双蓄热式钢包烘烤器的应用

摘 要：蓄热式燃烧技术是一种极为有效的烟气余热回收技术，可以循环利用烟气显热，降低热损，最大限度的提高烘烤效率。

关键词：双蓄热;烘烤器;应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.015

0 前言

目前钢铁使用的烘烤器多为直燃式烘烤器，此种烘烤器结构、操作简单，但对能量的利用相对较低，对热量的浪费较大。为此国丰钢铁引进了双蓄热式烤包器。通过跟踪使用情况对比，双蓄热式烤包器节能效果明显。本文对双蓄热烘烤器主要设备及原理进行了说明，对优缺点进行了比较，对安装后效果进行了对比说明。

1 钢包烘烤器概述

钢铁企业用钢包来作为钢水的存放倒运容器，一般采用耐火砖和耐火材料砌筑而成。在砌筑完成后需要进行烘烤，并根据耐火材料特性进行缓慢烘干，所以需要一定的升温曲线来保证耐火材料最大限度的发挥自身作用，烘烤器就是升温的主要设备。

2 原理及关键设备介绍

（1）蓄热式技术原理：蓄热式燃烧技术使用成对的蓄热体交替切换工作于吸热和放热状态来回收烟气中的余热。蓄热器燃烧过程产生的烟气不直接排出，而是经过加热流经蓄热器重新参与燃烧过程，减少了气体加热升温过程需要的热量。通过不断地切换工作状态，左右两侧的蓄热体可以把烟气中的显热传递给空气或燃气，降低排烟热损失，提高热利用率。

（2）换向阀：HRC高效蓄热燃烧技术通过蓄热体交替切换来回收烟气余热，这一切换过程通过换向阀来实现。HRC-V换向阀为两位四通阀。采用双气缸驱动，耐高温橡胶圈密封，全自动程序智能控制。压缩空气经三联体净化后，通过电磁阀进入换向阀气缸，驱动换向阀动作。压缩空气耗量为2 m?/h。当左侧气缸上方充气时，活塞向下方运动，并由活塞杆带动连杆、阀板向下方运动，直至阀板密封下密封圈，左侧烧嘴接口与鼓风机相通，空气经蓄热体吸热，蓄热体放热;与此同时，右侧气缸下方充气，活塞向上方运动，阀板密封上密封圈，右侧烧嘴接口与引风机相通，烟气经蓄热体排出，蓄热体蓄热。经一段时间后（这一换向时间可在控制柜上设定），左侧气缸下方充气，蓄热体吸热;右侧气缸上方充气，蓄热体放热。从而实现了蓄热体交替切换。与一般的旋转式换向阀不同，两位四通换向阀采用双气缸、垂直运动的结构。这种结构的优点：1）安全可靠。因为采用平面密封，且阀板与阀杆之间采用球铰连接，阀板具有自定位功能，可以从各个方向压紧密封圈。而旋转阀则采用偏心结构，密封圈受力不均匀，会有漏气现象。 2）故障率低。因为采用双气缸平面密封，且阀板具有自定位功能，所以我公司两位四通阀动作灵敏，不会出现卡涩等故障。另外与一般旋转阀不同，我公司两位四通阀放置在地面，远离高温区，所以汽缸、电磁阀等设备故障率极低，维护量小。 两位四通阀放置在地面，且设有足够大的检修孔，所以设备维修非常方便。

（3）旋转轴：是中间由盲板隔开的空心轴，与机架顶部的轴承配套安装，轴的两端是助燃空气和煤气进口，轴的前、后部是烧嘴臂和曲柄。既能旋转又能将助燃空气和煤气按各自管路送入燃烧器。特点是结构紧凑，减少管路分布。

（4）旋转臂：连接机架与燃烧器的连接设施，对燃烧器进行支撑，其头部安装烧嘴，烧嘴跟随旋转臂一同转动。

（5）控制系统：整个烘烤器由控制柜进行控制。烘烤器采用AC380V供电，电源接点为控制柜进线开关上口。控制系统具有以下功能：烘烤装置启停控制、紧急停机、CO检测、高炉煤气低压报警、压缩空气低压报警、风机提供的空气低压报警、熄火报警、氮气吹扫、空气和煤气流量显示、控制三通阀的开闭、换向阀的开闭、调节阀开度、包盖升降、风机启停等操作。

（6）熄火报警：烧嘴装有火焰检测装置，信号采入控制柜，当火焰探测器检测不到火焰时，三通阀切断，并发出声报警。

（7）空气、煤气流量显示：空气、煤气的流量测量采用孔板+差压变送器方式，空气、煤气采用标准孔板。差压变送器将流量信号传送到控制柜。

（8）自动调节：烘烤器具备按给定的流量曲线自动烘烤的功能。通过触摸屏设定和选择时间-温度曲线，烘烤器可以自动调节空、煤气的流量以满足烘烤要求。

（9）设备烘烤温度检测：烘烤器的S型热电偶安装在包盖上，可实时检测包盖处的温度，了解钢包内温度提供依据。

3 蓄热燃烧方式的优点和不足

（1）优点：大幅度节约燃料，降低排烟温度，节约约一半燃料，提高热利用率，减少烘烤时间，提高钢包烘烤温度，提高喷入钢包的空气温度，提高包温。

（2）蓄热燃烧方式的不足。1）系统复杂。相较直燃式燃烧，蓄热系统需要一对燃烧器，并需要增加换向设备、蓄热体和引风设备，投入较大，维护成本較高。2）低温时燃烧效率低。由于燃烧组织方式不同，在排烟温度较低的状态下，蓄热燃烧效率低于直燃式。3）调节范围较小。换向时有停顿间隔，瞬时配风不足。

4 燃烧效率的比较和改造效果分析

（1）比较：1）0～600℃时：蓄热式燃烧通过回收烟气中的显热来减少排烟热损失。在燃烧空间温度较低的情况下，排烟温度本身就很低，蓄热式燃烧不能发挥优点。而且，由于蓄热燃烧的燃烧组织方式与直燃式不同，空气和煤气不能进行预混，混合状况不好，在低温时不能很好地进行稳定的燃烧，燃烧效率较低。另外，排烟温度过低时，烟气中水蒸汽的冷凝会造成蓄热体损坏，也会腐蚀排烟管路、换向系统和引风机。所以，在低温情况下，不投用蓄热燃烧系统。2）600～1000℃时：此时排烟温度高，投入蓄热燃烧系统，节能效果较为明显。高温燃烧时，煤气在燃烧空间中可以自燃，即便存在换向停顿和空气、煤气混合不好的情况，仍然能持续维持稳定的燃烧。

（2）改造效果分析。双蓄热式烘烤器成功在现场成功的得到了运用，烘烤效果有所提升的同时节约了能耗。原有钢包烘烤器每小时的平均煤气流量为1200m?/h，双蓄热式烘烤器每小时的平均流量为800m?/h，每小时可节约400m?/h，节能效果比较明显。

5 结束语

双蓄热式烘烤器提高了能源利用率，降低了煤气消耗，对于新上烤包器的公司可进行直接推广，对原有烘烤器比较老旧的也可进行升级改造。

作者简介：杨磊（1986-），男，河北高碑店人，本科，工程师，研究方向：机电工程。