安全长寿是炼铁之本

提要

由河南省豫兴热风炉工程技术有限企业(以下简称豫兴企业)研发的顶燃式热风炉短焰无爆震燃烧技术,已在全国160多座顶燃式热风炉上得到应用,并取得良好的使用效果,受到用户欢迎。
炼钢

据豫兴企业董事长刘世聚先容,目前,顶燃式热风炉已成为我国炼铁高炉配套的主流热风炉技术。人们通过大量高炉换代大修以及对其配套的热风炉的停炉检修、大修实践发现,预燃室燃烧器的损坏成为高发案例。其所造成的危害主要有以下几点:使煤气和空气混合更差,排放污染更严重,风温降低更多。预燃室燃烧器喷嘴的移位、断裂、剥落,造成煤气吃进量减少,严重影响风温和热风炉的整体寿命。

安全控制在氮气吹扫程序 不可停用或关闭

据先容,顶燃式热风炉的预燃室是输送煤气和空气预混燃烧的腔室结构,煤气和空气在其中瞬间快速预混点燃并进入燃烧室中燃烧。当设定的煤气、空气混合燃烧时段结束,预燃室燃烧器煤气环道还残存大量未燃煤气。当转换为送风时,在压力作用下,假如煤气阀门关闭不严漏风,就会有大量的高温高压空气进入环道,导致未燃煤气与压进煤气环道中的高温空气快速点燃爆炸。因此,关闭阀门时就必须启动惰性的氮气气体对环道残存的未燃煤气实施稀释和冲压吹扫,才可开始安全送风。在送风转换为燃烧时,煤气环道内又残存大量高温高压空气,仍然必须启动氮气吹扫程序进行稀释和冲压吹扫,才可开始安全送煤气燃烧。这个程序谓之安全操作程序,其氮气量不足或压力不够以及煤气阀门损坏和老化,都是存在的安全隐患。无论如何,安全操作是一切工作的重中之重。除此之外,燃烧爆震对预燃室的损坏就是结构缺陷造成,应予以优化改进。

三种燃烧技术孰优孰劣?

目前,顶燃式热风炉有长焰混合燃烧、短焰混合燃烧、无焰混合燃烧3种形式。爆震燃烧是否与这3种燃烧技术有关联呢?刘世聚对此进行了分析。

长焰混合燃烧器特征:预燃室腔壁面煤气、空气上单排下单排分层设置或上两排下两排数层分层设置,预混旋流混合燃烧,混合均匀程度一般,燃烧火焰长,废气成分中一氧化碳含量高,空气过剩系数大,一般为1.1~1.2,风温相对低。缺点是预燃室燃烧和送风温差大,预燃室结构稳定性差。由于混合不好,造成点火混合浓度延时而爆震燃烧频繁损坏煤气喷嘴的事实,说明较大破坏力的爆震燃烧存在。

短焰混合燃烧特征:预燃室腔壁面煤气、空气左右交错设置旋流混合燃烧,混合相对均匀,火焰较短,燃烧相对较完全,风温相对较高,空气过剩系数小,一般为1.05~1.06,废气量小,排放比较环保。设置特点为煤气和空气细分为多股小股流按1∶1比例喷入燃烧室后实现交错混合燃烧,弱化了爆震强度,不回火,不爆震,预燃室燃烧和送风温差小,预燃室结构相对稳定长寿。与长焰混合燃烧技术相比较,其优越特性突出。

无焰混合燃烧特征:预燃室腔壁面设置为煤气和空气先混合预燃烧后火焰从一个共用喷嘴喷出再燃烧的结构,混合均匀、燃烧完全,通过窥视孔看不到混合燃烧火焰的焰苗,风温较高、空气过量系数为1.02,排放环保,特点是煤气和空气分为多股小股流一对一先混合燃烧后喷出火焰再燃烧。缺点是控制不好易回火造成燃烧室崩塌,预燃室燃烧和送风温差大,预燃室结构稳定性差。

短焰燃烧技术优势凸显

实践证明,介于长焰和无焰之间的短焰混合燃烧技术,是相对安全且环保、节能、无爆震、无回火条件发生的高效混合燃烧技术。该技术是按照1:1比例在预燃室腔壁面设置煤气、空气同一水平高度交错设置旋流混合燃烧(见图3下排煤气和空气交错排列喷孔)技术。其克服了长焰和无焰两种燃烧器混合燃烧的弊端,燃烧无爆震,不回火,预燃室温差小,介于高温和低温之间的预燃室温度结构稳定,不易损坏。其煤气、空气喷出就马上进入旋流混合高浓度燃烧着火状态。其将煤气和空气采用多孔细股流切割细分,可使爆震燃烧强度减弱,稳定煤气喷嘴结构,使顶燃式热风炉结构完美,达到真正的长期稳定、高风温运行的目的。

刘世聚表示,豫兴企业参与了150多座450m3~2500m3高炉配套煤气、空气分层设置预混旋流长焰燃烧顶燃式热风炉煤气喷嘴损坏大修的案例研究(图1、2),建设的160多座短焰燃烧技术的顶燃式热风炉取得了良好的使用效果(图3的下排交错喷孔)。实践表明,短焰燃烧技术是综合了长焰和无焰技术的优点,并克服了两者的缺陷,彻底减弱和避免爆震和回火爆炸的领先的燃烧技术,是现阶段和今后一段时期应大力推广的节能、环保、高效、高风温长寿前沿技术和发展方向。

来源:中国冶金报