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燃气不换向蓄热式燃气炉

燃气不换向蓄热式燃气炉

作者:xiatian    来源:未知    发布时间:2021-12-23 14:23    浏览量:
蓄热式燃气炉是一项先进节能技术,但至今在铝行业普及率不高,主要是一次性投资较大,维修费用较高。新近开发的燃气不换向蓄热式烧嘴,设备投资少、系统简化、设备故障少,使用安全可靠。
 
蓄热式燃气炉能大幅度节能已成不争的事实,它的工作原理也为大家所熟悉。但是这样一项先进节能技术至今在铝行业普及率不高,只是在部分大型铝厂被采用,一些小型铝厂宁肯使用普通烧嘴或采用落后的节能技术也不愿采用该项技术。究其原因除了对该项技术了解不够以外,还与下列因素有关:同普通烧嘴相比,一次性投资较大;管路和换向装置以及电控系统比较复杂,一旦出现事故,影响系统运行;技术含量较高,对维修人员素质要求高;维修工作量较大,维修费用较高;由于频繁换向,担心存在安全问题;担心难以达到预期节能效果。要进一步推广这项技术,蓄热式烧嘴的简单化势在必行,而燃气不换向是使其简化的重要手段。
 
一、燃气不换向蓄热式烧嘴的关键技术燃气不换向蓄热式燃气炉的管路。
 
1 . 燃气与空气的混合
 
对于普通烧嘴来说,燃气与空气的混合是在烧嘴里完成的,混合的好坏取决于烧嘴的结构。燃气不换向蓄热式烧嘴则不然,它有三个喷孔:中间孔喷出燃气,燃气不换向;两侧孔一个喷出热风,一个抽吸燃烧废气,定时换向。燃气与空气预先不混合,各自以单独的流股进入炉膛,边混合边燃烧,混合与燃烧两个过程在炉内同时进行。混合越好,燃烧越能在短时间内完成,火焰越短,火焰温度越高。相反混合得不好,则火焰拉长、刚性差、温度低。燃气与热风两个流股的混合决定着火焰的形状、炉温的均匀性。
 
根据两个流股混合理论:两流股交角越大、速度差越大,则混合越好。但必须以火焰不被吹灭、能稳定燃烧为前提。空气流股速度快,燃气流股速度慢,前者卷吸后者,对撞后的混合流股向燃气流股方向偏移。
 
2 . 燃气流股的点燃和火炬的稳定燃烧
 
要求燃气流股在与空气流股碰撞之前已被点燃,碰撞之后不被吹灭,火炬能稳定燃烧。事实上,燃气流股的点火是很困难的,容易脱火,其原因在于:
 
 
 
(1)燃气出口速度大于火焰传播速度造成脱火,这种脱火现象在选用天然气时**为严重;
 
(2)燃气流股中只供少量空气,燃气量远大于燃烧需要的空气量,同合理配风的预混气体相比火焰传播速度慢,容易脱火;
 
(3)刚从燃气孔喷出的火焰,刚性差,容易被高速喷出的空气流吹灭。有的供应商采用设普通、蓄热两套烧嘴的办法来解决点火难的问题。点火时使用普通烧嘴,烧到一定温度后再切换到蓄热式烧嘴上。天然气与空气混合物的着火温度为 750℃~800℃,即炉子达到这个温度才能切换,这对小型炉来说还可以,但对大型炉来说显然对节能不利。
 
由于燃气喷枪中的燃气流火焰传播速度很慢,用常规的稳焰方法很难解决脱火问题。西安科汇热工技术设计研究所通过多次试验研究开发出一种自点火复合式燃气喷枪,其原理是在大燃气喷枪中心设一个很小的小火枪,在小火枪中按燃烧空气需要量供风,并采取稳焰措施使其喷出刚劲有力的火焰,不易被主气流吹灭。小火枪伸出大喷枪的长度应该合适,能将大喷枪在一点空气都不供给的情况下点燃并徐徐燃烧,火焰继续前进遇到热风后形成有力的高温火炬,而处于低温区的小火枪不必担心会被烧坏。该项技术已申请国家专利。
 
3 .防止火焰短路
 
空气流股速度越快,对撞后的混合流股偏移越厉害,在排烟孔抽力作用下成 U 形火炬,抽力很大时,偏转角过大,火焰有可能被抽到排烟孔里形成短路,这是一个令人担心的问题。但是如果处理得好完全可以避免。首先空气射流速度要快,工况速度达到 100 米 / 秒以上,使火焰长度能达到炉膛的 2/3 以上,尽量不要让火焰打弯,排烟孔抽吸的是炉内失去速度的滞留的废气,炉内气体流动情况类似自身预热式烧嘴,所以这种烧嘴又叫自身蓄热式烧嘴。
 
二、燃气不换向燃气炉的优点
 
减少设备投资。由于省去燃料换向阀,相应的管路系统、电控系统也可以简化。同换向蓄热式烧嘴相比可节约投资 25%~30%,对于使用热发生炉煤气的燃气炉,这方面的优点更为突出;不会发生因换向引起的燃气漏损和黑炉现象,可节约燃料、缩短熔化时间;管路系统简化,占地面小,更适于旧炉改造;燃气不用换向,设备故障少,使用安全可靠。
 
三 、燃气不换向蓄热式烧嘴的缺点
 
当烧嘴个数少时,火焰不能充满炉膛,炉温均匀性变差;同换向烧嘴相比火焰刚性差;当燃料与空气混合不好时,会造成化学不完全燃烧;当U形火焰短路时,离炉烟气温度过高;这些都可能会降低燃料利用率,影响节能效果。
 
四、燃气不换向蓄热式燃气炉
 
上述这些缺点决定了燃气不换向烧嘴不适合炉温均匀性要求高的炉子(当然靠增加烧嘴个数可以解决炉温均匀性问题,但设备就变得复杂了),而更适于燃气炉,尤其是使用热发生炉煤气的燃气炉。
 
1.因为铝的熔点低,相应要求燃气炉温度也低,一般要求升到1 200℃就可以了。一个 35 吨的燃气炉只设一对换向烧嘴即可满足要求,可见燃气炉对炉温均匀性不够敏感。虽然说铝对辐射热的吸收率低,但上面浮一层炉渣以后吸收率就不低了,可以大量吸收辐射热,只要整个炉温上去了,即使炉温不太均匀,铝锭照样可以化开。
 
2 .由于固态铝对辐射热的吸收率低,必须用高速高温的气流冲刷才能使其快速熔化,所以燃气炉对火焰的刚性要求较高。当炉内一部分铝锭化成铝液后,其他未熔化的铝锭就浸在铝液中靠导热被熔化。不换向蓄热式燃气炉火焰刚性不如其他烧嘴,但可以靠提高炉温来补偿,不必担心会延长熔化时间。
 
3.使用热发生炉煤气的燃气炉采用不换向烧嘴,可以克服燃料管道粗、换向阀大、价格贵、易堵塞等缺点。
 
 
 

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