乳化重油燃燒技術在軋鋼加熱爐上的應用

1、唐文武匚2,鄂加強摘要：為了減少燃重汕軋鋼加熱爐有害排放物質対大氣壞境的污染，采用乳化重汕燃燒技術対燃垂汕軋鋼加熱爐燃燒系統(tǒng)進行了改 造。結果表明，乳化重油燃燒技術可起到節(jié)能降耗、改善環(huán)境及增加經濟效益的作用。關鍵詞：軋鋼加熱爐；乳化重油；燃燒屮圖分類號：tf061； tf054文獻標識碼：a文章編號：1002-1639(2005)05-00combustion technology of emulrified heavy oil and its application to rolling reheat fiurnacetang wcn-wu1, 2, e jia-qiang1(1. cen

2、tral south university, changsha 410083, china;2. hunan metallurgy college of professional technology, zhuzhou 42100(), china)abstract： in order to decrease the extent of atmosphere polluted by emission of harmful gases and soot from heavy oil-fired rolling reheat furnace, ombustion system of heavy o

3、il-fired rolling reheat furnace was redesigned by use of combustion technology of emulsified heavy oil. the results show that the measure has reduced consuming energy and forming amount of the harmful gases.keywords： rolling reheat furnace； emulsified heavy oil； combustion1 刖 h對于燃重油軋鋼加熱爐而言，由于重油在低溫下粘

4、 度很大，瀝青質、膠質含量高，燃燒時難以充分霧化，表 現為燃燒效率低，煙塵量大，易冒黑煙和易發(fā)生燃燒故 障。因此，為了節(jié)能降耗，提高生產率，減輕環(huán)境污染, 一些降粘燃燒原理如摻水乳化燃燒、摻柴油或劣質油降 粘燃燒或熱解燃燒被提岀，這為解決此問題指明了改進 方向。但近些年來的研究表明i"：從工藝投資、經濟效 益、燃燒效率以及環(huán)境保護等方面綜合考慮，重油摻水 乳化燃燒技術用于軋鋼加熱爐獨具優(yōu)勢，具有很重大的 應用價值。收稿日期:2005-03-15作者簡介：唐文武（1968-）,男，副教授，中南大學碩上研究生,主要從事節(jié)能與環(huán)保研究.2重油乳化燃燒特點重油是原油經過常壓或減壓蒸憾裝置提取

5、憾分油后 的殘油，或由高溫加壓裂化熬發(fā)塔底抽出的裂化殘油，或 由二者混合、亦或加入適量的裂化殘油制成的重質石匯 燃料。由于它是一種殘油，粘度很大，燃點較高，燃燒 時必須經過預熱，降粘才能很好地霧化和著火。重油笊 燃燒速度取決于重油的霧化粒徑，重油霧化粒徑越細，頁 與空氣的混合就越充分，著火燃燒越完全。而重油能否 霧化良好，除取決于燒嘴狀況外還與重油的理化性質有 關，如重油的粘度與表面張力等。重油在燃燒前瞬間咬 散霧化，輕組分蒸發(fā)燃燒，較重組分容易積聚成滴，進 成燃點較高。還由于原油分館出油回收率提高，重油有 逐漸變重的趨勢，在低過?？諝庀禂禇l件下，目前使旺 的許多噴嘴都有霧化不良或燃料與空氣混

6、合不好，致使求隨時檢索，手動選擇顯示周期，并將某一爐次或時間 段的曲線圖打印存檔。（4）報表畫面：畫ifij中有一個實時數據報表和一 個歷史數據報表。實時數據報表顯示當前生產的爐次、 工件編號、鋼種、設定溫度及實時溫度等參數。歷史 數據報表通過選擇工藝變量、時間段及間隔時間來查 詢，并可打印出具有日期、時間、變量名及數據值的 完整報表。（5）報警畫面：對重要的生產數據如溫度、碳勢等 都設有報警功能，所有報警按照時間的先后列出，報警 時間、報警類型、報警事件及報警解除時間一目了然，此 外系統(tǒng)啟動、發(fā)錄、退出等事件也會逐條顯示，可存儲、 查詢記錄，并分析報警原因。4結語此系統(tǒng)投入運行后，性能穩(wěn)定、

7、操作方便，功能齊 全、安全可靠，完全達到生產耍求。它提高了工廠設各 的技術管理水平，節(jié)約人力、物力，提高勞動生產率，改 善工人工作條件和勞動強度，實現生產自動化和科學笆 理。即使上位計算機出現故障，儀表及plc仍能保持1f 常工作。系統(tǒng)在調試過程中仍存在一些問題，有待今后 加以改進，使其進一步完善。參考文獻：11袁任光.集散型控制系統(tǒng)應用技術與實例ml.北京：機械 工業(yè)出版社，2003.2何小陽.計算機監(jiān)控原理及技術m.重慶：重慶大學出版 社，2003.加熱設備燃燒不完全，出現積碳和煙垢。重油的乳化燃燒就是乳 化重油燃燒時包裹在油相中水滴的微爆作用使油的霧化 更細微化，燃燒更完全。同時，煙氣中

8、產牛大量的高溫 水蒸汽，其含量比燒純燃料時大大增加。水蒸汽的存在 大大強化了軋鋼加熱爐內氣體的輻射傳熱，使爐子熱效 率大幅度提高，從而達到節(jié)油的冃的。重油是一種復雜的碳氫組分的混合物，若兩種以上 不同來源的重渣油混貯，如直館渣油與催化裂化油或成 品油混貯時，油中處于溶融狀態(tài)的瀝青即析出成固態(tài)渣 油沉積于底，或呈瀝青膠團懸浮于油中，這對爐內燃燒 質量和設備操作管理極為不利，乳化劑可滿足混產混貯 混燒的技術要求。乳化油在高溫燃燒條件下，由于水玖 汽化爆炸而使外圍油膜進一步分裂為更小的顆粒，形成 再次霧化，使得油和空氣混合更加均勻，燃燒迅速且充 分，使霧化不良造成的不完全燃燒現象得到了根本改變。 此

9、外，乳化重油燃燒后產生的過熱水蒸汽與高溫時燃沽 不對稱裂解中生成的懸浮碳粒發(fā)生如下吸熱反應c+h2oco+h2水分子與油中析出的碳粒起水煤氣反應，產生大量 0h活性中心，促使co燃燒反應加快，從而改善了燃燒 工況，提高了重油完全燃燒程度，減少了煙臭的產生。但 水蒸發(fā)時為吸熱反應，因此改進爐內燃燒效果，提高熱 效率和促進重油的催化燃燒是乳化劑的功能。此外，由于乳化重油燃燒時，油滴中的水要先汽化， 吸收熱量，一定程度上降低了燒嘴噴口附近溫度，這不 但能使重油在急劇受熱到650 °c以上時，易發(fā)生的不對 稱裂化而產生難以燃燒的重碳氫化合物以及游離碳粒的 現象大大減少，冒黑煙現象可以得到一定

10、的控制，而且 也能減少nox的生成。軋鋼加熱爐重油乳化燃燒添加劑的技術參數為了 使乳化重油在長時間靜置條件下不發(fā)生油水分 舊現象，必須借添加足夠的乳化劑來達到乳化油的穩(wěn)定 颶°乳化重油添加劑的主要技術參數為:密度1.05±0.5,動力粘度 1.8xl0-4(pa-s)(20°c)；凝固點 一7 °c ； ph7±0.5。 它能大大降低油水界面的自由能。靜態(tài)乳化裝置乳化 3乙工藝流程中的關鍵設備是靜態(tài)乳化器，其工作 彘是在油泵的工作壓力下，將己混有水和乳化劑的重 油壓入靜態(tài)乳化器，經多元乳化片小孔多次噴射一擴散 收縮一切割一混合，使重油形成均一體

11、系，即油包水 型細化微粒乳化油。靜態(tài)乳化裝置內有多根長500 mm、 內徑為20 mm無縫鋼管，流量為0.5 t/h,管內含有特殊 結構的乳化單元稱為乳化管，該乳化管可長期連續(xù)使用， 在乳化過程中具有反復切割、破碎、混合功能，使用時 將其串聯在輸油泵岀口端的油管路屮，并可根據用油量 需要多根并聯使用。工業(yè)加熱第34卷2q05年第5期33重油加熱方式影響重油粘度的重要因素是溫度，提高重油溫度是 降低具粘度最可行的辦法。由于蒸汽加熱存在溫度波動 大，現在使用的重油標號大多數為200村以上，重油粘度 大，流動性差，加熱控制要求嚴格。加熱溫度控制過低， 重油粘度大，噴嘴霧化效果差，燃燒不完全，爐溫也不

12、 穩(wěn)定；加熱溫度過高，重油容易汽化，造成斷火現象。由 于油溫不穩(wěn)定，同時反映油壓、油量不穩(wěn)定，油量波動 瞬時值有時高達150 kg/ho為此，增設一臺ldy-2型全 自動電加熱器，提高重油加熱溫度，油溫從8095 °c 提高到105120 °c,降低了重油粘度，穩(wěn)定了油溫和 油壓，強化了油噴嘴燃燒效果和還原效果。操作程序在專用容器內用冷水按給定量將乳化劑稀釋成乳化 衣他漿液倒入水箱，打開冷水閥加水至水箱水位線，開 蒸汽閥將水加熱至8090 °c,在水蒸汽的攪動下乳化 劑與水均勻混合。打開聯接貯油罐一油泵一乳化器一乳 化油罐管路上的閥門，啟動油泵，同時打開水箱出水閥

13、， 按給定的技術參數用水，油流量計控制油水比例。重油 乳化系統(tǒng)示意見圖lo圖1軋鋼加熱爐重油乳化系統(tǒng)示總:圖經過一段時間的調試，重油乳化系統(tǒng)運轉逐漸正常， 能夠實現水與乳化劑自動加入，穩(wěn)定了重油中水和乳化 劑的含量。乳化劑的加入量為0.3%0.6%0,水的加入 量為5%8%,避免了人工操作帶來的重油中水和乳化 劑含量的不穩(wěn)定，并且由于增加了重油乳化器使重油乳 化更為充分，增強了重油乳化效果。應用效果4 針對燃重油軋鋼加熱爐日前的燃燒狀況，釆取乳化 重油燃燒技術之后，某軋鋼加熱爐煙囪排煙林格曼黑度 較治理前有了顯著下降，如表1所示。加熱爐所排放黑 煙經過治理后，煙囪排煙林格曼黑度基本上降到2級，

14、達 到了排放標準。表1軋鋼加熱爐煙囪排煙林儕曼黑度對比測定日期監(jiān)測地點林格曼黑度治理前 治理后2003 年2004/8/32004/8/42004/8/52004/8/6煙囪口 煙囪匚 煙囪匚 煙囪匚 煙囪口4級以上2222通過采用煙氣成分分析儀，測得加熱爐所排煙氣中有害氣體平均濃度如表2所示。從表2可以看出，采取© 1994-2014 china academic journal electronic publishing house all rights reserved 工業(yè)加熱第34卷2005年第5期高溫長壽型頂燃式熱風爐的應用唐興智，唐冬寧，汪浩，陳靜之，陳習文(鞍山鋼詵集

15、團建設總公司，遼寧 鞍山114005)摘耍：高溫長壽型頂燃式熱風爐是當今熱風爐的一種新爐型，該頂燃式熱風爐的爐型、爐襯結構及砌筑施工方法吸收了外燃式、內 燃式爐型的優(yōu)點。值得國內同類里熱風爐技術改造時借鑒。關鍵詞：高溫長壽型；頂燃式熱風爐；預熱爐；混合爐；爐襯結構中圖分類號：tf061文獻標識碼：a文章編號：1002-1639(2005)05-0044-04derelopment study of higb tmperfiture long life ibp combustion type hot air farnaeetang xing-zhi, tang dong-ning, wang h

16、ao, chen jing-zhi, chen xi-wen(general construction company of anshan iron & steel group, anshan 114005, china)abstract: the high temperature long life top combustion type hot air funiace is a new furnace type of current hot air fumace its furnace lining constitution and building construction me

17、thod etc absorb outer combustion and inner combustion furnace type advantages the experience of development study can be used for similar hot air furnace technical reforming.words : high temperature long life type； top combustion type hot air fumace； preheating fumace； mix furnace； fumace lining con

18、structiom1前言熱風爐是高爐的主要熱工設備。建設當今世界關 進水平的現代化高爐，要求熱風爐具有高溫長壽，埃 現1 250 °c高風溫及3()年(爐襯砌體無檢修)壽命(熬 風爐壽命相當于高爐兩代爐齡期30年)。大型高爐不作 耍求風溫高和壽命長，而目.耍求具冇較高的熱效率和揀 作自動化程度，而高爐爐容大型化和現代化又推動了高溫熱風爐的發(fā)展?，F代化大型高爐按送風溫度把熱風爐 分為：低溫熱風爐(1 1001 20() °c)、高溫熱風爐(1 2001 250 °c)和超高溫熱風爐(1 2501 350 °c), 我國現有熱風爐除寶鋼外無一進入高風溫熱風爐

19、行列。我國某鋼廠新建有效容積1 160 m?高爐，配置了 3座 高溫氏壽型頂燃式熱風爐，由俄羅斯jsckalugin“公 司設計，國內負責轉化設計和承建施工，俄羅斯專家技 術指導及監(jiān)理。收稿日期:2004-12-30：修回日期:2005-06-07作者簡介：厲興智(1936-),男，重慶南川市人，鞍鋼集團建設 總公司高級工程師，長期從事熱能工程冶金窯爐熱工卸 爐技術工作，高爐長壽爐襯技術研究.2熱風爐系統(tǒng)主要技術參數高溫長壽型頂燃式熱風爐系統(tǒng)由3座kalugin 15 燃式熱風爐、2座預熱爐、1座混合爐組成，熱風爐系幼 主要技術參數見表1。頂燃式熱風爐爐型示意見圖1。預治理措施后，煙氣中co濃度為零，so2的濃度羞減少了 8.3%,而nox的濃度基木上保持不變，希望能在今后采 取更有力的措施來最大限度地消除nox的危害。表2軋