頂燃式熱風(fēng)爐的短焰燃燒技術(shù)優(yōu)勢凸顯

 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)混點燃并進入燃燒室中燃燒。當(dāng)設(shè)定的煤氣、空氣混合燃燒時段結(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，在壓力作用下，假如煤氣閥門關(guān)閉不嚴(yán)漏風(fēng)，就會有大量的高溫高壓空氣進入環(huán)道，導(dǎo)致未燃煤氣與壓進煤氣環(huán)道中的高溫空氣快速點燃爆炸。因此，關(guān)閉閥門時就必須啟動惰性的氮氣氣體對環(huán)道殘存的未燃煤氣實施稀釋和沖壓吹掃，才可開始安全送風(fēng)。在送風(fēng)轉(zhuǎn)換為燃燒時，煤氣環(huán)道內(nèi)又殘存大量高溫高壓空氣，仍然必須啟動氮氣吹掃程序進行稀釋和沖壓吹掃，才可開始安全送煤氣燃燒。這個程序謂之安全操作程序，其氮氣量不足或壓力不夠以及煤氣閥門損壞和老化，都是存在的安全隱患。無論如何，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。

 三種燃燒技術(shù)孰優(yōu)孰劣？

目前，頂燃式熱風(fēng)爐有長焰混合燃燒、短焰混合燃燒、無焰混合燃燒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？劉世聚對此進行了分析。

長焰混合燃燒器特征：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，使其形成長短焰混合型燃燒，照片反映交錯排噴孔完好，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，廢氣成分中一氧化碳含量高，空氣過剩系數(shù)大，一般為1.1~1.2，風(fēng)溫相對低。缺點是預(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，造成點火混合濃度延時而爆震燃燒頻繁損壞煤氣噴嘴的事實，說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、空氣左右交錯設(shè)置旋流混合燃燒（見圖3下排煤氣和空氣交錯排列噴孔），混合相對均勻，火焰較短，燃燒相對較完全，風(fēng)溫相對較高，空氣過剩系數(shù)小，一般為1.05~1.06，廢氣量小，排放比較環(huán)保。設(shè)置特點為煤氣和空氣細分為多股小股流按1∶1比例噴入燃燒室后實現(xiàn)交錯混合燃燒，弱化了爆震強度，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)相對穩(wěn)定長壽。與長焰混合燃燒技術(shù)相比較，其優(yōu)越特性突出。

無焰混合燃燒特征：預(yù)燃室腔壁面設(shè)置為煤氣和空氣先混合預(yù)燃燒后火焰從一個共用噴嘴噴出再燃燒的結(jié)構(gòu)（圖4中每一個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)實況），混合均勻、燃燒完全，通過窺視孔看不到混合燃燒火焰的焰苗，風(fēng)溫較高、空氣過量系數(shù)為1.02，排放環(huán)保，特點是煤氣和空氣分為多股小股流一對一先混合燃燒后噴出火焰再燃燒。缺點是控制不好易回火造成燃燒室崩塌（見圖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)勢凸顯

實踐證明，介于長焰和無焰之間的短焰混合燃燒技術(shù)，是相對安全且環(huán)保、節(jié)能、無爆震、無回火條件發(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設(shè)置旋流混合燃燒（見圖3下排煤氣和空氣交錯排列噴孔）技術(shù)。其克服了長焰和無焰兩種燃燒器混合燃燒的弊端，燃燒無爆震，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股流切割細分，可使爆震燃燒強度減弱，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，達到真正的長期穩(wěn)定、高風(fēng)溫運行的目的。

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的下排交錯噴孔）。實踐表明，短焰燃燒技術(shù)是綜合了長焰和無焰技術(shù)的優(yōu)點，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)階段和今后一段時期應(yīng)大力推廣的節(jié)能、環(huán)保、高效、高風(fēng)溫長壽前沿技術(shù)和發(fā)展方向。