高温低氧燃烧技术在唐钢高线厂的应用

为了使应用高温低氧燃烧技术的加热炉达到高效节能、低污染物特别是低NOx排放的目的,采用计算机数值模拟优化设计了加热炉的蓄热式燃烧系统,并运用冶金反应工程学方法开发了成套技术.该技术在唐钢高速线材厂的实际应用表明:在热装钢坯条件下单位能耗为0.879 GJ/t,炉子热效率在67％以上,各蓄热室的排烟温度在160℃以下,NO,排放小于40×10-6(体积分数).     

蓄热式原油加热炉的开发研究

介绍了一种新型蓄热式原油加热炉的工作原理及结构特点·该加热炉采用填充球蓄热室进行余热回收,保证炉子排烟温度在200℃以下,从而使炉子的运行效率在80%以上·应用结果表明,该炉可比原有水套加热炉热效率提高2141%,节能率达到357%·     

气体燃烧辐射加热炉的换热效率与CFD数值模拟

采用自行设计的燃烧加热炉模型装置,研究液化石油气直喷燃烧中换热管空间位置、热负荷(燃气流量)及换热介质流量等因素对换热效率的影响规律,并对炉内温度场进行了CFD数值模拟计算.结果表明:在理想的热负荷条件下(0.88 kg/h),距离燃烧中心愈近,辐射换热效率愈大;随着换热介质流量的增加(40 L/h),换热效率有下降的趋势;CFD数值预测的温度分布规律与实测吻合较好,火焰形状是影响辐射换热的重要因素.     

加热炉单位燃耗的分析——火焰炉热工特性的应用

在研究火焰炉热工特性的基础上,研究了四座轧钢厂的加热炉。按照以往提出的热负荷Q(以及单位燃耗b)与生产率P之间的一般关系式,确定了这几座炉子的Q—P方程及b—P方程以及经济点的位置。对比同一座炉子加热不同坯料和炉体局部改造的前后情况等,分析了结构和操作等参数对单位燃耗的影响。从炉子实际工作点(区间)与经济点的对比中判断了炉子强化后可能节约的燃料量。确定了现行措施(水管包扎、出料端的改造)的效果,指出了进一步降低单位燃耗的可能性和应该采取的措施(提高炉底利用率、炉底强度和作业率等)。     

论热价值

导出换热方程式,引出热价值定律,证明在换热装置的不同截面上引入热量,依附于气体或料块,具有不同的热价值。以气体——料块逆流换热为基础,推及其它。 分析了燃料燃烧、炉子构造和操作中的一些问题,诸如热负荷、生产率、理论燃烧温度、火焰长度、烧咀分布、吸风、溢气和装料等方面的问题。区别对待了炉子热平衡中各种热收支以及炉内热量的转移对料块加热的影响。以高炉为例,拟定了高炉换热原则。     

蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究

在计算流体力学数值分析软件基础上，运用数值方法模拟了陶瓷蜂窝蓄热体的蓄热换热过程，得到了蓄热体及气体的轴向温度分布曲线，分析了温度随时间的变化规律，同时讨论了换向时间、烟气入口温度、蓄热体高度、蓄热材料比热等参数对热饱和时间的影响，为进一步研亮蓄热式换热机理提供了初步的理论依据．     

加热炉燃料节约率的计算方法及应用

对蓄热式炉替代换热式炉后的燃料节约率计算方法进行了探讨,给出了改进的燃料节约率计算公式。通过计算分析,指出传统计算方法计算精度低的原因,提出蓄热式炉替代换热式炉是节能还是耗能的结果不是唯一确定的。     

冶金炉废气热损失的测量计算方法

一般计算废气热损失的公式中包括有废气量,而废气量的准确计算或直接测量都是困难的,因此冶金炉废气热损失的确定方法问题尚未解决。本文提出的测量计算方法是根据燃烧产物特性值计算的,这些特性值基本上决定于燃料种类或废气成份。已知炉子所用的燃料种类,并实测到废气温度和废气成份后,便可计算出废气物理热损失和化学热损失。利用这一方法也有可能估计到炉子漏气和工藝过程产生气体的影响。文中附出了冶金炉计算所需要的气体燃料和液体燃料燃烧产物的特性值。这一方法十分简便,且其计算结果有足够的准确性。     

圆筒型管式加热炉中加装多孔介质强化辐射传热的研究

根据多孔介质的对流－辐射能量转换效应，在圆筒型管式加热炉中加装多孔介质后，使炉内温度显著升高，排烟温度明显降低．在内径为４００ｍｍ的模型炉实验中，有多孔介质时的炉温比无多孔介质时的炉温升高约５０～１００℃，有多孔介质时的炉子热效率比无多孔介质时炉子热效率提高约１０个百分点．实验结果与理论计算符合得较好．     

热风式相变蓄热建筑热特性研究

文中设计、加工了一种热风式相变蓄热板,布置在建筑墙体内侧,应用于建筑采暖系统中。实验测试和分析了基于相变蓄热板的模型房间换热特性,在TRNSYS软件中搭建相变蓄热房间的动态热模型,模拟得到相变蓄热房间热特性的变化规律。结果表明,安装有相变蓄热系统的房间平均温度高出普通房间4~5 ℃,说明该相变蓄热系统可以提高房间温度,改善房间的热舒适性,建立的相变蓄热系统动态热特性模型能较好地预测温度变化过程,为太阳能热风式相变蓄热建筑设计提供了参考。     

钢铁企业燃气互换性研究

以钢铁企业普遍应用的加热炉为研究对象,从热平衡方程入手分析燃气在不同燃烧条件下的燃料利用系数.通过燃气互换性计算,从火焰稳定性、热负荷强度和合理置换等方面研究了适合于工业类加热炉及锅炉动力类设备的燃气互换性问题,具体研究了不同热值高、焦混合煤气置换纯焦炉煤气的可行性,得出在满足生产工艺要求下不同燃气的置换.研究表明:当空气消耗系数n=1.05,燃气混合体积比α≥0.3时,混合煤气的热值大于7 860 kJ/m3,用来置换焦炉煤气,可满足生产工艺要求,节约煤气资源,减少环境污染.     

提高炼油企业常减压装置加热炉热效率的有效途经

从提高加热炉热效率出发,针对炼油企业常减压装置加热炉的生产情况,通过对加热炉的烟气氧含量即过剩空气系数的控制以及排烟状况调查,经过分析并对照生产实际,找出了影响加热炉热效率的可能因素,对提高加热炉热效率的有效途径进行了探讨.     

基于双交叉限幅PID-RBR的加热炉温度控制

针对蓄热式加热炉,由于炉气常处于剧烈的变化,使其炉膛温度控制系统,具有多变量、时变、非线性、耦合、大惯性和纯滞后等特性,因此当前对其控制主要还是靠手工操作.为此,设计了一个基于双交叉限幅PID-RBR控制器的炉温控制系统,保证了系统具有良好的稳定性和鲁棒性.并将该控制系统成功应用于某钢铁公司中板工序,取得了良好的应用效果,使该加热炉节能13%,质量和产量保证率达100%.     

热价值理论及其在加热炉节能中的应用

给出了预热助燃空(煤)气和热装时的热价值计算公式,比较加热炉的热工指标,指出热价值可以合理评价热能在加热炉中的有效利用状况.建立了炉内逆流换热模型,主要利用热价值理论研究了预热空(煤)气和热装对热价值的影响.结果表明:提高预热温度,热价值升高,且随着预热温度的进一步提高,热价值的增长率变小;热装可以使热价值升高,且热装温度越高,其热价值的增长率越大;设计时,当装料温度较高时应选择小的炉长,预热温度较高时应选择大的炉长.     

不稳定操作状态下EGR式柴油热风炉均相耦合燃烧研究

介绍一种研制适用于野外大棚内的全数字微机智能监控废气再循环式柴油热风炉中的在不稳定操作状态下等压脉动圆周径向恒流进废气与喉管式轴向新气均相耦合燃烧的方法。它涉及到热传导领域,用于EGR式柴油热风炉的热交换。从系统的原理、EGR热交换系统结构设计出发,借助计算机对不稳定操作状态下进行运算,对大量的数值计算问题和分析影响野外大棚内EGR热交换时的热效率因素进行正交试验得到了有效的解决。研制出结构优化的EGR热交换系统与柴油热风炉组成了EGR式柴油热风炉,能够使整个系统达到最佳工作状况。即当控制EGR率在50%～70%范围时,能提高热利用率17.6%,节约能源,并且还降低了NOx排放污染。     

钻井柴油机废气余热分析研究

随着经济的快速发展与能源供应相对不足的矛盾日益突出,柴油机废气余热回收利用越来越受到重视。针对钻井常用柴油机Z12V190耗油量大、热效率低、大部分热量以废气余热形势随废气排到大气中、能源浪费较大等问题,分析柴油机燃烧反应与废气成分,分别根据质量守恒定律和能量守恒定律,建立了废气排量计算模型和废气余热量计算模型;并举例计算。分析发现:Z12V190柴油机废气排量较大,废气排量随废气含氧量增加急剧增加;废气余热量随废气排量增加呈线性增加。废气余热量较大,具有较好的经济开发前景,结合当前存在的利用柴油机废气余热热管锅炉、热力发电、热能储藏等实际应用,为钻井用柴油机废气余热回收利用做理论基础。     

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...     

烟气再循环对蓄热式平焰燃气炉内燃烧特性的影响

平焰燃烧与蓄热式燃烧技术一起使用时火焰温度较高,热力型氮氧化物生成量较大。采用烟气再循环技术是降低蓄热式燃烧过程中热力型氮氧化物的生成量的有效途径之一。文中采用蓄热式平焰燃气试验炉、综合烟气分析仪、热电偶等设备,对比研究了采用烟气再循环和不采用烟气再循环2种工况下平展流火焰特性、炉顶温度分布和烟气中NO生成特性。结果表明:采用烟气再循环使平展流火焰面暗区变小,燃烧区域扩大,火焰面温度分布更加均匀,烟气中NO浓度明显降低,火焰面峰值温度降低9℃,谷值温度升高37℃,NO浓度最大降幅为20%。     

专用炉模式下加热炉群混装一体化生产

分析了连铸--热轧区段混装一体化生产和加热炉群生产模式,并在此基础上建立了混装一体化生产下加热炉群调度模型.模型在满足加热炉生产工艺的基础上充分考虑了板坯进入加热炉前的等待时间和轧机空闲时间.采用禁忌搜索算法对模型进行了求解.最后,针对大批量少品种和小批量多品种两组板坯对某钢厂1580mm轧线非专用炉模式与专用炉模式分别进行了仿真.仿真结果表明连铸--热轧区段采用专用炉模式生产比传统的非专用炉模式生产能够明显提高加热炉热效率.     

燃料炉三元换热微分方程及其解

指出了以往燃料炉换热微分方程在分析炉体热损失方面所存在的一些不足。本文考虑到决定于加热气体和被加热物料的温度分布、炉体热阻和环境温度等的炉体热损失,在此基础上建立了燃料炉三元换热微分方程,进而又求得了分析解。为研究燃料炉的热工特性提供了理论基础。