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郑州釜鼎热能技术有限公司拥有先进的高炉热风炉、燃烧器、页岩干馏炉、余热锅炉等设备先进技术,这是公司进行技术服务的基础。现将这些技术做如下的简介。

1、釜鼎热风炉技术

釜鼎热风炉是在卡卢金两代热风炉基础上发展起来的结构稳定性能优良的热风炉炉型系列的总称,其外形结构特征主要继承热风炉两大结构形式,其一

是球形拱顶下设置环形燃烧器或套筒燃烧器的大拱顶热风炉,其二是锥形拱顶上设置钟罩状预燃室的小拱顶热风炉;其热风炉燃烧器主要以快速均预混燃烧、富氧助燃分级燃烧、低氧分级低氮燃烧、部分可控蓄热体(格子砖或耐火球)预混燃烧为主要特征;其蓄热体的特征在于单块格子砖做成组合缝隙较宽的结构形式,相互堆积之后形成蜂窝网状气流缝隙通道,并与格子砖的气流通道(即格孔)组合成复杂流体通道,起到局部调压均流作用,以及提高格子砖与气流间热交换速率;其蓄热室设计结构为向燃烧室延伸的筒体,其内堆砌一定高度的蓄热体,以提供预混气流在其中无损坏完全燃烧的环境并以此提高蓄热体温度,为提高和稳定热风温度创造有利条件;其下部冷风室采用环室结构 ,即用环墙分隔并开孔互通,用以调整冷风气流的合理分配,使之更加均匀地进入蓄热体中。这样的热风炉能有效实现热风炉燃烧装置的快速而均匀的混合与高强度回流预热燃烧,有效提高了燃烧强度与燃烧的稳定性,可有效保证热风炉高热效率、高热强度与高送风温度状态下运行,继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体的排放量、减少环境污染的良好效果。

1-1预混或非预混气流上喷折返回流自预热燃烧技术

第一座热风炉在2007年由釜鼎热能相关人员完成设计计算并提供技术参数与技术方案,由豫兴公司制作安装并于2007年12月建成投产,至今安全稳定运行9年有余,实现了1200℃以上的高凤温;该热风炉的原型是前苏联卡卢金的一代炉型,在国内知名专家的帮助下,开创了大球顶下设置环形燃烧器结构热风炉国内应用的先河;到目前为止已经广泛地应用到高炉热风炉配置中(该技术专利落入郑州豫兴耐火材料有限公司之手,并被称之为“豫兴热风炉”【见早期专利20071005992.4带有环形布置垂直向上喷燃烧器的球形顶燃式热风炉】)。

1-2燃烧装置采用阵列式(格栅式)喷嘴交错均流预混燃烧技术

这是在卡卢金二代热风炉燃烧器(预燃室)结构基础上的改进结构,是一种将卡卢金顶置预燃室的煤气与空气喷嘴分别设置的边混合边燃烧的扩散燃烧特征,改变为预混或部分预混的无焰燃烧或短焰燃烧状态,2009年最早应用在天丰钢铁的球炉改造项目中,收到了良好的效果,并成功应用到国内众多的热风炉项目中以及卡卢金热风炉的大修改造中;在此基础上,创新出格栅式喷嘴排列的预混燃烧模式的热风炉燃烧器,更是获得广大用户青睐(ZL201410198735.X 一种煤气与空气格栅预混喷射回流预热燃烧的燃烧器、ZL201420239303.4一种煤气抽吸烟气预热空气格栅喷射预混的燃烧器、ZL201420239427.2一种煤气与空气格栅预混引射抽气预热燃烧的燃烧器、ZL201420354609.4煤气与空气格栅预混喷射多涡流回旋预热燃烧的燃烧器)。

1-3预混气垂直(或旋流)上行燃烧室折返回流自预热燃烧技术

这是在第一种燃烧技术基础上的改进,目的在于改善环形燃烧器轴周向气流分布不均匀的问题,以及上喷动力不足导致的气流短路造成蓄热体中燃烧比例过大而造成蓄热块体的烧坏;主要改进为设置煤气与空气出口预混环槽、燃烧室蓄热块体合理堆放、喷嘴高速气流对冲或互通混合、气流垂直上喷或旋流上喷,由此强化气流预混促进燃烧完全、改善了气流的周向与径向分布的均匀性、实现预混气可控且高效完全燃烧、防止出现蓄热体内混合燃烧导致蓄热体因局部高温而损坏,使得热风炉性能得到进一步的提升;在天丰钢铁、酒钢宏兴、五矿营钢、江鑫钢铁、长强钢铁、林州凤宝、唐山安丰钢铁等的各类热风炉上得到应用(ZL201310500286.5 一种在燃烧室拱顶下设置环形无焰燃烧装置的顶燃式热风炉、ZL201420822812.X一种气流连通预混回流预热燃烧的燃烧装置、ZL 201520078183.9一种喷嘴管连通收缩喷口调节的短焰燃烧装置、ZL 201520178742.3一种煤气预混气流回旋燃烧的均温均流的热风炉、ZL 201510189630.2一种预混气流喷嘴互通与送风气流曲径流动的均流热风炉、ZL201320750848.7一种旋流内混合整流上喷回流蓄热体燃烧的热风炉)。

1-4燃气流分级预混燃烧及烟气回流燃烧的热风炉燃烧技术

为了降低氮氧化物排放而研制的热风炉燃烧技术,针对上述两种结构热风炉的燃烧装置,其技术特征在于先以部分空气与煤气混合形成欠氧燃烧状态,或者强化高温烟气回流造成高温低氧燃烧,以实现降低燃烧温度与减少氮氧化物生成量(即使生成也会在还原气氛中被还原),之后再补空气与含煤气的烟气混合而完成燃烧过程;对于高热值(或含氢量高的)煤气可以直接用低温烟气回流达到可控温的高温低氧与低氮燃烧;总之,通过上述煤气量、空气量与烟气量的时间上与空间上的合理配置,实现氮氧化物量与燃烧温度的有效控制;该技术正在逐步推广应用到干馏炉的加热炉的低氮燃烧中,并随着严厉的氮氧化物排放标准的执行其应用前景十分看好(201610636926.9一种中心导流调节的旋流分级与温度可控的燃烧器、ZL201410165071.7 一种预混气流强制烟气回流预热燃烧的旋流燃烧器、ZL201320565453.X一种煤气旋流与空气分级冲击混合蓄热体燃烧的热风炉、ZL201420449469.9一种带烟气回流的蓄热式瓦斯加热炉、ZL201420598222.3一种煤气富氧助燃的预混旋流燃烧装置、ZL201410547634.9煤气富氧助燃的预混旋流燃烧装置、ZL201420722796.7煤气空气预混上喷拱顶射流引导的回流预热分级燃烧装置)。

1-5热风炉蓄热体(格子砖或耐火球床)助燃均流的燃烧技术

高炉热风炉普遍存在蓄热体燃烧现象,导致蓄热体出现局部高温(超焓燃烧现象),导致蓄热体烧坏,上部蓄热体采用硅质材料使这一现象得到一定程度的控制;蓄热体燃烧可分为蓄热体中气流混合燃烧与预混气蓄热体中燃烧,前者常引起局部燃烧温度不可控,后者是基本可控的;因此,利用蓄热体燃烧在强化气流混合、提高燃烧效率、提高完全燃烧程度、提高蓄热体温度上的优势,通过在燃烧室合理堆砌蓄热体或者蓄热室想燃烧室延伸的办法,在发挥蓄热体

助燃均流的效果的同时有效避免了蓄热体的烧坏;热风炉蓄热体助燃均流技术正在推广应用中,通过想热风炉燃烧室堆砌耐高温的蓄热块体(主要是硅质格子砖或耐火球),请设置气流预混合槽道,使得有限部分预混或非预混气流在蓄热块体中完成燃烧过程,使得上部蓄热块体的温度更加接近燃烧温度,为实现稳定的高热风温度创造了条件;燃烧室堆砌与不堆砌蓄热块体,其平均风温相差在50℃以上,风温波动显著下降,对新上热风炉还能有效降低成本;近期在在徐州兴达钢铁、辛集澳森钢铁、天津天丰钢铁、林州凤宝钢铁、安阳新普钢铁、酒钢宏兴钢铁、营口五矿营钢、稷山东方资源等均采用了向燃烧室堆放蓄热体以助燃均流的技术措施(ZL201410019666.1一种预混气流蓄热体中旋流与回流自预热的高速燃烧器、ZL201320653674.2一种煤气旋流与预混气再混合多孔体燃烧的燃烧器、ZL201310602714.5一种带引射预混旋流稳焰装置与蓄热体助燃的热风炉、ZL201320750848.7一种旋流内混合整流上喷回流蓄热体燃烧的热风炉、ZL201320648192.8一种旋流内混合导流上喷多孔体助燃的热风炉、ZL201510298367.0一种蓄热体中煤气与空气旋流卷吸预混燃烧的热风炉)。.

2、其它工业炉窑技术

釜鼎热能在其它工业炉窑上也完成了大量的设计工作和提供了广泛的技术服务,在此基础上也逐步形成自己的创新技术。

2-1页岩干馏技术

在页岩油制取过程中,干馏炉是为完成从油页岩中通过干馏工艺提取页岩油的关键设备。目前使用最多的是抚顺式干馏炉,它是集油页岩预热、干馏、燃烧及气化于一身的干馏炉,且干馏过程实现自身能量平衡,其不足之处是出油率不高,瓦斯发热值不高;采用全循环干馏工艺可提高干馏效率、降低处理干

馏气量与提高煤气热值,但半焦难以充分利用。本公司在与抚矿集团共同研发中,在现有干馏炉炉型结构基础上,按照页岩干馏过程与页岩半焦燃烧过程分别进行而又集中在一个炉体中完成的设计思路而创新的一种干馏焚烧炉型(201610135351.2一种油页岩干馏与页岩半焦燃烧的干馏焚烧炉、201620843928.0集有机颗粒物的干馏、气化与燃烧一体的干馏焚烧炉)。该炉型工作时,页岩颗粒从预热室顶部进入后依次进入页岩预热室和干馏室,在这里与高温干馏瓦斯进行充分的热、质交换,使油页岩变成页岩半焦,页岩油蒸汽与热瓦斯一起在预热页岩后离开干馏焚烧炉,而页岩半焦向下进入半焦燃烧室,在这里与未干馏的页岩细灰混合,在助燃空气加入下完成燃烧过程,之后通过冷却炉箅子冷却下来,通过灰渣排放室排除,产生的高温烟气通过烟气排出口连接余热锅炉、或者空气预热器、或者瓦斯预热器。这样就在同一个炉体内既完成了页岩的全循环工艺流程,又完成了页岩半焦的燃烧。从而有效减少了热瓦斯的循环流量和提高了瓦斯的热值与减少了瓦斯中的氮含量,还能因页岩半焦的充分燃烧与利用而收到节能降耗的经济效益与社会效益。

2-2工业炉窑燃烧器技术

低氮燃烧套筒燃烧器——工业炉窑从节能与环保上考虑,要求燃烧装置在燃烧不同燃料与不同煤气下获得高效可控的完全燃烧的同时,还要求能有效降低燃烧过程中的氮氧化物(NOx)的生成量,以最终达到高效、节能、环保的目的。为此,在现有工业炉窑套筒燃烧装置的基础上进行改进与创新,在维持整体筒体结构不变的前提下,增加了辅助空气环形通道和蒸汽中心通道,并再环形通道出口处设置旋流支撑片,且将中心开孔的钝体设置于煤气、空气及

辅助空气的环形通道出口与蒸汽出口的前端形成向外环形张开的煤气与空气的环形预混出口,以及辅助空气环形通道出口与蒸汽出口的连通;这样,煤气与空气形成环形旋流膜状预混气流,在燃烧室中形成中心回流,在其自预热作用下实现高速燃烧气流的稳定燃烧;同时,辅助空气与蒸汽在燃烧器中心部位喷出及时实现对燃烧气流的补燃(实现完全燃烧)和降温(水蒸气高温分解与还原)作用,达到有效控制燃烧过程中氮氧化物的生成;在工业炉窑上采用这种低氮燃烧的燃烧装置,就能在实现安全稳定燃烧的前提下合理控制燃烧温度与有效减少氮氧化物的排放量,在实现节省燃料与节约投资的前提下减少对大气环境的污染(201610691832.1烟气回流与分级预混燃烧的控温低氮节能的燃烧装置、201610135291.4一种分级预混旋流低氮燃烧的燃烧装置)。

多燃料燃烧的燃烧器——当前,工业炉窑从节能降耗上考虑要求在燃烧不同燃料与不同煤气下获得高温、均温、均流的性能与结构稳定,以最终达到高效、节能、环保、增产的目的。为此,在工业炉窑中燃烧器除了必须实现优化的燃烧过程外,还应能适应燃料品种的多样化,如燃烧油、燃烧煤粉、以及燃烧各种煤气,同时还要求在必要时采用富氧助燃等。为适应多种燃料燃烧或富氧助燃的燃烧器发展现状,公司提出一种煤气(燃油或煤粉)、助燃空气、富氧空气(或纯氧)之间实现良好混合状态的高效燃烧装置,可有效完成气流的分级均匀混合、预混气流流场的合理分布,以及烟气流场的均匀分布,从而提高燃烧温度、加快燃烧速率、促进燃烧完全、降低过量空气系数、以及提高热利用设备的热利用率等。由于新结构燃烧装置的采用,在改善与优化燃烧过程的

同时也能有效减小燃烧室乃至热利用装置的结构空间。在工业炉窑上采用这种富氧燃烧的燃烧装置就能保证其在安全与稳定前提下的高效、高燃烧温度、高热强度运行,继而达到节省燃料、节约投资、降低废气温度与有害气体排放量、减少环境污染的良好效果(ZL201510615987.2一种多燃料预混旋流燃烧的燃烧装置)。