱風(fēng)爐爐型。該熱風(fēng)爐的燃燒室采用霍戈文爐型的懸鏈線形的大拱頂，利用卡盧金外混合的環(huán)形陶瓷燃燒器結(jié)構(gòu)，為了取消旋轉(zhuǎn)氣流而采用逆向噴射之后折返形成均勻穩(wěn)定氣流的模式，將帶有垂直上噴噴嘴的環(huán)形燃燒器放置在拱頂燃燒室底部。這也就構(gòu)成了一種稱之為熱風(fēng)爐反向噴射

8、燃燒后高溫?zé)煔庹鄯档娜紵夹g(shù)（可簡稱為反沖燃燒技術(shù)）。這種熱風(fēng)爐的主要技術(shù)特征是：煤氣與助燃空氣分別從噴嘴噴出后在預(yù)混合環(huán)道內(nèi)混合后向上流動，再經(jīng)回旋煙氣流的預(yù)熱而著火燃燒；燃燒氣流（煙氣）經(jīng)拱頂后向下折返，在氣流上下運動的過程中形成環(huán)狀渦旋，造成部分煙氣成回旋運動狀態(tài)，從而起到預(yù)熱與點燃煤氣與助燃空氣的混合氣流的作用；而中部煙氣因受渦旋中低壓強的牽引作用，以逐步發(fā)散的流態(tài)向下流出燃燒室；選取合適的燃燒室高度與蓄