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上海壢合博工業(yè)裝備有限公司

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冷扎輻射管加熱改造技術(shù)總結(jié)

目前冷軋車間是采用的是 W 型輻射管，加熱溫度 950°左右，燃料為焦?fàn)t煤氣，4000 大卡左右 (含氫量比較大到60%) ；采用單級或雙級換熱器，Nox 排放有一定的要求。

2023-07-03 15:42:15上海壢合博工業(yè)裝備有限公司

現(xiàn) 有工況

現(xiàn)狀及要求：

爐型：斯坦因.霍德熱處理爐；

輻射管： W 型輻射管，制造商：久保田，-2Kpa 使用；

燃料種類：焦?fàn)t煤氣 CO+H2 (其中 H2 比較大超過 60%)

燃?xì)鈮毫Γ?

使用溫度：Max 950 度，

燒嘴功率： 160KW

當(dāng)前遇到的問題：

W 型輻射管在我國產(chǎn)很為范圍廣的使用，具有很多的優(yōu)點(diǎn)；

1，管道長，表面積大，可承受更大的功率。

2，維護(hù)及安裝方便；不易破碎；

3，國內(nèi)保有量大，運(yùn)行可靠；

缺點(diǎn)如下：

1，造價(jià)高，壁厚材料使用量大，制造成本高；

2，不適用于大于 950°的工況；

3，熱損失大，發(fā)放不均勻，易裂管并彎曲變型等；

W 型輻射管采購的國內(nèi)比較好的輻射管，很長使用工部超過 10 年以上；但是在實(shí)際使用過程中，輻射管在火焰根部會(huì)出現(xiàn)裂管的現(xiàn)象，目前統(tǒng)計(jì)有超過60% 以上的管裂；

分析輻射管出現(xiàn)管裂的原因如下：

1 ：本身產(chǎn)品加工品質(zhì)問題：由于是離心澆鑄，可能會(huì)造加工過程中材質(zhì)的混合不好，分布不均勻等，所以每只輻射管的特性有可能不一樣；

2 ：熱量的聚集產(chǎn)生高溫：輻射管內(nèi)由于燒嘴安裝或火焰的形裝等原因造成局部高溫產(chǎn)生熱脹冷縮，出來管道破裂，特別是入口端的焊接處破裂；

3 ，燃料中的氫含量高，造成一定程度的氫脆現(xiàn)象，進(jìn)一步增加了輻射管破裂的概率；

圖片1.png

冷扎輻射管加熱改造方案

由于國內(nèi)W 型管的保有量大，有長時(shí)間可靠運(yùn)行的大量的案例，且方便維護(hù)及保養(yǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，故不考濾更換為其他型式換輻射管；希望在不改變的 W 輻射管的形式下，能做到節(jié)能減排技術(shù)改造；

進(jìn)一步的要求如下：

A：分析并減少輻射管的破裂情況的發(fā)生；

B：降低 Nox 排放；

B：進(jìn)一步降低爐子能耗，實(shí)現(xiàn)極限節(jié)能，減少碳排放；

方案：

(VKR 先進(jìn)燃燒技術(shù)介紹)

VKR 是德國先進(jìn)燃燒技術(shù)的簡稱。主要采用無焰燃燒技術(shù) Flox 減排, 以及多級微通道換熱技術(shù) Exchanger+節(jié)能

高溫空氣燃燒技術(shù) (High Temperature Air Combustion-HTAC) ，亦稱無焰燃燒技術(shù) Flox 或蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，是 90 年代以來發(fā)達(dá)國家開始普遍推廣應(yīng)用的一種全新燃

燒技術(shù)。當(dāng)換熱后的空氣溫度預(yù)熱到8 5 0℃以上進(jìn)入帶有引射器內(nèi)管的輻射管內(nèi)，并卷吸煙氣后燃燒區(qū)空氣含氧量大程度低于普通的空氣含量，氧氣含量在2%-15%之間，再直接噴入燃料后會(huì)形成一個(gè)均勻的熱反應(yīng)區(qū)，不會(huì)有火焰的形成。與傳統(tǒng)燃燒過程相比，高溫空氣燃燒的比較大特點(diǎn)是節(jié)省燃料，減少二氧化碳和氮氧化物的排放，降低燃燒噪音。

VKR 采用不同材質(zhì)的多級換熱的方式使之完美的解決，其中一級換熱采用新型的碳化硅材質(zhì)，可以將9 0 0度以上的溫度換至4 5 0 °C，可以將助燒風(fēng)換熱至接近爐膛的溫度；二級換熱器采用耐高溫的微通道金屬列管式換熱，工作范圍內(nèi)在2 0 0 － 4 5 00°C 之間；串聯(lián)安裝使用后可大程度降低排煙溫度；

VKR 先進(jìn)燃燒技術(shù)中心為：

無焰燃燒 LowFlox 降低氮氧化物排放，低于50mg。多級換熱 ExChange+ 降低排煙溫度節(jié)能

采用VKR 無焰燃燒技術(shù)，改造目前正在使用的 RTB160燒嘴，在高溫加熱狀態(tài)下輻射管內(nèi)部溫度超過850°C 時(shí)，啟動(dòng)無焰燃。輻射管火焰明顯消失，噪音明顯降低，無高溫區(qū)的形成，整個(gè)輻射管內(nèi)形成一個(gè)彌散式的燃燒狀態(tài)，不易產(chǎn)生Nox 實(shí)現(xiàn)排放達(dá)到50mg 以下的指標(biāo)；

編輯搜圖

冷扎輻射管加熱改造方案

1，換熱器改裝，將現(xiàn)在的分體式安裝在出煙口的一級或二及換熱器改裝集成到燒嘴一體；在排煙口加長縮徑后的高溫?zé)煿苈方尤霟鞊Q熱器后再排出。在不改變輻射管結(jié)構(gòu)及安裝方式，將排煙溫度降至2 0 0度以下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能2 0 ％左右；

圖片3.jpg

2，在 W 型輻射管內(nèi)加裝內(nèi)管，使火焰更長，并有助于內(nèi)部煙氣循環(huán)，使有焰模式下不易燒壞輻射管，確保輻射管更長的使用時(shí)間；無焰模式下由于無高溫區(qū)，燃料在整個(gè)管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)放熱，更能大程度的加長了輻射管的使用時(shí)間。如下圖示：

圖片6.jpg

圖片7.jpg

上圖為VKR 技術(shù)改造后的燒嘴示意圖

本方案不改變現(xiàn)在的輻射管及爐體的結(jié)構(gòu)，不改變控制方式及管路閥件等，只更換燒嘴及加裝內(nèi)管。為控制風(fēng)險(xiǎn)性，應(yīng)確?？呻S時(shí)恢復(fù)至改裝前的裝況；

注意事項(xiàng)：

A：由于輻射管的設(shè)計(jì)使用是在9 5 0度以下，所以要杜決超溫使用的情況發(fā)生；

B ：對于輻射管的彎曲問題，這是由于輻射管的材質(zhì)及重量本身造成的，我們無法改變，只能定期變更一下1 8 0 °安裝方向，抵消由于重才造成的影響；

問題及相關(guān)對策：

風(fēng)險(xiǎn)及安全評估：

目前爐子在安全的運(yùn)行狀態(tài)下，本方案盡量不改變現(xiàn)在的設(shè)備及運(yùn)行方式，只是在不影響現(xiàn) 在的設(shè)備及運(yùn)行機(jī)制上，對燒嘴部分進(jìn)行改動(dòng) ，燃嘴前端增加煙氣管路調(diào)試好后整體出廠，可方便拆裝；改造后能實(shí)現(xiàn)無焰燃燒降 Nox ，排煙溫度降至2 5 0°以內(nèi) ，節(jié)能！如有必要還能隨時(shí)恢復(fù)至現(xiàn)在的狀態(tài)；

A：無焰燃燒的形成： VKR 德國先進(jìn)的燒嘴技術(shù)，本方案主要就是采用無焰燃燒技術(shù)降Nox，并通過減少煙氣量有一定的節(jié)能效果；無焰燃燒的形成需要多方面的因素結(jié)合才能形成穩(wěn)定的無焰燃燒；在歐洲及國內(nèi)的多個(gè)現(xiàn)場都有成熟的使用案例；本項(xiàng)目爐溫在9 5 0°左右均，、

并增加輻射內(nèi)部，形成煙氣內(nèi)部循環(huán)，更有利于無焰燃燒的形成；

B ：將現(xiàn)在的換熱器集成到燃嘴側(cè)，煙道上從外部加裝回?zé)熝b置，裝置內(nèi)部為隔熱材料，換熱器采用VKR 的先進(jìn)技術(shù)，增加二級微通道換熱器，可將煙氣很終的排煙溫度降到2 5 0 ° 以內(nèi)；

Nox 的排放不能完全或是全程達(dá)標(biāo)：

氮氧化物的排放是近年來國家要求的重點(diǎn)，降低并達(dá)標(biāo) Nox 排放指標(biāo)的方法很多種；其中無焰燃燒技術(shù)是降 Nox 排放高效的低成本的方式，但是不能做到全程都是低 Nox 排放，在正常的有焰模式下 (啟爐階段或是爐膛溫度沒有達(dá)到 8 5 0°之前) 是無法實(shí)現(xiàn)低 Nox 排放的；

燃料熱值及壓力的不穩(wěn)定：

焦?fàn)t煤氣的熱值較高，燃燃穩(wěn)定，但是由于含氫量高，會(huì)有火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?nbsp;，易爆等特點(diǎn)，需要對管道及燒嘴作相對應(yīng)的改進(jìn)；