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燃烧热值和炉内温升

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当前,我国钢铁厂加热炉气体的种类主要有:发生炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气(高焦混合、高焦转混合等)、天然气,最常用的是发生炉煤气、高炉煤气和混合煤气。

1.概述

当前,我国钢铁厂加热炉气体的种类主要有:发生炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气(高焦混合、高焦转混合等)、天然气,最常用的是发生炉煤气、高炉煤气和混合煤气。

但在实际生产过程中,由于煤气发生量、用量的变化,煤气消耗有所增加(高炉出风或进料时,煤气消耗增加;高炉换炉或焦炉换向煤气仍有大量煤气;各轧钢厂加热炉规格.品种.产量发生变化时,都会引起煤气用量和总管道压力的波动;)高焦转混配气比例不稳定.煤气缓冲用户容量不足等因素会影响煤气热值的大幅波动。

温升

2.轧钢加热炉煤气热值的变化

燃气热值不稳定,会导致加热炉空燃比中的不合理。

空燃比例较小,导致炉温(炉气温度)低,冷坯升温时间长,加热炉的加热量低;空燃比例大时,烟气中的热量损失多,单位燃烧高。

它的内容和程度有以下定量分析。

2.1影响加热炉的生产率。

轧钢加热炉内要达到1300~1400℃的高温,需要理论燃烧温度超过1800~1850℃,这就需要综合考虑预热温度及特定空气系数下的控制系统和设备。

要达到t=1800~1850℃所需的燃料种类,预热温度和空气系数(与燃烧方法和控制设备有关)

如图所示:目前国内连续加热炉多采用混合煤气.炉气和高炉煤气等,空气过剩系数应控制在1.05~1.15的范围内,才能提高理论燃烧温度。

燃烧空气过剩系数的系统组织波动范围如下:

注意:燃气每千卡/标立热值完全燃烧,需用助燃气量为1标立。

可见:现有的系统组织燃烧空气过剩系数只有很小的范围,无法使气体保持在最佳理论燃烧范围内,会引起炉膛温度偏低.冷料待热时间长.加热炉效率低。

温升

2.2空燃比例不合理,影响单位燃耗提高空燃比,不合理(不论大小)不仅影响加热炉的生产率,还会导致加热炉单位燃烧耗的升高。

由于空气过剩系数过大,排气量增加,废气热损增大,燃烧温度下降;空气过剩系数太小,会导致燃油未充分燃烧,造成燃油浪费。

右边的图表显示了空气燃烧过剩系数和排气热量损失的关系。

排气温度为1300℃时,气体过剩系数从1.0增加到1.3是废热。

气物性热损从59%上升到74%;当空气过剩系数从1.0降低到0.85时,废气带走的化学和物理热损之和从59%迅速上升到75%

所以,空气过剩系数太大或太小,都会使炉膛温度和炉膛热效率下降,并最终造成燃料消耗与温室气体排放量的增加。

由此可以得出:若采用热值仪与烟道残氧分析仪实时监测煤气热值和全炉燃烧状态,同时参与各阶段的燃烧控制(一级或二级),可自动调整各阶段的空燃比,从而克服了煤气热值波动引起的炉温波动.钢温的波动,实现了加热炉低氧燃烧,提高了加热炉生产效率,降低了单位燃耗。

合理的空燃比有利于降低排放烟气对大气的污染。

3.测定气体热量的方法

目前,国内测定气体热值的方法主要有:流动式热量计.红外分析热值仪.

燃烧型(测温)热值仪.燃烧式(测定残氧量)热值仪等。

气体热值是通过将一定量的气体样品进行充分燃烧,由热量计的水流温度和流量温升计算出气体热值。

本仪器对检测环境.操作人员的素质要求较高,且热值分析周期一般为10-15分钟,不适合轧钢厂在线.快速测定煤气热值的要求。

红外线分析热值仪是通过测量被测气体波长和浓度之间的关系来测量煤气热值。

虽然可以在线进行,但由于钢铁厂煤气(尘埃.焦油.萘、水等杂质)质量较低,且含有的杂质对其波长有很大影响,易造成测定结果误差较大,焦油.萘及粉尘易堵塞气室和滤光片,维修间隔期短.清理工作困难,一般适合计量洁净.洁净气体,比如天然气。

通过测量燃烧室顶热堆(低温热电偶)温度变化和相对密度综合计算燃气热值,以减少由于温度变化引起的热值变化而产生的热值,为减少由于温度变化而引起的热值测量滞后,该设备的管径较细(

燃烧型(测量残氧含量)热值仪是以一定比例的助燃空气为原料,通过使用烟气-氧分析法,即引用一定数量(1~2m3/h)的燃气样本,在燃烧室中输入完全燃烧,测量和分析烟气残氧含量,计算燃气的热值和合理空燃比例系数。

本设备管径较粗(Φ20mm),烧嘴直径较小(>7mm),管路不易堵塞.维修间隔期较长(90-180).维修费用较低(没有专有设备)

4.燃烧式(测定残氧量)热值仪-燃气热值/定氧燃烧两用仪

4.1产品特性

1)测量精度高.灵敏度高.不产生时滞。

2)运行稳定可靠,维护量小,维护费用低。

3)不需要恒温,恒温工作环境。

4)对气体类型.质量(含灰尘.湿度.热值波动)适应范围广.适应性强。

5)测量气体热值,提供合理的空燃比例系数,作为人工操作或参与自动化系统的基础,保持加热炉合理空燃比例的燃烧。

6)操作简单,功能全面,能为现场运行管理提供丰富的信息,如:即时燃气热值、三班、全天平均煤气热值等。

7)多级安全防护装置。

断电自动熄火,保护功能齐全,设备恢复正常后,自动点火,投入使用。

4.2与常用热值仪现场运行参数对比表对比表.在相同的现场条件下,并置长期运行。

测试结果)

4.3经济预测(经济效益.环境效益.社会效益)

在线测量煤气热值,可指导加热炉操作员(一级或二级控制系统)配制合理的空燃比。

如果热值波动以±150KCal/m3计算,合理配置空燃比,效益预测如下:

1)提高加热炉炉热效率1~2%,优化坯料加热工艺,提高坯料加热质量。

2)节能降耗,降低单位燃耗1~2%;3)提高成材率,降低氧化烧损率0.1%;4)减少碳排放1~2%;5.5.5.5.5.5.5.5

1)有效长度×有效宽度(mm):32042×7076;2)电炉型式:端部出推钢加热炉;

3)其中:均热段,总的加热段长度为14670mm(供热段),占总炉长45.8%,预热段为17330mm(无供热段),占全炉的54.2%(无供热段)

标准产量:2400±200Kcal/m3

5.2改造前、后的技术指标和操作水平对比。

说明:计算时间为项目执行之前的200910月至12月的指标。

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