Theoretical Derivation of Thermal Value Equations for Heating Furnaces

Based on thermal value theory, the aim of this paper is to deduce the theoretical formulas for evaluating the energy effective utilization degree in technological pyrological processes exemplified by metallurgical heating furnaces. Heat transfer models for continuous heating furnaces, batch-type heating furnaces, and regenerative heating furnaces are established, respectively. By analyzing the movement path of injected infinitesimal heat attached on steel or gas, thermal value equations of continuous, batch-type, and regenerative heating furnaces are derived. Then the influences of such factors as hot charging, gas preheating and intake time of heat on energy effective utilization degree are discussed by thermal value equations. The results show that thermal value rises with hot charging and air preheating for continuous heating furnaces, with shorter intake time when heat is attached on steel or longer intake time when heat is attached on gas for batch-type heating furnaces and that with more heat supply at early heating stage or less at late stage for regenerative heating furnaces.

顶燃蓄热式加热炉热工评价与提升效率分析

为提高加热炉热效率,降低煤气消耗,以神木市某兰炭企业的蓄热式加热炉工业运行数据为基础,对其热效率进行了研究分析。介绍了加热炉的工艺流程、特点、设备、主要参数,以依据GB/T 32287—2015《高炉热风炉热平衡测定与计算方法》测试的工业运行数据为基础,得出改进前后加热炉的热效率。分析结果表明:通过回收烟气余热将排出烟气温度降低10℃、对热煤气管道进行保温等改进措施,可使加热炉系统的热效率由82.3%提高到86.3%。

不平衡工况下的蓄热式燃气加热炉最佳炉温复合控制技术

为了使蓄热式燃气加热炉可以在不平衡工况下实现更稳定、精准的温度控制,提高产品质量和生产效率,提出不平衡工况下的蓄热式燃气加热炉最佳炉温复合控制技术。分析蓄热式燃气加热炉的运行方式以及运行过程中的能量守恒定律,对蓄热式燃气加热炉进行机理建模;以此为基础,通过温度传感器实时反馈蓄热式燃气加热炉的炉温信息,将监测的温度数据传递给结合模糊控制和PID控制的模糊PID复合控制器,模糊PID复合控制器接收到炉温的监测结果后,与设定的加热炉温度进行对比,运算监测温度与设定温度之间的差,并计算差异的变化速度,将得到的结果模糊化后,依据模糊规则表,不断地调节模糊PID整定参数,得出控制量,将其作为参考值,用于调节空气阀和燃气阀,实现蓄热式燃气加热炉最佳炉温复合控制。实验结果表明:该技术能够在15s内稳定地控制蓄热式燃气加热炉的炉温,具有较小的超调量;可有效地提高蓄热式燃气加热炉坯料头、中、尾部的温度均匀性,保证产品质量的同时提高了蓄热式燃气加热炉的小时产量,降低生产能耗和成本。

特征标记下的蓄热式连续加热炉炉管安全VR检测技术

蓄热式连续加热炉炉管开展安全检测时,若采集的炉管损伤图像质量差,会直接降低后续的安全检测精度。为了提升安全检测精度,提出特征标记下的蓄热式连续加热炉炉管安全VR检测技术。该方法首先使用红外热成像技术获取炉管红外图像,并利用双层小波系数对图像展开去噪处理;完成图像去噪后,利用VR技术对去噪图像实施目标重现;结合差分卷积模板,对炉管图像的温度特征实施标记处理,完成温度特征标签化;最后,将温度标签作为模型参数,基于人工神经网络建立安全检测模型,完成蓄热式连续加热炉炉管的安全状态检测。实验结果表明,使用该方法开展炉管安全检测时,炉管红外图像处理效果较好,安全检测精度和效率均较高。

加热炉陶瓷蓄热式空气预热器首次工业应用总结

介绍了中国石化海南炼油化工有限公司1号航煤加氢装置余热回收系统升级改造情况。改造方案:通过对加热炉热效率及热负荷进行重新核算,计划将原热管式空气预热器优化为新型陶瓷蓄热式空气预热器。具体改造内容:拆除设置在炉顶上的热管式空气预热器,在反应进料加热炉侧面地面新增4组陶瓷蓄热式空气预热器模块;原引风机作为冷烟气引风机利旧;新增一台鼓风机和烟风道。结果表明:装置实施改造后,加热炉排烟温度可降至70℃以下,加热炉热效率可提高至95%以上,排烟温度实现灵活调节,加热炉燃料气消耗量减少约10%。在装置长周期运行过程中,系统防腐性能良好,系统稳定可靠。

蓄热式加热炉加热过程在线控制数学模型研究

蓄热式加热炉是一种蓄热式换热器与常规加热炉的结合体,整体结构包括炉体、蓄热室、换向系统、供风系统、排烟系统等。采用蓄热式燃烧技术,能够帮助加热炉达到更高的炉温,从而进行工业加热生产。蓄热式加热炉的优点在于能够使炉温分布均匀,根据不同需求对炉温进行调节,大大改善加热质量,提升加热产品的合格率。在全面分析蓄热式加热炉传热机理的基础上,建立了物理和数学的3D模型来描述炉内传热和加热过程。利用CFD软件对整个炉子的燃烧过程进行模拟。最后,对整个炉内的流动和温度曲线进行了深入研究,详细揭示了炉内的流动特性和温度分布规律,对蓄热式加热炉的合理设计和优化控制具有重要理论意义和实践价值。

烟气回流率对蓄热室式炉单周期加热的影响

为了研究烟气再循环对蓄热室式炉内燃烧现象以及钢坯在炉内加热过程的影响,以国内某蓄热室式炉为研究对象,采用数值模拟的方法,研究了不同烟气回流率下单周期炉内温度、钢坯表面温度以及烟气中NO_(x)体积分数和质量浓度的变化规律;并对炉温以及烟气中NO_(x)体积分数进行了测试,模拟值和实测值吻合度较好.研究结果表明:随着烟气回流率的增大,火焰边界出现发散现象,炉内峰值温度降低,平均温度呈线性下降趋势,烟气中NO_(x)体积分数呈指数下降趋势,但降低的幅度逐渐减小;当烟气回流率处于10%~20%时,钢坯表面温度呈现单峰分布,而当烟气回流率过低或过高时,钢坯表面温度则呈现多峰分布.综合考虑加热炉的经济性和环保性,最佳的烟气回流率应控制在10%~20%.

蓄热式加热炉烧嘴砖热应力数值模拟

在蓄热式加热炉的实际生产过程中,通常会有烧嘴砖损坏情况。文中主要对影响蓄热式加热炉中烧嘴砖裂缝的形成机理的影响因素进行了分析,并利用了Workbench软件对蓄热式加热炉中烧嘴砖的裂缝进行了热场应力场的数值模拟。结果分析表明,烧嘴砖裂纹产生的主要原因是由加热炉炉内所形成的高温应力对烧嘴砖产生了高温热应力冲击作用及高温周期性循环引起的高温热应力变化,同时烧嘴砖裂纹发生的位置正好处于高温应力的最大变化处,而不是应力最大处。与实际情况比较后发现,数值模拟的结果基本接近一致,说明数值模拟的结果可以比较准确地反映出蓄热式加热炉中烧嘴砖产生裂纹的原因。

蓄热式加热炉耐火材料损坏分析及预防措施

京唐公司1580热轧蓄热式加热炉均采用复合绝热耐火材料结构,该结构在使用期间均存在不同位置的耐火材料损坏现象,针对此现象进行了深入分析,并采取合理的预防措施,同时根据生产实践,从设计、施工、烘炉、维修等方面对蓄热式加热炉耐火材料的技术管理进行了探讨。

加热炉蓄热烧嘴结构优化与改进

通过对加热炉蓄热烧嘴结构优化与改进,提高了蓄热烧嘴的强度,减缓蓄热箱体开裂及断裂后向炉内位移。石横特钢加热炉应用这种烧嘴,主要技术经济指标大幅度提升,加热能力提高20%,燃料消耗降低10%,延长了蓄热烧嘴使用寿命。

蓄热炉HTAC技术应用与节能减排效果的分析研究

以目前国内高效节能的蓄热式加热炉为研究对象,开展了HTAC高温低氧燃烧技术在蓄热式加热炉上应用与效果分析。HTAC技术与空气高温预热的有效统一应用,可有效降低蓄热式加热炉烟气中NOx的排放浓度,同时缩短了烟气-燃烧过程中的换向时间,具有明显的燃料节能效果。HTAC技术的研究与应用,为蓄热式加热炉今后的节能减排发展提供了探索思路和有关途径。

蓄热式加热炉计算机控制系统分析

为了提高钢坯生产的质量与生产效率,将蓄热式加热炉作为主要研究对象,设计出蓄热式加热炉计算机控制系统。采用二级结构完成控制系统的结构设计,有利于提高系统的稳定性。利用变频器对加热炉的引风机设备的输出频率进行控制,将引风机的输出频率控制在25%~90%,有利于保证加热炉的节能效果。

基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟研究

为有效解决电能供需矛盾、改善储能电炉蓄热能力,研究基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟方法。以蓄热式储能电炉物理模型为基础,在TRNSYS软件中建立储能电炉数学模型,采用PCM层分析储能电炉蓄热过程,实现建模、整理数据、求解、分析处理于一体的储能电炉蓄热数值模拟操作。实验结果表明:电炉体积为20 m^(3)、蓄热流量为25 m^(3)/h、蓄热温度23/13℃时电炉蓄热率最高;蓄热流量越小蓄热量越高,且蓄热流量对蓄热率影响显著;蓄热电炉上、中、下部温度总体变化趋势均为蓄热-平稳-蓄热,蓄热电炉内流体流速越大蓄热时间越短;蓄热式储能电炉内渐变螺距蓄热装置相较于恒定螺距蓄热装置的蓄热时间短;蓄热式储能电炉相变蓄热材料融化时间随密度增加而增加;当相变蓄热材料密度较小时,相变蓄热材料的平均流速大。

蓄热式加热炉热平衡分析与应用

文章介绍了长材厂1#线蓄热式加热炉工作原理和技术参数,分析了蓄热式加热炉与普通加热炉热收入和热支出的特点,计算得出热平衡表及热效率,分析了影响各项热收入和热支出的因素。提出了提高钢坯热装热送温度及热装率、降低坯料的出炉温度、使用最优的空燃比、合理设置换向周期、强化炉内换热效果、提高蓄热体的换热效率、严格控制蓄热式加热炉的炉压等措施,对蓄热式加热炉的节能降耗工作具有指导意义。

蓄热式加热炉中智能燃烧技术的应用

智能燃烧技术作为先进的控制技术,在蓄热式加热炉中发挥着关键的作用。其利用高精度传感器、先进的控制算法和人工智能技术,实现对燃烧过程的精确控制和优化,以提高蓄热式加热炉的性能和能源利用效率。文章对智能燃烧技术在蓄热式加热炉中的作用进行分析,在此基础上提出了蓄热式加热炉中智能燃烧技术的应用对策,以便为相关人员提供借鉴。

一种降低蓄热式加热炉CO排放的方法

本文提出了一种降低蓄热式加热炉CO排放的新方法,采用的是在加热段增加一个烟气处理段来处理煤烟中的CO的结构方式,通过数值模拟对该方法进行了验证。结果表明:经烟气处理段燃烧后的煤烟中CO浓度从23 000 ppm降低到了6.4 ppm,显著降低了蓄热式加热炉的CO排放。

首钢中厚板厂蓄热式燃烧技术的应用研究

阐明首钢中厚板厂原2号加热炉存在区域狭窄、设备落后和单耗高等问题和应用蜂窝体分散控制蓄热式燃烧技术改造基本内容。利用Fluent软件、热工测试等手段重点研究了加热炉前后流场、烧嘴结构、蓄热体和钢坯加热等内容,研究结果表明改造后加热炉成功应用优选设计烧嘴,具有较为均匀的温度场、加热钢坯温度均匀等优点。并对改造后加热炉进行应用效果分析,结果表明,蓄热式加热炉可实现节能20%,降低烟气有害物排放和提高钢坯加热质量。

蓄热式连续推钢加热炉内钢坯加热过程动态数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序,建立了一套CFD模拟系统,并以新钢公司80 t/h蓄热式加热炉为对象,对其进行适当简化的三维动态数值模拟研究,分析了钢坯在炉内的加热过程,并与生产记录数据和现场测试进行对比．结果表明,蓄热式加热炉能获得较好的流场和温度场分布,钢坯出炉前温度达到1460 K以上,钢坯内各节点的温差不超过10 K,基本满足高效、低耗的钢坯加热工作需要．但本研究的蓄热式加热炉在生产条件下的温度制度仍存在一定的不合理之处,钢坯离开加热段进入均热段时其表面平均温度为1350 K左右,均热段大部分时间内钢坯仍在被加热,影响均热效果,在今后设计和操作加热炉时应加以改进．

蓄热式加热炉内温度场及浓度场的数值模拟

利用大型软件CFX4. 4建立了高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场的数学模型 ,并确定了合理的喷嘴布置及喷嘴倾斜角度 ,以确保高温空气燃烧技术的加热效果。

陶瓷蓄热材料的损坏机理

从蓄热式热交换器的使用性能要求出发 ,对现场使用过的蓄热体材料的损坏状况和应用条件进行分析 ,找出破坏的机理和原因 ,为今后的合理选材 ,提供必要的参考。