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1、低NOx调焰烧嘴技术的转化与研发设计逼讯2007No.1低NOx调焰烧嘴技术的转化与研发苗为人陈迪安蹇军强戚开民李春生刘文田摘要阐述了首钢迁钢2160mm热轧项目步进式加热炉3炉用低NOx调焰烧嘴的技术转化及研发工作.重点介绍了低NOx调焰烧嘴的技术特点,如何利用二级燃烧机理实现NOx排放,烧嘴转化的改进与工业热试验.关键词低NOx排放调焰烧嘴二级燃烧0引言环境与发展,是当今社会普遍关注的重大问题,保护环境是全人类的共同任务.中国也一直把环境保护作为一项基本国策,正日益受到各方面的重视,指出大气中的NO
2、x的含量过高,造成酸雨,破坏臭氧层等危害.因此有效地降低NOx的排放,将大大改善我国的空气质量.燃烧器是工业炉窑的心脏设备,也是工业NOx排放的主要生产者,该文结合首钢迁钢2160m/n热轧项目步进式加热炉1,2炉引进的日本中外炉SDF系列低NOx调焰烧嘴的特点,重点介绍对3炉用SGL系列低NOx调焰烧嘴技术的转化及研发工作.1研制SGL型低NOx烧嘴的必要性首钢迁钢热轧加热炉炉型结构新颖简单,工程造价低,操作维护方便,是国内继上钢一厂1780mm热轧加热炉以后加热炉不设纵向烧嘴供热的又一成功实例,该炉
3、型决定了其必须采用火焰长度达到5.5m燃烧装置.目前国内烧嘴厂生产制造的FHC型烧嘴火焰最长只达到5m左右,满足不了设计要求.经过市场调研,日本中外炉公司给上钢一厂1780rain热轧加热炉供货的SDF型烧嘴使用效果良好,因此我们在首钢迁钢2160mm热轧项目步进式加热炉采用日本中外炉的SDF型烧嘴._22在引进SDF型烧嘴过程中,我们多次与日本中外炉专家进行技术交流,详细了解了烧嘴的使用性能和结构,并对1,2加热炉运行维护过程中存在的问题进行详细记录和研究,例如:烧嘴结焦油后难以清理焦油;烧嘴接口执行
4、日本标准,烧嘴备件难备;烧嘴造价高,花费大量外汇等.由于引进中外炉SDF型烧嘴存在上述问题,在首钢迁钢2160m/n热轧项目3加热炉建设时,我们决定转化及研发该调焰烧嘴,利用首钢自身的技术储备和研发拥有自己知识产权的SGL型烧嘴,以实现首钢迁钢2160mln热轧项目3加热炉的节能减排.2SDF烧嘴介绍日本中外炉公司是世界上着名的工业炉公司,设计,制造各种工业炉,技术,制造,研发实力很强.该公司研制,生产各种工业炉使用的烧嘴和燃烧系统,具有很好的业绩.采用日本中外炉公司最新研制的SDF型低NOx烧嘴,从加
5、热炉燃烧,加热角度讲,可以保证首钢迁钢热轧项目加热炉达到国际一流水平.2.1SDF烧嘴结构SDF烧嘴是由主喷嘴组合和二次空气喷管组成.如图1所示,主喷嘴组合包括中心空气喷嘴①,一次空气喷嘴②和燃料喷嘴③三部分,它们三者通过两对同心法兰A,B连接;一次空气喷嘴②和燃料喷嘴③之间设有旋流片a,端头安装有由螺纹连接的耐热钢喷头e;二次助燃空气喷管与主喷管分离,2007No.1设计通讯置于主喷管旁;主喷嘴组合和二次空气喷管④由法兰板C与炉墙钢板相连接;烧嘴砖与炉墙构成一体;一次空气喷嘴②,燃料喷嘴③和二次助燃空
6、气喷管④设有压力测量管b;二次助燃空气喷管④端头设有火焰观测孔c.这种燃烧装置结构体积小,结构简单,功能性强,安装方便,且使用寿命长.①中心空气喷嘴;②一次空气喷嘴;③燃料喷嘴;④二次空气喷管⑤炉墙烧嘴喷口通道;a旋流片;b压力测量管;C火焰观测孔;d点火孔;e耐热钢喷头;A,B同心法兰;C法兰板图lSDF烧嘴结构示意图2.2SDF烧嘴性能参数SDF型低NOx型调焰烧嘴按分段燃烧法原理进行设计,是为了延长燃烧过程,降低火焰温度的高峰,以便减少NOx的生成量.其中心风约占3%～5%,一次风约占20%～30
7、%,二次风约占80%～70%,通过调节调焰烧嘴火焰调节阀改变一次风与二次风比例来调节火焰长度.由于中心风技术的应用,烧嘴在低负荷工作时,即可以保证火焰长度和刚度,也可以得到最低的NOx产生量.此次步进加热炉设计的侧部供热采用上面介绍的带中心风的低氧化氮调焰烧嘴.这在炉宽加大的情况下有利于板坯在加热过程中沿炉宽方向上的温度均匀性.其性能参数如表1所示.表1SDF低NOx调焰烧嘴基本参数23设计通讯2007No.12.3燃烧机理及烟气中低NOx的实现2.3.1燃烧机理SDF低NOx调焰烧嘴采用二级燃烧机理,
8、所谓二级燃烧机理,就是通过控制二次风的供给,使燃料经过一缺氧燃烧和二次完全燃烧,延长燃料燃烧过程,增长火焰长度,避免火焰产生局部高温.SDF烧嘴的一次助燃空气和二次助燃空气从嘴前两个独立支管进入烧嘴,二次助燃空气在炉内与煤气边混合边燃烧,火焰长度增长,同时二次助燃空气高速喷入炉内时发生卷吸作用,一部分炉内烟气被卷吸到煤气燃烧区域,这样有效增长了火焰长度,能提高沿炉宽方向炉气温度均匀性,由于二次风与主火炬平行供入形成弥散燃烧,使炉内各处温度差
