钢铁行业蓄热式燃烧技术规范行业标准编制说明_精品文档.doc

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《钢铁行业蓄热式燃烧技术规范》行业标准编制说明

一工作简况

1任务来源

根据工信部工信厅科[2009]104号“关于印发2009年第一批行业标准制修订计划的通知”中规定，由冶金工业信息标准研究院负责组织制定《钢铁行业蓄热式燃烧技术规范》行业标准。

本项是根据国家节能减排精神和钢铁行业结构调研的要求，2009年初由中国钢铁工业协会提出有关蓄热式燃烧技术推广和市场准入的标准项目并提交上级主管部门立项。

2工作过程

2.1开展的阶段工作

立项批准后，由冶金工业信息标准研究院牵头组织专家走访有关生产、设计、使用、施工等单位，了解国内蓄热式燃烧技术应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，并成立了标准起草小组，这些工作都为制定标准打下基础。

2009年元月至2009年6月底开展国内外调研和收集工作；

2009年7月8日召开标准工作组第一次工作会，讨论标准初稿，并确定工作分工；

2009年7月13日发出160多份关于对钢铁行业蓄热式燃烧技术应用情况调查表,现回32份意见.

2009年8月13日在收集整理国内生产应用调查的基础上，召开第二次标准工作组会议，修正并讨论标准稿。

2.2国内外情况调研

从国内外蓄热式燃烧技术发展看，早在1858年出现了蓄热式回收余热装置，1950’S考贝尔和西门子发明了炼铁炉和炼钢炉的蓄热室，而后广泛应用于热风炉和焦炉等回收烟气余热来预热空气，但由于体积庞大，蓄热体厚，换向时间长，预热温度波动大，热回收率低，无法推广应用。

直到80年代，英国燃气公司（BritishGas）开发了蓄热式烧嘴，同时期，在欧洲出现的一种以陶瓷球为载体介体的蓄热式回收废热系统，1984年英国Hotwork和BritishGas公司推出的紧凑型蓄热室，均使得燃烧空气预热温度可以在工业生产条件下，稳定地达到1000℃，称为RCB型烧嘴（RegenerativeCeramicBurner），主要特点是将燃烧器与蓄热室余热回收装置结合一体，介质预热温度比金属换热器高许多。

1984年首次应用于AvestaSheffild公司的不锈钢退火炉，1988年在RotherhamEngineeringSteel公司的大方坯步进梁式炉上全面应用。

在英国钢铁公司（BSC）的热处理炉和步进式加热炉上也得到了应用。

　　20世纪90年代初，日本一些企业利用蜂窝陶瓷体代替陶瓷球蓄热介质获得了更为有效的蓄热换热效果。

这些技术大大提高了烧嘴的预热回收能力和空气预热能力，使得热利用效率显著提高，节能效果十分显著。

NKK日本钢管公司于1996年在福山厂热轧加热炉上全面采用蓄热燃烧技术，目前在热轧加热炉、厚板加热炉、钢管加热炉、钢包加热炉上均有采用，燃料有城市煤气，焦炉煤气，液化石油气，重油和煤油等。

　　美国也是在二十世纪八十年代初开始研制蓄热式烧嘴，因为一个系统有两个蓄热床，故又称双蓄热床烧嘴系统。

在八十年代有因兰公司在镀锌生产线上的辐射管炉中应用，Marion钢铁公司在三段炉上应用，以及新泽西公司等也在应用。

中国自二十世纪八十年代也开始有国外译文介绍，八十年代中后期国内热工界也开始研究新型蓄热式燃烧技术，建立了专门的陶瓷球蓄热式实验装置。

东北大学、北京科技大学、中南大学、机械部第五设计研究院、冶金部鞍山热能研究院等对此技术都有研究，但是工业应用很少。

２０００年后国内突然大量应用蓄热式燃烧技术改造或新建各种工业炉窑，尤其是钢铁行业为主，并出现各种应用形式,同时也出现各式各样的问题.

3参编单位及工作组成员

本标准由冶金工业信息标准研究院负责组织协调，吸收国内有影响的设计、生产、施工、科研院所、大专院校、使用单位等参加标准的起草工作，根据工作需求确定了参加本标准起草单位为：

冶金工业信息标准研究院、中钢集团鞍山热能研究院有限公司、韶关钢铁集团有限公司、济钢国际工程技术有限公司、北京神雾热能技术有限公司研究院、中冶东方工程技术有限公司等。

二标准编制原则和主要内容

一）制定原则及目的意义

1．编制原则

①应体现国家的节能减排和钢铁行业振兴规划的精神，对蓄热式燃烧技术有关范围做出规定，指导和评价这项技术应用。

②落实科学发展观，体现科技进步和加强市场引导。

③体现技术经济的精神，加强市场准入要求，规范市场。

④结合国内国外的实际情况，体现客观实际，制定合理的技术要求。

2．编制本标准的目的和意义

国内自二十世纪九十年代末期将蓄热式燃烧技术开始应用于对空气和煤气进行双预热并获得了成功，其良好的节能效果引起热工界的高度关注，２０００年后国内突然大量应用蓄热式燃烧技术改造或新建各种工业炉窑，尤其是以钢铁行业为主，并出现各种应用形式．由于对于这项全新的节能新技术缺少相关标准，国内钢铁企业在选择和应用该技术的过程中容易出现各式各样的问题．各高等院校及研究院所主要着重对其燃烧机理,传热机理,蓄热体阻力特性等理论研究,缺少应用方面的研究，国内急切需要相关的应用规范,以正确引导该技术的应用,促进钢铁行业工业炉窑的健康发展,实现该技术的应有节能和环保效果.

二）标准技术内容

本标准内容分十五章，以下结合各章内容分别作出说明．

１．总则

本章主要对标注目的、意义、适应范围等作出规范.工业炉除蓄热式燃烧系统以外的技术、材料、设备选择，安装、验收、生产操作与维护过程参照相关工业炉设计规范。

该技术具有高效节能、低污染物排放及增加冶金炉加热能力等优点，可获得高效节能和环保的双重效果，但并不排斥其他节能技术在工业炉上的应用。

1.1为了保护和改善生态环境与生活环境，实现冶金行业节能减排，充分回收工业炉窑的高温烟气余热，提高工业炉窑热效率，减少烟气对大气的污染或公害，充分发挥蓄热式燃烧技术的节能和环保效果，特制定本规范。

1.2本规范规定了工业炉窑的蓄热式燃烧技术设计、设备选型、安装、验收、生产操作与维护过程。

1.3蓄热式工业炉窑的工艺流程和主要设备的设计与选择，在本规范基础上结合实际，因地制宜，并经过技术方案优化和经济比较后择优确定。

1.4蓄热式工业炉窑的生产操作与维护，在本规范基础上应结合实际配备专门操作、维护及管理人员。

1.5蓄热式工业炉窑的建设与管理除应遵循本规范外，应符合国家现行相关的法律、法规和相应标准。

2.规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB3095-1996环境空气质量标准

GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准

GB12348-1990工业企业厂界噪音标准

GB50486-2009钢铁厂工业炉设计规范

GB50309-2007工业炉砌筑工程质量验收规范

GB/T9079-1988工业炉窑烟尘测试方法

GB/T17195-1997工业炉名词术语

GB/T13338工业燃料炉热平衡测定与计算基本规则

３．术语和定义的确定

为统一行业关于蓄热式燃烧技术中所涉及的说法，在标准中规定不会引起歧义，特将经常出现的专业名词加以提出，并给于定义。

本标准中提出了9个术语。

GB/T17195-1997中确立的以及下列术语和定义适用于本标准.

蓄热式燃烧

采用蓄热式烟气预热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，排烟温度可降到180℃以下，将燃烧空气预热到800℃甚至1000℃以上，形成与传统火焰迥然不同的新型火焰类型，创造出炉内均匀的温度分布的燃烧技术.

蓄热烧嘴式

蓄热烧嘴式将燃烧器与蓄热室余热回收装置集成一体配成一对类似常规烧嘴的燃烧系统，每个蓄热式烧嘴周期性使用。

一座炉子往往由多对蓄热式烧嘴供热的蓄热燃烧方式。

内置蓄热室

内置蓄热室是把蓄热室安装在炉子底部，同时在炉墙内浇注出通道和喷口，并与高效余热回收装置结合成一体，形成集供热、排烟和余热回收于一体的集成式蓄热燃烧方式。

外置蓄热箱

外置蓄热箱式是介于内置蓄热室和蓄热烧嘴式之间的一种结构形式。

其特点是把内置蓄热室式的蓄热室和高温通道放在炉体外，通过与炉内喷口的直接连接形成外置蓄热系统，可以采用集中换向和集中的蓄热箱布置，也可以采用分散换向和分散组合的蓄热箱布置。

单体式自身蓄热烧嘴

由空气进口、煤气进口、网状蓄热体、导流片、空气侧排烟出口、煤气侧排烟出口、烧嘴外壳组成的单体式自身蓄热烧嘴，其特征在于，烧嘴外壳由耐热钢焊接而成，保温材料紧贴烧嘴外壳内表面，十字形耐热铸件把烧嘴内部分成四格，每格内填充直通网状蓄热体，适合于各种火焰炉，具有体积小，结构简单，控制方便，NOx生成少等优点

辐射管式

把蓄热式燃烧技术应用于辐射管加热，在辐射管体前设置蓄热室，通过换向阀高频切换，使助燃空气高温预热。

由于助燃空气在入口形成一股高速附壁式喷射流，大量的助燃空气沿辐射管壁流动，这样可降低入口段辐射管的壁面温度，有利于均匀整个辐射管的管壁温度，又可增加火焰的辉度，增强其辐射能力。

蓄热体

蓄热体作为蓄热室余热回收设备的核心材料承担着冷热介质热量传递的任务。

换向周期

蓄热燃烧系统从一次供风经蓄热室预热开始，到经过一次换向后该蓄热室一次排烟结束所需要的时间为一个换向周期。

换向阀

蓄热燃烧系统中承担空气或煤气介质方向改变的阀门称为空气换向阀或煤气换向阀。

换向阀同时是连接蓄热室管道供气和排烟的切换阀门。

４．原理与流程

蓄热式燃烧技术的原理与流程简单,其技术优势主要体现在对烟气余热的极限回收,即将烟气温度降低到其露点附近,并将回收的热量用以加热助燃空气或气体燃料至传统换热技术所不能达到的温度,即比炉内烟气温度稍低的温度.所以不管技术应用形式\蓄热体材料\换向设备有何不同,其原理与流程是相同的.

4.1原理

蓄热式燃烧技术采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气或气体燃料与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，排烟温度可降到180℃以下，助燃空气或气体燃料可预热到1000℃以上，促进炉内均匀温度分布。

4.2流程

如图所示：

在A状态下鼓风机的空气经换向系统分别进入左侧通道,而后由下向上通过蓄热室。

被蓄热体预热后的空气从左侧通道（或烧嘴）喷出并与燃料混合燃烧。

燃烧产物对物料或炉体进行加热后进入右侧通道（或烧嘴），在右侧蓄热室内进行热交换将大部分热传给蓄热体后，以180℃以下的温度进入换向系统，经排烟机排入大气。

经过半个换向周期以后控制系统发出指令，换向机构动作，空气换向或空气、煤气同时换向。

将系统变为B状态。

此时空气从右侧通道（或烧嘴）喷口喷出并与燃料混合燃烧，这时左侧喷口（或烧嘴）作为烟道。

在排烟机的作用下，使高温烟气通过蓄热体后低温排出，一个换向周期完成。

单预热助燃空气时只有空气经过蓄热室预热，同时预热助燃空气和煤气燃料时，另有一套和以上原理相同的蓄热系统作为煤气预热。

改为：

A状态下：

引风机

蓄热室右

加热装置

蓄热室左

换向阀

鼓风机

B状态下：

鼓风机

换向阀

蓄热室右

加热装置

蓄热室左

引风机

4.3通过组织贫氧状态下的燃烧，可减少高温热力氮氧化物的产生量，符合GB9078要求。

５．适用条件

蓄热式燃烧技术的适用条件根据其燃料\炉型等生产条件不同应作不同设计.

5.1蓄热式燃烧技术可以适用于钢铁行业加热炉、热处理炉、烘烤装置等工业炉窑的各种炉型。

5.2蓄热式燃烧技术可以适用于不同燃料的工业炉窑.有烧高炉煤气双预热、烧混合煤气双预热或单预热、烧转炉煤气