首钢京唐BSK顶燃式热风炉的燃烧技术

 为开发5500m3高炉BSK顶燃式热风炉技术,对顶燃式热风炉的燃烧机制和燃烧特性进行了研究。采用CFD数学仿真模拟研究了BSK顶燃式热风炉环形陶瓷燃烧器的燃烧机制,解析了顶燃式热风炉燃烧室内气体的混合、流动以及燃烧过程,计算分析了顶燃式热风炉燃烧过程的速度场、温度场以及浓度场分布。通过对实体热风炉的冷态测试,验证了CFD数学仿真计算的结果。研究结果表明,BSK顶燃式热风炉采用旋流扩散燃烧技术使燃烧过程速度场、温度场和浓度场分布均匀对称,并可以有效控制火焰长度和火焰形状,使煤气在拱顶空间内充分燃烧。速度场、温度场和浓度场的分布与煤气和助燃空气的初始分布有直接关系。通过燃烧器喷嘴结构优化设计可以显著提高空气与煤气混合的均匀性,改善燃烧室内浓度、温度分布以及火焰形状。     

内燃式热风炉的改造设计

论述了现有高炉内燃式热风炉结构的薄弱环节及其高温长寿的改造途径。通过对高温内燃、顶燃、外燃式热风炉的比较表明:本文提出的三种1300℃新结构高温内燃式热风炉具有拱顶结构简单、晶间应力腐蚀小;热损失少;稳定性好(拱顶、隔墙、燃烧室和蓄热室亦分别具有稳定的结构);并可充分利用原有热风炉的构筑物,改造费用低等优点,有利于热风炉实现高温、长寿。     

内燃式热风炉的技术改造实践

热风炉是通过间歇性燃烧燃气,通过蓄热体吸收热量,再间歇性为高炉提供热风的装置,顶燃式热风炉通过优化炉体结构,改善燃烧器形式,提高了送风温度及使用寿命,逐渐有取代其他形式热风炉的趋势.本工程综合考虑了内燃式热风炉的原有设施,将内燃式热风炉整体改造为顶燃式热风炉,提高了风温品质,降低了炼铁成本。     

顶燃式热风炉结构的发展

提高风温是高炉增产节能的有效措施。近二十年来发展四种外燃式和一种新型内燃式高风温热风炉,平均风温1150～1250℃,最高1300～1350℃。但近年来由于晶间应力腐蚀裂纹造成壳体破损,使用风温有所下降。侧置一旁的燃烧室是产生破损与高的热损失之源。顶燃式热风炉利用拱顶空间进行燃烧,取消了侧燃烧室,可使加热面增加25～30％,且结构对称,     

霍戈文内燃式热风炉振动特性分析

针对内燃式热风炉提高燃烧强度后产生的振动问题,从热风炉燃烧与压力特性角度,采用数值模拟方法进行研究,分析内燃式热风炉燃烧过程中的振动特性。研究表明:内燃式热风炉的振动属于低频振动,其振动是燃烧过程所导致;燃烧能力增加,燃烧室内压力波动振幅迅速增大,压力波动频率与实测频率相吻合,表明振动是因燃烧过程中的压力波动所导致。     

高温顶燃式热风炉试验及其推广

本文通过对顶燃式、外燃式及内燃式(考贝式)热风炉的对比,说明顶燃式热风炉不仅消除了内燃式热风炉的不均称结构所导致的一些典型缺点,而且在结构上比外燃式热风炉简单稳定,同时建设费用少.并且适合高温、高压大型高炉的需要.通过首钢实验高炉三种不同结构型式的顶燃热风炉对比试验,探索合理的顶燃式热风炉结构型式.在取得实用效果后,已将顶燃热风炉推广使用到其它高炉,并做了进一步改进,使顶燃热风炉在工业上得到应用.     

攀钢改进型顶燃式热风炉燃烧器砌筑技术

改进型顶燃式热风炉,由以往的燃烧室与蓄热室两个筒形体为主改为燃烧室设在蓄热室硕部。本文叙述了顶燃式热风炉燃烧器砌筑质量技术要求、施工前的准备、喷涂及砌筑技术。阐述了燃烧器托砖板找平方法、燃烧器支撑砖、空气煤气收集器、球顶的砌筑技术。     

高温长寿型顶燃式热风炉的应用

高温长寿型顶燃式热风炉是当今热风炉的一种新炉型,在炉型、炉衬结构及砌筑施工方法上吸取了外燃式、内燃式热风炉的优点,燃烧完全,热效率高,使用寿命长,适合大中型高炉采用.     

一种新型热风炉

自六十年代以来,炼铁工业的科研方向主要是围绕降低焦比进行的,而提高热风温度是其重要途径之一。当风温高于1100℃时,原有考贝式热风炉炉型不相适应,破损严重,因此先后出现外燃式、改造型内燃式以及正在试行的顶燃式热风炉。本文提出一种新型热风炉结构,即采用中心是燃烧室,上部用格子砖和下部用     

旋流顶燃式热风炉的应用

介绍了内燃式改造型旋流顶燃式热风炉、新建型旋流顶燃式热风炉和旋流顶燃式球炉的技术特点,这3种热风炉在生产中均取得了良好效果。     

新型顶燃式热风炉燃烧技术研究

 在首秦公司引进、消化俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉技术基础上,分析其技术优点和存在的不足,自行设计热风炉炉型、燃烧器结构多种方案,采用仿真、试验等手段研究了煤气、空气旋角、位置和布置方式变化的基本规律,并优选了一种可行方案,在迁钢2号高炉预热炉上进行应用试验。仿真和冷态试验结果表明,新开发的热风炉具有结构紧凑,工艺设计简单,炉顶、炉墙温度较低,燃烧完全等优点。投产应用表明,该热风炉运行良好,风温达到预期目标,满足了高炉炼铁生产需要。该技术的开发和应用,可以为国内大型高风温热风炉设计提供参考。     

豫兴Ⅱ型顶燃式热风炉燃烧室燃烧过程数值模拟

建立了豫兴Ⅱ型顶燃式热风炉燃烧室流动、传热、燃烧及辐射三维数学模型,对煤气在燃烧室内的燃烧进行了数值计算,对空、煤气混合燃烧过程中燃烧室内的流场、浓度场、温度场及火焰形状进行了分析。通过对实际热风炉的工业测试,验证了计算结果的正确性。结果表明:燃烧室出口处气体竖直方向最大速度与最小速度之比为1.1,蓄热室气流分布较均匀;燃烧室出口处烟气中CO最高浓度为510×10-6,煤气与空气混合良好,燃烧较充分;燃烧室出口截面上温差为6 K,温度分布较均匀;火焰在喷口出口处形成,燃烧火焰较短。     

换热与蓄热燃烧对加热炉燃烧质量的影响分析

轧钢加热炉的燃烧质量不仅影响着加热炉的燃耗,对加热质量和环保也有很大影响.从加热方式上看,换热与蓄热燃烧对燃烧质量有着明显的不同,哪种燃烧方式有利于改善燃烧质量,文章从理论上进行了分析,并结合实际工业应用得出,蓄热燃烧在燃烧质量与环保上是一种存在严重问题的燃烧方式.     

富氧燃烧技术及燃烧产物利用的研究进展

综合现有文献,阐述了富氧燃烧理论,重点分析了其燃烧与热力学特性、节能减排特性。与此同时,富氧燃烧实现了劣质燃料的有效利用,且燃烧产物得到了充分利用,减少了污染物的排放。还分析了当前富氧燃烧存在的不足。     

顶燃式热风炉高温低氧燃烧技术

 NOx是制约热风炉实现高风温长寿的主要技术障碍。为有效抑制和降低热风炉燃烧过程生成的NOx,研究分析了NOx的生成机制,运用热力型NOx生成模型计算了热风炉燃烧过程NOx生成速率和生成量,开发设计了基于高温低氧燃烧技术（HTAC）的新型顶燃式热风炉,采用CFD仿真模型对比研究了常规热风炉和高温低氧热风炉的燃烧过程和特性。计算得出2种热风炉的温度场分布和火焰形状、浓度场分布以及NOx的浓度分布。研究结果表明,高温低氧热风炉的温度场分布均匀,在相同拱顶温度下,NOx生成量仅为80×10-6,比常规热风炉降低约76%。高温低氧热风炉可以获得更高的风温并可以有效减少NOx排放,实现热风炉高效长寿和节能减排。     

纯氧燃烧及其天然气—纯氧燃烧特性

纯氧燃烧技术由于具有理论火焰温度高 ,排气量和NOx 排放大幅度减少 ,燃料节约率大大提高以及缩小设备尺寸等诸多优点 ,在欧美和日本等国受到重视 ,发展很快。本文着重介绍了日本关于天然气 -纯氧燃烧特性的研究成果 ,借以引起国内同行对纯氧燃烧的重视 ,它对于正在蓬勃兴起的高温空气燃烧 (HiTAC)技术的研究应用 ,特别是在高温低氧燃烧器设计方面起到很好的参考作用     

Numerical Simulation of Combustion Characteristics in High Temperature Air Combustion Furnace

 The influences of air preheating temperature, oxygen concentration, and fuel inlet temperature on flame properties, and NOx formation and emission in the furnace were studied with numerical simulation. The turbulence behavior was modeled using the standard k ε model with wall function, and radiation was handled using discrete ordinate radiation model. The PDF (probability density function)/mixture fraction combustion model was used to simulate the propane combustion. Additionally, computations of NOx formation rates and NOx concentration were carried out using a post processor on the basis of previously calculated velocities, turbulence, temperature, and chemical composition fields. The results showed that high temperature air combustion (HiTAC) is spread over a much larger volume than traditional combustion, flame volume increases with a reduction of oxygen concentration, and this trend is clearer if oxygen concentration in the preheated air is below 10%. The temperature profile becomes more uniform when oxygen concentration in preheated air decreases, especially at low oxygen levels. Increase in fuel inlet temperature lessens the mixing of the fuel and air in primary combustion zone, creates more uniform distribution of reactants inside the flame, decreases the maximum temperature in furnace, and reduces NOx emission greatly.     

高温空气燃烧炉内燃烧特性的数值研究

采用数值模拟法,研究了高温空气燃烧炉内不同空气预热温度、氧气浓度和燃气入口温度对火焰特性和NOx生成和排放的影响规律。研究表明,在提高空气预热温度、降低氧气浓度条件下,在较大范围内进行燃烧,火焰体积变大,炉内温度的峰值相应降低,温度分布更均匀,NOx的生成量大幅度降低。提高燃气入口温度,可抑制燃料和空气在主燃烧区的混合,使火焰内反应物的分布更加均匀,抑制了热力NO的生成,从而减少了NOx的排放量。     

Combustion synthesis of ceramic-metal

One of the main disadvantages of combustion synthesis of ceramic and composite materials is the relatively high levels of porosity,e.g., ≥50 pct, present in the product. This article discusses a novel application of combustion synthesis for producing ceramic-metal composites with reduced levels of porosity by allowing an excess amount of liquid metal, generated by the exothermic reaction, to infiltrate the pores. This application of combustion synthesis of ceramic-metal composite materials is discussed with respect to a model reaction system that utilizes an inexpensive oxide,i.e., TiO₂, reacted with carbon and an excess stoichiometric amount of alu-minum. The aluminum is in the liquid state at the ignition temperature and is intentionally allowed to infiltrate the porous ceramic matrix,i.e., TiC-Al₂O₃, produced from the combustion synthesis reaction. Thisin situ process for producing ceramic-metal composites by the simul-taneous liquid metal infiltration of the pores in a ceramic matrix using the combustion synthesis approach provides considerable advantages over conventional processes which involve two stages,i.e., sintering followed by liquid metal infiltration. However, there are also certain limitations with respect to total penetration of the liquid metal into the porous ceramic matrix and main-taining a stable propagation of the combustion reaction. This paper is based on a presentation made in the symposium “Reaction Synthesis of Materials” presented during the TMS Annual Meeting, New Orleans, LA, February 17–21, 1991, under the auspices of the TMS Powder Metallurgy Committee.     

加热炉脉冲燃烧与比例燃烧的测试分析

通过对某钢铁厂3#加热炉在脉冲燃烧与比例燃烧工况下进行测试、分析和比较,得出脉冲燃烧的优点在于：钢坯氧化烧损率低,炉内区域温度均匀性好,NOx生成量少。本测试中没有体现脉冲燃烧比比例燃烧节能高效。