頂燃式熱風(fēng)爐的短焰燃燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯

 頂燃式熱風(fēng)爐的預(yù)燃室是輸送煤氣和空氣預(yù)混燃燒的腔室結(jié)構(gòu)，煤氣和空氣在其中瞬間快速預(yù)混點(diǎn)燃并進(jìn)入燃燒室中燃燒。當(dāng)設(shè)定的煤氣、空氣混合燃燒時(shí)段結(jié)束，預(yù)燃室燃燒器煤氣環(huán)道還殘存大量未燃煤氣。當(dāng)轉(zhuǎn)換為送風(fēng)時(shí)，在壓力作用下，假如煤氣閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)漏風(fēng)，就會(huì)有大量的高溫高壓空氣進(jìn)入環(huán)道，導(dǎo)致未燃煤氣與壓進(jìn)煤氣環(huán)道中的高溫空氣快速點(diǎn)燃爆炸。因此，關(guān)閉閥門(mén)時(shí)就必須啟動(dòng)惰性的氮?dú)鈿怏w對(duì)環(huán)道殘存的未燃煤氣實(shí)施稀釋和沖壓吹掃，才可開(kāi)始安全送風(fēng)。在送風(fēng)轉(zhuǎn)換為燃燒時(shí)，煤氣環(huán)道內(nèi)又殘存大量高溫高壓空氣，仍然必須啟動(dòng)氮?dú)獯祾叱绦蜻M(jìn)行稀釋和沖壓吹掃，才可開(kāi)始安全送煤氣燃燒。這個(gè)程序謂之安全操作程序，其氮?dú)饬坎蛔慊驂毫Σ粔蛞约懊簹忾y門(mén)損壞和老化，都是存在的安全隱患。無(wú)論如何，安全操作是一切工作的重中之重。除此之外，燃燒爆震對(duì)預(yù)燃室的損壞就是結(jié)構(gòu)缺陷造成，應(yīng)予以優(yōu)化改進(jìn)。

 三種燃燒技術(shù)孰優(yōu)孰劣？

目前，頂燃式熱風(fēng)爐有長(zhǎng)焰混合燃燒、短焰混合燃燒、無(wú)焰混合燃燒3種形式。爆震燃燒是否與這3種燃燒技術(shù)有關(guān)聯(lián)呢？劉世聚對(duì)此進(jìn)行了分析。

長(zhǎng)焰混合燃燒器特征：預(yù)燃室腔壁面煤氣、空氣上單排下單排分層設(shè)置或上兩排下兩排數(shù)層分層設(shè)置，預(yù)混旋流混合燃燒（文中圖1是2500m3高爐配套的分層預(yù)混旋流混合燃燒使用4年煤氣噴嘴移位實(shí)況，圖2是該燃燒器更換煤氣噴嘴增加限位卡扣砌筑又使用4年后的損壞情況，圖3是在交錯(cuò)短焰設(shè)置噴孔排的上面又增加了單排煤氣噴孔，使其形成長(zhǎng)短焰混合型燃燒，照片反映交錯(cuò)排噴孔完好，而上面單排煤氣噴孔損壞的情況），混合均勻程度一般，燃燒火焰長(zhǎng)，廢氣成分中一氧化碳含量高，空氣過(guò)剩系數(shù)大，一般為1.1~1.2，風(fēng)溫相對(duì)低。缺點(diǎn)是預(yù)燃室燃燒和送風(fēng)溫差大，預(yù)燃室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。由于混合不好，造成點(diǎn)火混合濃度延時(shí)而爆震燃燒頻繁損壞煤氣噴嘴的事實(shí)，說(shuō)明較大破壞力的爆震燃燒存在。

短焰混合燃燒特征：預(yù)燃室腔壁面煤氣、空氣左右交錯(cuò)設(shè)置旋流混合燃燒（見(jiàn)圖3下排煤氣和空氣交錯(cuò)排列噴孔），混合相對(duì)均勻，火焰較短，燃燒相對(duì)較完全，風(fēng)溫相對(duì)較高，空氣過(guò)剩系數(shù)小，一般為1.05~1.06，廢氣量小，排放比較環(huán)保。設(shè)置特點(diǎn)為煤氣和空氣細(xì)分為多股小股流按1∶1比例噴入燃燒室后實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)混合燃燒，弱化了爆震強(qiáng)度，不回火，不爆震，預(yù)燃室燃燒和送風(fēng)溫差小，預(yù)燃室結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定長(zhǎng)壽。與長(zhǎng)焰混合燃燒技術(shù)相比較，其優(yōu)越特性突出。

無(wú)焰混合燃燒特征：預(yù)燃室腔壁面設(shè)置為煤氣和空氣先混合預(yù)燃燒后火焰從一個(gè)共用噴嘴噴出再燃燒的結(jié)構(gòu)（圖4中每一個(gè)方孔都是煤氣和空氣混合燃燒后噴出火焰的共用噴孔，回火爆炸狀態(tài)實(shí)況），混合均勻、燃燒完全，通過(guò)窺視孔看不到混合燃燒火焰的焰苗，風(fēng)溫較高、空氣過(guò)量系數(shù)為1.02，排放環(huán)保，特點(diǎn)是煤氣和空氣分為多股小股流一對(duì)一先混合燃燒后噴出火焰再燃燒。缺點(diǎn)是控制不好易回火造成燃燒室崩塌（見(jiàn)圖5），預(yù)燃室燃燒和送風(fēng)溫差大，預(yù)燃室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。

短焰燃燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)凸顯

實(shí)踐證明，介于長(zhǎng)焰和無(wú)焰之間的短焰混合燃燒技術(shù)，是相對(duì)安全且環(huán)保、節(jié)能、無(wú)爆震、無(wú)回火條件發(fā)生的高效混合燃燒技術(shù)。

該技術(shù)是按照1：1比例在預(yù)燃室腔壁面設(shè)置煤氣、空氣同一水平高度交錯(cuò)設(shè)置旋流混合燃燒（見(jiàn)圖3下排煤氣和空氣交錯(cuò)排列噴孔）技術(shù)。其克服了長(zhǎng)焰和無(wú)焰兩種燃燒器混合燃燒的弊端，燃燒無(wú)爆震，不回火，預(yù)燃室溫差小，介于高溫和低溫之間的預(yù)燃室溫度結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易損壞。其煤氣、空氣噴出就立即進(jìn)入旋流混合高濃度燃燒著火狀態(tài)。其將煤氣和空氣采用多孔細(xì)股流切割細(xì)分，可使爆震燃燒強(qiáng)度減弱，穩(wěn)定煤氣噴嘴結(jié)構(gòu)，使頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)完美，達(dá)到真正的長(zhǎng)期穩(wěn)定、高風(fēng)溫運(yùn)行的目的。

劉世聚表示，豫興公司參與了150多座450m3~2500m3高爐配套煤氣、空氣分層設(shè)置預(yù)混旋流長(zhǎng)焰燃燒頂燃式熱風(fēng)爐煤氣噴嘴損壞大修的案例研究（圖1、2），建設(shè)的160多座短焰燃燒技術(shù)的頂燃式熱風(fēng)爐取得了良好的使用效果（圖3的下排交錯(cuò)噴孔）。實(shí)踐表明，短焰燃燒技術(shù)是綜合了長(zhǎng)焰和無(wú)焰技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并克服了兩者的缺陷，徹底減弱和避免爆震和回火爆炸的領(lǐng)先的燃燒技術(shù)，是現(xiàn)階段和今后一段時(shí)期應(yīng)大力推廣的節(jié)能、環(huán)保、高效、高風(fēng)溫長(zhǎng)壽前沿技術(shù)和發(fā)展方向。