CN102607029A - 一种蓄热式加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄热式加热炉，包括炉膛以及设置在炉膛上的一对空气烧嘴和煤气烧嘴，在炉膛宽度L为11±1.5m，空气烧嘴和煤气烧嘴中心线距离l为1.5±0.1m时，空气烧嘴和煤气烧嘴的喷口气体射流中心线夹角θ为40°±5°。在以上烧嘴喷口入射夹角下，形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1676K左右，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为33.05ppm左右，相对于常规设计的入口角度降低了36%左右，起到了提高钢坯产品质量、节能降耗、降低污染物排放的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄热式加热炉。
背景技术
加热炉是轧钢工业的主要生产设备之一，蓄热式加热炉是利用蓄热式燃烧技术，实现高温低氧燃烧的加热炉，具有高效余热回收、高温预热空气及低NOX排放等优点。其原理是采用蓄热室将空气或空气、煤气预热到1000℃左右，排烟温度≤150℃，这样既可以大幅度节能，又可以使用单一低热值燃料如高炉煤气，将被加热物体加热到需要的温度，达到在最大程度上回收调温烟气的余热，提高助燃空气温度的效果。
蓄热式加热炉控制系统一般有：换向控制系统、炉温控制系统、炉内压力控制系统、安全保护控制系统、烟空比控制、HMI人机对话界面的功能。具体工作方式如下：初始状态下，换向装置处于某一固定状态时，向炉子一侧的输送煤气、空气并经吸热后的蓄热体预热，之后在炉内实现混合燃烧，同时炉子另一侧的蓄热体吸收烟气余热，经过一个周期（120s—180s)改变方向，煤气、空气由上个周期的排烟侧进入同时被预热，如此往复。与传统燃烧过程相比，其最大特点是节省燃料，减少CO和NOx的排放及降低燃烧嗓音。但是煤气与空气不同的入射角度会对炉内温度场产生影响，同时会影响炉内气氛以及烟气中CO和NOX浓度，从而会影响CO和NOX的排放量，入射角度的改变会直接影响火焰形状从而影响烧嘴寿命。较大的入射角度会使得煤气与空气在短距离内迅速混合燃烧，容易导致烧嘴附近壁面区局部温度过高；较小的入射角度会使得煤气与空气混合速度过慢，造成加热炉内的不完全燃烧现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种蓄热式加热炉，通过提供一个最优的空、煤气烧嘴喷口入射夹角，使加热炉炉膛内燃料燃烧形成的最佳燃烧温度场。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种蓄热式加热炉，包括炉膛以及设置在炉膛侧墙上的至少一对空气烧嘴和煤气烧嘴，空气烧嘴和煤气烧嘴各具有位于炉膛外的进气口和位于炉膛内的气体喷口，在炉膛宽度L为11±1.5m，每对空气烧嘴和煤气烧嘴中心线距离l为1.5±0.1m时，每对空气烧嘴和煤气烧嘴的气体喷口气体射流中心线夹角θ为40°±5°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1676K左右，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为33.05ppm左右，相对于常规设计的入口角度降低了36%左右。
本发明的有益效果是：本发明炉膛宽度、空煤气烧嘴中心线距离及空煤气烧嘴喷口的入射夹角的设计，空煤气喷入炉膛内混合燃烧后所形成的烟气流场和温度场可以达到最佳，最大程度的保证了钢坯温度场的均匀性，使得炉膛内CO不完全燃烧现象减少到了最低并且明显的降低了NOX产物的排放；进一步起到了提高钢坯产品质量、节能降耗、降低污染物排放的作用。
附图说明
图1是本发明烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角示意图。
图2是空气烧嘴和煤气烧嘴的布置示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为11m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.5时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为40°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1676K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为33.05ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.92%。
实施例2
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为9.5m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.4m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为35°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1670K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为33ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.88%。
实施例3
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为12.5m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.6m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为45°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1678K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为32.95ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.5%。
实施例4
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为11m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.4m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为40°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1670K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为31.95ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36%。
实施例5
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为9.5m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.6m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为45°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1675K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为32.55ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.78%。
实施例6
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为12.5m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.5m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为35°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1669K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为32.35ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.28%。
实施例7
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为11m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.6m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为35°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1661K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为32.15ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.08%。
实施例8
本实施例提供一种蓄热式加热炉，烧嘴布置及烧嘴喷口入射夹角如图1和图2所示，包括炉膛1以及设置在炉膛上的空气烧嘴2和煤气烧嘴3，当炉膛1宽度L为12.5m，空气烧嘴2和煤气烧嘴3中心线距离l为1.4m时，空气烧嘴2和煤气烧嘴3的喷口4射流中心线夹角θ为40°。
在以上烧嘴喷口入射夹角下，炉膛内形成的火焰较长，炉膛中心温度平均为1659K，沿炉宽方向温度场较均匀；氧气基本参与燃烧反应，残氧含量极少；CO基本燃尽，残留CO仅占小部分；NO的平均浓度为32.35ppm，相对于常规设计的入口角度降低了36.18%。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种蓄热式加热炉，包括炉膛以及设置在炉膛侧墙上的至少一对空气烧嘴和煤气烧嘴，所述空气烧嘴和煤气烧嘴各具有位于炉膛外的进气口和位于炉膛内的气体喷口，其特征在于：在所述炉膛宽度L为11±1.5m，所述每对空气烧嘴和煤气烧嘴中心线距离l为1.5±0.1m时，所述每对空气烧嘴和煤气烧嘴的气体喷口气体射流中心线夹角θ为40°±5°。
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2012
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