轧钢加热炉燃烧系统

 

轧钢加热炉燃烧系统概述
轧钢加热炉用于将钢坯（板坯、方坯等）加热至轧制温度（通常1100~1300℃），其燃烧系统直接影响加热效率、温度均匀性、能耗及污染物排放（NOx、CO等）。
1. 轧钢加热炉燃烧系统的组成
（1）燃烧器（烧嘴）

• 常规烧嘴：适用于传统加热炉，结构简单但热效率较低。
   
• 高速烧嘴：火焰喷射速度快，增强炉内对流，提高加热均匀性。
   
• 低氮烧嘴（如FGR型、分级燃烧型）：减少NOx排放，满足环保要求。
   
• 蓄热式烧嘴（HTAC）：利用蓄热体回收烟气余热，节能30%以上。

（2）燃料供应系统

• 气体燃料：天然气、高炉煤气（BFG）、焦炉煤气（COG）、混合煤气等。
   
• 液体燃料：重油、柴油（较少使用）。
   
• 固体燃料：煤粉（部分老式加热炉）。

（3）助燃空气系统

• 风机、风道、调节阀等，确保燃烧充分。
   
• 部分系统采用富氧燃烧或预热空气（如蓄热式燃烧）。

（4）控制系统

• PLC/DCS：调节空燃比、炉温、炉压等参数。
   
• 智能燃烧控制（如AI优化燃烧模型）。

（5）排烟与余热回收系统

• 换热器：预热助燃空气或煤气。
   
• 余热锅炉：回收烟气热量发电或供热。
   
• 脱硝装置（SCR/SNCR）：进一步降低NOx排放。

2. 轧钢加热炉燃烧系统的关键要求
（1）加热均匀性

• 避免钢坯局部过烧或欠热，影响轧制质量。
   
• 采用平焰烧嘴或高速烧嘴增强炉内气流循环。

（2）高效燃烧与节能

• 提高燃烧效率，减少燃料浪费。
   
• 蓄热式燃烧（HTAC）可节能30%~50%。

（3）低NOx排放

• 采用低氮燃烧技术（分级燃烧、FGR、预混燃烧等）。
   
• 满足超低排放标准（如中国标准：NOx＜150mg/m³）。

（4）适应多种燃料

• 钢厂副产煤气（高炉煤气、焦炉煤气）的合理利用。
   
• 部分加热炉采用双燃料系统（天然气备用）。

（5）自动化与智能化

• 动态燃烧控制：根据钢种、规格调整加热曲线。
   
• 数字孪生：模拟优化燃烧过程。

3. 轧钢加热炉燃烧系统的常见类型
（1）常规燃烧系统

• 适用于小型加热炉，结构简单，但热效率低，NOx排放高。

（2）蓄热式燃烧系统（HTAC）

• 技术特点：
  • 成对布置蓄热烧嘴，交替燃烧/排烟，回收烟气余热。
     
  • 助燃空气预热至1000℃以上，大幅提高热效率。
     
• 优势：
  • 节能30%~50%，NOx排放较低（＜150mg/m³）。
     
  • 适用于大型连续加热炉（如板坯加热炉）。
     
• 缺点：
  • 投资成本高，维护较复杂。

（3）低氮燃烧系统

• 技术方案：
  • 分级燃烧：燃料/空气分阶段供给，降低火焰温度。
     
  • 烟气再循环（FGR）：降低燃烧区氧浓度。
     
  • 预混燃烧：燃料与空气充分混合，减少高温区。
     
• 适用场景：
  • 环保要求严格的地区（如欧盟、中国重点区域）。

（4）高速燃烧系统

• 技术特点：
  • 火焰喷射速度高（100~200m/s），增强炉内对流。
     
• 优势：
  • 加热均匀，减少黑印（温度不均导致的轧制缺陷）。
     
  • 适用于步进式、推钢式加热炉。

（5）富氧燃烧系统

• 技术特点：
  • 助燃空气中O₂浓度＞21%，提高燃烧效率。
     
• 优势：
  • 减少烟气量，降低排烟热损失。
     
• 缺点：
  • 需配套制氧设备，运行成本较高。

4. 燃烧系统的优化方向

1. 智能燃烧控制：
   • 采用AI算法动态优化空燃比，减少氧化烧损。
      
2. 余热深度利用：
   • 结合热管换热器或ORC发电系统，提高能源利用率。
      
3. 氢能应用：
   • 探索氢混合燃烧，减少碳排放（如H₂+天然气）。
      
4. 数字孪生技术：
   • 虚拟仿真优化燃烧参数，降低调试成本。

5. 典型供应商（参考）

厂商	主要技术特点
霍尼韦尔（Honeywell）	智能燃烧控制、低氮解决方案
西门子（Siemens）	高速烧嘴、数字化燃烧管理
日本中外炉（Chugai Ro）	蓄热式燃烧（HTAC）技术领先
中国中冶（MCC）	大型加热炉EPC总包经验丰富

总结
轧钢加热炉燃烧系统的选择需综合考虑：
✅ 燃料类型（天然气、高炉煤气、混合煤气等）
✅ 加热均匀性（高速烧嘴或蓄热式燃烧）
✅ 环保要求（低NOx、超低排放）
✅ 节能需求（余热回收、蓄热式燃烧）
如果需要更具体的燃烧系统方案或设备选型建议，可以提供加热炉类型（步进式、推钢式等）、产能、燃料种类等信息，我可以进一步分析推荐合适的技术方案。