李東

（上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司，上海200335）

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)應(yīng)用復(fù)合燃燒技術(shù)的探討與實(shí)踐

李東

（上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司，上海200335）

相對于常規(guī)燃燒以及蓄熱式燃燒技術(shù)，復(fù)合燃燒是在同一熱工設(shè)備上同時(shí)采用兩種燃料或兩種燃燒技術(shù)的燃燒方式。復(fù)合燃燒技術(shù)提倡鋼企燃?xì)獠辉倩旌?，各種燃?xì)猹?dú)立走網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)燃?xì)馀渲门c最優(yōu)的燃燒技術(shù)相匹配。燃?xì)庾鳛橐环N寶貴的資源，從發(fā)展的角度，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)能和最優(yōu)市場效益的理念對大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的能源配置重新定義和整合。

復(fù)合燃燒技術(shù)；大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)；蓄熱式技術(shù)；加熱爐節(jié)能；燃?xì)赓Y源優(yōu)化

低熱值高轉(zhuǎn)爐煤氣雙蓄熱技術(shù)的節(jié)能效果已被越來越多的業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)同，蓄熱式燃燒系統(tǒng)設(shè)備和材料也越來越可靠、長壽，維護(hù)成本大幅度降低。大多數(shù)民營鋼鐵企業(yè)及中小型鋼鐵企業(yè)已基本普及低熱值煤氣雙蓄熱技術(shù)。然而在大型鋼鐵企業(yè)，尤其在國有大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，該技術(shù)的推廣工作仍舊步履艱難。早期就被廣為議論的“雙蓄熱技術(shù)只是為了使用低熱值高轉(zhuǎn)爐煤氣，節(jié)能效果不明顯”，以及“蓄熱式燃燒設(shè)備、技術(shù)可靠度不高，節(jié)能不節(jié)錢”等諸多矛盾和提法，在技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)逐步得到解決。例如在鞍鋼一煉鋼連軋作業(yè)區(qū)1#蓄熱式加熱爐，在2012年重新改造后，連續(xù)12個(gè)月統(tǒng)計(jì)平均能耗0.8 GJ/t鋼，氧化燒損測試指標(biāo)0.7%。與其毗鄰的2#燃混合煤氣的常規(guī)加熱爐能耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo)1.35 GJ/t鋼。1#爐較2#爐節(jié)能高達(dá)40%，由此可見，蓄熱式燃燒技術(shù)節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益也是非常可觀的。

然而在雙蓄熱技術(shù)繼續(xù)推廣中又遇到了新的難題，那就是大多數(shù)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廠區(qū)內(nèi)煤氣資源分配已經(jīng)平衡完畢，大多數(shù)以加熱爐為代表的加熱設(shè)備普遍使用熱值（1 800～2 300）×4.18 kJ/m3的高、轉(zhuǎn)、焦混合煤氣，采用常規(guī)燃燒技術(shù)，能耗及氧化燒損等指標(biāo)雖然不甚理想，但由于企業(yè)內(nèi)部煤氣尚能滿足需要，同時(shí)多余的低熱值煤氣已經(jīng)用往發(fā)電，沒有多余的低熱值煤氣供加熱爐使用，高爐煤氣雙蓄熱技術(shù)的推廣工作再一次受到困擾。

1 問題討論

熱值（1 800～2 200）×4.18 kJ/m3區(qū)間的混合煤氣是否可以采用雙蓄熱技術(shù)？國內(nèi)的一些鋼企有過一些嘗試，發(fā)現(xiàn)該類型加熱爐普遍存在的兩大問題。首先是在長期使用后排煙管道出現(xiàn)大范圍的腐蝕破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在煤氣側(cè)引風(fēng)機(jī)附近出現(xiàn)爆炸事故。其原因是高焦混合煤氣不同于低熱值燃?xì)庖訡O為主燃成分的特點(diǎn)，混合煤氣中含有相當(dāng)比例的CH4、H2成分，燃燒后生成一定量的H2O，包含有H2O成分的煙氣經(jīng)蓄熱體后溫度迅速降低，低于150℃后的H2O以液態(tài)形式析出。同時(shí)其中焦?fàn)t煤氣中或多或少含有一定量的硫化物，在加熱爐內(nèi)燃燒反應(yīng)后形成SO2、SO3，再與煙氣中析出的液態(tài)水結(jié)合生成硫酸或亞硫酸，嚴(yán)重腐蝕排煙管道、閥門和引風(fēng)機(jī)等設(shè)備、設(shè)施，最終導(dǎo)致排煙系統(tǒng)大面積腐蝕、泄漏。

當(dāng)換向閥被腐蝕出現(xiàn)內(nèi)漏以及煤氣/煙氣在換向瞬間不可避免的交叉污染，使得少量煤氣被抽到煤氣排煙管道中，煤氣引風(fēng)機(jī)附近管道、設(shè)備通過腐蝕漏點(diǎn)吸入空氣后，當(dāng)有適宜溫度的情況下，就極易出現(xiàn)爆炸。據(jù)了解，大部分采用過高焦混合煤氣雙蓄熱的加熱爐在煤氣側(cè)引風(fēng)機(jī)位置都或輕或重的出現(xiàn)過爆炸事故。由于液態(tài)水也是形成酸性液體的原因之一，高焦混合煤氣燃燒后煙氣低于150℃就會(huì)形成液態(tài)水，由于北方地區(qū)冬季寒冷，環(huán)境溫度低，煙氣低于露點(diǎn)幅度較大，距離煙管下游的引風(fēng)機(jī)位置越近，煙氣溫度越低，液態(tài)水越多，這就是采用雙蓄熱技術(shù)北方地區(qū)排煙管道腐蝕較南方地區(qū)更為嚴(yán)重的原因。因此盡可能使排煙管道保持一定溫度，是減少液態(tài)水形成、延緩煙管腐蝕的方法之一。

其次是空煤氣雙雙蓄熱到1 000℃后，由于煤氣熱值高，蓄熱的空煤氣溫度也高，造成空煤氣混合燃燒速度極快，理論燃燒溫度也非常高，在爐膛內(nèi)形成又短又亮的火焰。這種情況下的火焰長度以及爐膛內(nèi)的局部高溫很難被控制，造成鋼坯長度方向兩邊溫度高，中間溫度低的現(xiàn)象，影響軋制后產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)局部高溫也造成相當(dāng)大的氧化燒損，以及較高的NOx排放。筆者在大型寬帶鋼雙蓄熱加熱爐上有過一定的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)高焦混合煤氣雙蓄熱燒嘴布置在加熱爐的高溫區(qū)時(shí)，燒嘴噴出的火焰短而白亮，爐寬方向溫差大，氧化燒損高；當(dāng)高焦混合煤氣雙蓄熱燒嘴布置在加熱爐的低溫區(qū)時(shí)，火焰長度基本可以達(dá)到爐膛中間，也沒有白亮的火焰產(chǎn)生。

基于上述兩大問題，（1 800～2 300）×4.18 kJ/m3區(qū)間的高焦混合煤氣雙蓄熱技術(shù)是不合理的，應(yīng)當(dāng)將之否定。

采用單蓄熱技術(shù)是否可行？國內(nèi)不少大型鋼鐵企業(yè)采用了這項(xiàng)技術(shù)，并相繼引進(jìn)了價(jià)格昂貴的進(jìn)口單蓄熱燃燒系統(tǒng)，然而效果也不理想，主要反映的問題是節(jié)能效果不明顯，幾乎等同于常規(guī)加熱爐。從下面進(jìn)行的不同熱值高焦混合煤氣采用單蓄熱能耗模擬計(jì)算（見表1）中可以找出其中的原因。

表1 不同熱值高焦混合煤氣采用單蓄熱能耗計(jì)算表

表1的計(jì)算假定條件是：單蓄熱加熱爐只有很短的不供熱段，爐尾自然排煙部分出爐煙溫900℃，煤氣按照20℃常溫計(jì)算，空氣蓄熱溫度1 050℃，鋼坯全部冷裝入爐,鋼坯加熱溫度1 230℃。

從表1中可以對采用單蓄熱技術(shù)的加熱爐得出如下推理和結(jié)論：

（1）燃料熱值越高通過蓄熱室的煙氣比例越大，反之從爐尾自然排出的高溫?zé)煔獗壤叫。?/p>

（2）煤氣熱值越低綜合排煙溫度越高，其節(jié)能效益越不明顯。

（3）煤氣熱值越高，采用單蓄熱節(jié)能越明顯。

從表1可以看出，（1 800～2 200）×4.18 kJ/m3熱值區(qū)間的高焦混合煤氣采用單蓄熱節(jié)能效果本身就不明顯，可以說，這個(gè)熱值區(qū)間混合煤氣采用單蓄熱技術(shù)本身的思路就是不合理的。也可以看出，純焦?fàn)t煤氣節(jié)能效果是顯著的，這個(gè)結(jié)論對復(fù)合燃燒技術(shù)的提出提供了部分依據(jù)。

常規(guī)燃燒方式如圖1所示，單蓄熱常規(guī)組合燃燒方式如圖2所示。

2 復(fù)合燃燒技術(shù)的構(gòu)成和特點(diǎn)

圖1 常規(guī)燃燒方式（100%煙氣從爐尾排出）

圖2 單蓄熱常規(guī)組合式（相當(dāng)一部分煙氣從爐尾排出）

既然（1 800～2 200）×4.18 kJ/m3區(qū)間的高焦混合煤氣采用單蓄熱、雙蓄熱技術(shù)都不合理，那么破解這個(gè)問題的途徑又在哪里？為此，筆者提出了復(fù)合燃燒技術(shù)的概念，下文淺析這項(xiàng)技術(shù)的構(gòu)成和特點(diǎn)。

復(fù)合燃燒技術(shù)有兩個(gè)方面的含義：①復(fù)合燃料，也就是說就對同一座加熱爐而言，一部分供熱段采用低熱值的高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣；一部分供熱段采用高熱值的混合煤氣、焦?fàn)t煤氣、乃至天然氣；②復(fù)合燃燒技術(shù)，低熱值燃?xì)獠糠植捎秒p蓄熱技術(shù)，高熱值燃?xì)獠糠植捎脝涡顭峄蚴浅Ｒ?guī)燃燒技術(shù)。

具體實(shí)施上，根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及燃料介質(zhì)條件，加熱爐可以采用雙蓄熱+常規(guī)的蓄熱—換熱燃燒技術(shù)，雙蓄熱+單蓄熱，亦或不同熱值燃料的雙蓄熱+雙蓄熱復(fù)合蓄熱燃燒技術(shù)。

實(shí)施常規(guī)燃燒技術(shù)的基本思路是燃燒技術(shù)要符合燃料的特性，即燃燒技術(shù)要服務(wù)于燃料介質(zhì)，設(shè)計(jì)上要針對于燃?xì)獾奶攸c(diǎn)考慮燃燒技術(shù)。在低熱值煤氣雙蓄熱技術(shù)成熟可靠的情況下，燃料介質(zhì)的使用得到了極大的解放，低熱值煤氣與高熱值煤氣之間可以不再因考慮高爐煤氣熱值低理論燃燒溫度不足而必須與焦?fàn)t煤氣摻混提高熱值，可以實(shí)現(xiàn)高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣各自獨(dú)立的供應(yīng)加熱爐，這是提出復(fù)合燃燒方式的基礎(chǔ)條件。復(fù)合燃燒技術(shù)的核心理念是燃料配置與最高效的節(jié)能技術(shù)之間實(shí)現(xiàn)最佳匹配，即可以根據(jù)實(shí)際需要靈活配置、組合燃料和燃燒技術(shù)。

復(fù)合燃燒技術(shù)在具體應(yīng)用上有兩種方案，方案一：雙蓄熱+常規(guī)的蓄熱—換熱復(fù)合燃燒技術(shù)（見圖3），即低熱值煤氣設(shè)置在加熱段，采用雙蓄熱燃燒技術(shù)；高熱值煤氣設(shè)置在均熱段，采用常規(guī)燃燒技術(shù)，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是在主要供熱部分采用高效節(jié)能的蓄熱式技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用均熱段高熱值煤氣常規(guī)燃燒軸向、側(cè)向可調(diào)焰燒嘴或平焰燒嘴的調(diào)節(jié)上的靈活性，來滿足某些特殊鋼種的溫度要求。

圖3 復(fù)合燃燒方式（少量煙氣從爐尾排出）

方案二：雙蓄熱+單蓄熱的復(fù)合蓄熱燃燒技術(shù)（見圖4），即高熱值煤氣放在加熱爐低溫段采用單蓄熱技術(shù)，將低熱值煤氣雙蓄熱放在中高溫段采用雙蓄熱技術(shù)；在混合煤氣熱值不高的情況下，也可以采用將混合煤氣以雙蓄熱的方式放在第一加熱段（僅是第一加熱段），其它各供熱段采用高爐煤氣雙蓄熱的復(fù)合燃燒方式。

圖4 復(fù)合燃燒方式（很少量煙氣從爐尾排出）

這種方案偏重于更高效率的節(jié)能，同時(shí)利用高熱值煤氣燃燒升溫速度快的優(yōu)勢，可靠地提高加熱爐低溫段爐膛升溫速度，加大爐膛與鋼坯之間的溫度梯度，使得鋼坯在低溫段就能夠大量吸收熱量，這對于希望提高產(chǎn)量的加熱爐而言是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

3 復(fù)合燃燒技術(shù)的實(shí)例分析

由上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司總承包建設(shè)的西南地區(qū)某大型鋼企2050生產(chǎn)線采用雙蓄熱+常規(guī)的蓄熱—換熱復(fù)合燃燒技術(shù)，即第一、二、三加熱段采用高爐煤氣雙蓄熱技術(shù)；均熱段采用焦?fàn)t煤氣常規(guī)燃燒方式（見圖5、圖6），均熱段上部采用平焰燒嘴，均熱段下加熱采用側(cè)向可調(diào)焰燒嘴，爐尾設(shè)置自然排煙煙道，煙道內(nèi)設(shè)置換熱器，預(yù)熱500℃的助燃空氣供均熱段常規(guī)燒嘴使用，表2是該加熱爐的有關(guān)參數(shù)。

圖5 高爐煤氣雙蓄熱+常規(guī)燃燒實(shí)物圖

圖6 蓄熱室排煙+爐尾自然排煙實(shí)物圖

自投產(chǎn)以來，鋼坯加熱質(zhì)量完全滿足生產(chǎn)需要，可順利軋制質(zhì)量優(yōu)良的1.3 mm厚度板卷，其熱軋板卷“以熱代冷”（替代酸洗板）受到用戶的一致好評，也進(jìn)一步印證的鋼坯被加熱溫度的均勻性。2013年1～4月份統(tǒng)計(jì)能耗指標(biāo)1.18 GJ/t坯，統(tǒng)計(jì)氧化燒損1.12%，這個(gè)指標(biāo)在國內(nèi)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中處于領(lǐng)先地位。需要說明的是，由于目前該2050生產(chǎn)線受產(chǎn)品大綱的限制，造成生產(chǎn)中入爐鋼坯僅有20%～30%的溫裝比例，溫裝坯入爐溫度也僅有300～500℃，這與國內(nèi)其它大型熱連軋70%熱裝率，600℃以上熱裝溫度相比尚有不小的差距，若未來熱裝比能夠與其它鋼企相近，其節(jié)能幅度、氧化燒損控制會(huì)有更顯著的提高。

表2 西南地區(qū)某大型鋼企2050線蓄熱—換熱加熱爐技術(shù)性能表

華北地區(qū)某鋼企1700生產(chǎn)線2#加熱爐采用的是復(fù)合蓄熱燃燒技術(shù)，即第一加熱段采用高焦轉(zhuǎn)混合煤氣蓄熱式技術(shù)（焦?fàn)t煤氣量較少），第二加熱段和均熱段采用高爐煤氣雙蓄熱技術(shù)。加熱爐沒有輔助煙道，煙氣全部從蓄熱室后以低于150℃排出爐外。該鋼企1700線復(fù)合蓄熱加熱爐技術(shù)性能見表3。

采用復(fù)合蓄熱技術(shù)的該1700線2#加熱爐，正常產(chǎn)量情況下統(tǒng)計(jì)能耗指標(biāo)1.02 GJ/t坯，氧化燒損統(tǒng)計(jì)指標(biāo)0.8%～0.9%。

表3 華北地區(qū)某鋼企1700線復(fù)合蓄熱加熱爐技術(shù)性能表

4 加熱爐采用復(fù)合燃燒技術(shù)效益和優(yōu)勢分析

4.1 復(fù)合燃燒可使加熱爐實(shí)現(xiàn)更顯著的節(jié)能效益

從表4國內(nèi)部分熱軋加熱爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)對照表可以看出，就加熱爐這一工序而言，西南地區(qū)某大型鋼企2050熱軋廠采用復(fù)合燃燒技術(shù)的加熱爐與其它公司相比，噸鋼燃料消耗費(fèi)用最高相差50余元人民幣，氧化燒損也相差13元人民幣，假若對一家1 000萬t級的鋼企而言，每年就有6～7億的節(jié)能效益。在冶金全行業(yè)普遍虧損的形勢下，如此大的成本差異對鋼鐵企業(yè)來說是非常有意義的。當(dāng)然不排除各企業(yè)間煤氣價(jià)格不相同的因素，以及焦?fàn)t煤氣作為一種優(yōu)質(zhì)氣源與低品質(zhì)的高爐煤氣之間的價(jià)格差異。但即使拋開不同企業(yè)之間燃?xì)獾膬r(jià)格差異，不同加熱爐之間也有20元人民幣的燃料/燒損成本差異。而且，這還是在該2050生產(chǎn)線加熱爐熱裝率和熱裝溫度與其它公司相差懸殊的情況下比較的。筆者預(yù)計(jì)在熱裝比達(dá)到正常水平下（70%熱裝率，600℃以上熱裝溫度），該加熱爐統(tǒng)計(jì)單耗應(yīng)在0.95 GJ/t坯以下。

然而，也不難發(fā)現(xiàn)，為什么生產(chǎn)實(shí)踐中蓄熱式技術(shù)與常規(guī)燃燒技術(shù)有著比理論計(jì)算更大的節(jié)能幅度？這很容易讓人懷疑這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性。實(shí)際上，蓄熱式燃燒技術(shù)除了大幅度提高空氣或煤氣溫度以外，與常規(guī)燃燒相比還有兩項(xiàng)重要的節(jié)能途徑。

（1）對于常規(guī)加熱爐而言，預(yù)熱段回收高溫爐氣的節(jié)能作用是非常重要的，爐膛內(nèi)高溫?zé)煔馔谕ㄟ^預(yù)熱段后以700℃左右的溫度排向煙道。大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)熱裝熱送的水平相當(dāng)高，尤其在熱連軋生產(chǎn)線上，熱送溫度更高，熱裝率更大，熱裝到加熱爐中相當(dāng)一部分的鋼坯自身溫度近似于甚至等同于預(yù)熱段爐溫，造成熱裝鋼坯在預(yù)熱段回收煙氣熱量十分有限，預(yù)熱段相當(dāng)于沒起到作用。借此，也需要明確一個(gè)推論，對于常規(guī)加熱爐而言，其預(yù)熱段回收余熱對冷坯或低溫坯是有效的；相反，對于熱裝溫度較高的坯料而言，余熱回收是低效甚至無效。

而蓄熱式燃燒技術(shù)本身是無需預(yù)熱段這一回收手段的，蓄熱式燒嘴可以一直布置到爐尾，通過蓄熱式對全部爐氣進(jìn)行余熱回收?；诖?，可以得出的另一個(gè)結(jié)論是，蓄熱式燃燒更適合于熱送熱裝水平高的生產(chǎn)線的節(jié)能降耗。

既然常規(guī)加熱爐中，熱裝鋼坯在預(yù)熱段吸收熱量很少，對產(chǎn)量而言就意味著加熱爐的實(shí)際長度變短，預(yù)熱段對鋼坯的加熱效能被削弱了。而蓄熱式燃燒技術(shù)剛好相反，蓄熱式燒嘴一直布置到爐尾，鋼坯入爐就開始被加熱，整座爐子長度都被充分的用于鋼坯的加熱，這對于提高加熱爐產(chǎn)量是非常有益的，尤其是采用復(fù)合蓄熱技術(shù)，效果更加明顯。這對于熱連軋等多座加熱爐生產(chǎn)的節(jié)能也提供了另外一種可能，當(dāng)采用復(fù)合燃燒技術(shù)的加熱爐產(chǎn)能得以明顯提高后，可以減少其中的一座加熱爐進(jìn)行生產(chǎn)，這也可以獲得明顯的節(jié)能效果。

（2）常規(guī)加熱爐中高溫?zé)煔庖约邦A(yù)熱后的助燃空氣在長距離輸送過程中的溫度降往往為人們所忽視，在大型加熱爐上，換熱器前的煙道長度一般都長達(dá)幾十米，按照經(jīng)驗(yàn)3～5℃/m的溫度降計(jì)算，高溫?zé)煔鈴臓t膛出來到換熱器前，煙溫可下降100℃以上，筆者見到爐尾與換熱器前煙溫最大差值的有180℃之多；此外，在大型加熱爐上，從換熱器出來的預(yù)熱空氣到達(dá)最遠(yuǎn)端燒嘴的管道長度，其距離可能長達(dá)近百米，按照經(jīng)驗(yàn)1～2℃/m的溫度降計(jì)算，高溫空氣從換熱器到達(dá)嘴前溫度下降了150℃以上，這同樣是很大的能源浪費(fèi)。

而蓄熱式燃燒技術(shù)中，蓄熱式燒嘴是直接插在爐墻上的，從蓄熱式燒嘴排出的低溫?zé)煔庖呀?jīng)于爐子熱效率無關(guān)，而蓄熱后的高溫?zé)煔庥謴臒熘苯訃娙霠t膛。這一進(jìn)一出都幾乎沒有熱量損失，可以把這定義為無損失熱流體輸送。這與常規(guī)燃燒一進(jìn)一出的熱量損耗相比節(jié)能效果也是非?？捎^的。

4.2 復(fù)合燃燒技術(shù)為鋼鐵企業(yè)的能源使用提供了極大的靈活度和自由度

在低熱值煤氣雙蓄熱技術(shù)沒有成熟運(yùn)用之前，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的混合燃?xì)獬３Ｊ苡脩舻闹萍s而陷于被動(dòng)，熱值頻繁變化、壓力頻繁變化，常處于用戶不滿意，計(jì)量不準(zhǔn)確的狀態(tài)，也常常出現(xiàn)燃?xì)馀加胁蛔?燃?xì)饨?jīng)常放散并存的狀況，更談不上燃?xì)夥峙渑c燃燒技術(shù)最佳匹配的問題。

在采用復(fù)合燃燒技術(shù)后，高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣完全可以實(shí)現(xiàn)不摻混的獨(dú)立供應(yīng)，各自走各自的管路系統(tǒng)。各燃?xì)庥脩艏瓤梢允褂脝我坏娜細(xì)赓Y源，也可以類似于加熱爐采用復(fù)合燃燒技術(shù)，其目的是在穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下，燃?xì)馀渲门c最適合的燃燒技術(shù)緊密配合，實(shí)現(xiàn)根本上的節(jié)能效益最大化。

燃?xì)赓Y源的解放，使得我們提倡鋼鐵企業(yè)中盡可能的使用低熱值煤氣，更好發(fā)揮高質(zhì)的焦?fàn)t煤氣效益的思路得以實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)查以及從低熱值煤氣鍋爐發(fā)電反推都可以得出高爐煤氣0.10元/m3左右的市場價(jià)值，1 m3焦?fàn)t煤氣熱值近似等同于5 m3高爐煤氣，相對應(yīng)的，1 m3焦?fàn)t煤氣僅用于燃燒的話，其價(jià)值也就是0.5元/m3。假若把焦?fàn)t煤氣用于制造甲醇，每m3焦?fàn)t煤氣價(jià)值相當(dāng)于1.25～1.3元之間，效益大為提升，或是作為LNG的原料，也能夠得出近似的價(jià)值。在遼寧地區(qū)，工業(yè)用罐裝天然氣價(jià)格4.3元/m3，2 m3焦?fàn)t煤氣近似于1 m3天然氣的熱量，也就是說焦?fàn)t煤氣若用于地方工業(yè)，其價(jià)值更是提高到2.15元/m3。

在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部，焦?fàn)t煤氣除了可用于制氫，還可以直接用于高爐噴吹，可以降低少部分焦炭，以及一部分優(yōu)質(zhì)的高爐噴煤，焦?fàn)t煤氣中富含的大量H2，是優(yōu)良的還原劑，可以更好的促進(jìn)高爐內(nèi)的還原反應(yīng)。即便是用于發(fā)電，從節(jié)能角度，筆者也提倡用焦?fàn)t煤氣而不是高爐煤氣。原因是在常規(guī)燃燒技術(shù)中，在獲得同樣的熱量的情況下，煙氣量越少，就意味著設(shè)備節(jié)能效果越明顯。1 m3焦?fàn)t煤氣燃燒生成的煙氣量大致為5.5 m3，1 m3高爐煤氣燃燒生成的煙氣量大致為1.66 m3，1 m3焦?fàn)t煤氣熱量近似于5 m3高爐煤氣，也就是說對等1 m3焦?fàn)t煤氣熱量的情況下高爐煤氣燃燒生成的煙氣總量為8.3 m3，煙氣量超過同等熱量焦?fàn)t煤氣的50%，從這個(gè)推導(dǎo)上看，常規(guī)燃燒方式采用焦?fàn)t煤氣更節(jié)能。

遺憾的是，大部分人的觀念均與之相反。認(rèn)為焦?fàn)t煤氣作為優(yōu)質(zhì)燃料應(yīng)首先用于加熱，高爐煤氣作為低質(zhì)燃料應(yīng)用于發(fā)電。

4.3 復(fù)合燃燒解決了蓄熱式燃燒難以實(shí)現(xiàn)的爐寬方向特殊溫度控制的問題

由于蓄熱式燃燒采用的是擴(kuò)散燃燒方式，因此可以獲得良好的爐溫均勻性，尤其是低熱值煤氣雙蓄熱技術(shù)，由于噴入爐內(nèi)的燃?xì)饬看?，速度高，高溫情況下對流傳熱也占到一定比例，使得爐溫更加均勻。但是在一些特殊的情況下，例如一些熱連軋希望鋼坯首尾有30℃左右的溫差；例如一些爐卷軋機(jī)希望鋼坯兩邊的溫度比中間溫度略高一些等等，蓄熱式燃燒技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)這樣的控制。但采用復(fù)合燃燒技術(shù)就可以很好的實(shí)現(xiàn)這樣的調(diào)節(jié)功能，即采用蓄熱式—換熱技術(shù)，均熱段采用常規(guī)燃燒，加熱爐采用低熱值煤氣雙蓄熱技術(shù)。

4.4 解決了雙蓄熱技術(shù)較難實(shí)現(xiàn)的不銹鋼/合金鋼加熱的問題

不銹鋼/高合金鋼都有一個(gè)相似的特點(diǎn)，就是希望在低溫區(qū)緩慢加熱，高溫區(qū)快速加熱。雙蓄熱技術(shù)往往會(huì)把燒嘴一直排布到爐尾，使得鋼坯剛一入爐就處于高溫飽和加熱的狀態(tài)下，鋼坯升溫過快很容易造成的鋼坯開裂、斷裂等問題，不僅給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失，而且斷裂后的鋼坯很難從爐內(nèi)清空，給生產(chǎn)組織帶來嚴(yán)重的的影響。采用復(fù)合燃燒技術(shù)，即采用雙蓄熱+單蓄熱或是雙蓄熱+常規(guī)的方式，一部煙氣可以流經(jīng)爐尾，對鋼坯進(jìn)行緩慢加熱，都可以很好的解決這個(gè)問題。

4.5 熱值穩(wěn)定，自動(dòng)化控制易于實(shí)現(xiàn)

鋼鐵企業(yè)的混合煤氣熱值是不穩(wěn)定的，不僅受到用戶的制約，同時(shí)也受到季節(jié)變化的影響。熱值的變化直接影響到空燃比，這是能耗控制以及燒損控制重要途徑。雖然有熱值儀和氧化鋯探頭等熱工手段，但是設(shè)備的穩(wěn)定性、測量的準(zhǔn)確性以及參與閉環(huán)控制的可行性等問題都制約著優(yōu)化空燃比的效果，目前大多數(shù)企業(yè)對此都沒有特別好的辦法。

單一煤氣熱值波動(dòng)很小，可以近似于不變。燃?xì)鉄嶂捣€(wěn)定的情況下，加熱爐易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。自動(dòng)化控制的可靠運(yùn)行，為加熱爐長期的節(jié)能、控制爐內(nèi)氣氛有很好的作用。

5 結(jié)論

（1）復(fù)合燃燒方式為已經(jīng)平衡的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)燃?xì)赓Y源，如何進(jìn)一步使用最佳的節(jié)能技術(shù)提供了解決方案。

（2）復(fù)合燃燒方式為以往大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的混合煤氣方式徹底松綁，焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣管線各種獨(dú)立，無須摻混，不僅使廠區(qū)內(nèi)燃?xì)赓Y源可以適應(yīng)任何生產(chǎn)情況的變化，最終可使焦?fàn)t煤氣作為一種寶貴的資源得以優(yōu)化，為企業(yè)提供更好的效益。

（3）復(fù)合燃燒方式的提出使得以往焦?fàn)t煤氣為優(yōu)質(zhì)煤氣用于加熱，高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣為低質(zhì)煤氣用于發(fā)電的觀念應(yīng)該得到改變，燃料的優(yōu)質(zhì)與否更體現(xiàn)在市場價(jià)值和適應(yīng)性上，對于加熱爐而言，高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣就是優(yōu)質(zhì)煤氣，對于市場價(jià)值而言，焦?fàn)t煤氣就是優(yōu)質(zhì)資源，盡可能避免被白白燒掉。

（4）復(fù)合燃燒方式在節(jié)能的同時(shí)，也符合環(huán)保減排的理念，可大量減少NOx排放，減少溫室氣體的排放，鋼鐵企業(yè)也可以通過“碳交易”，增收創(chuàng)效。

（5）建議更多的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)從被動(dòng)的“煤氣平衡觀”，走向主動(dòng)的“資源節(jié)約觀”，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造更大的效益。

Discussion and Practice on Application of Combined Combustion Technology in Integrated Iron and Steel Companies

LI Dong
（Shanghai Cadre Environment Energy Science&Technology Co.,Ltd,Shanghai 200335,China）

Compared with conventionaland regenerative combustion technology，CCT（combined combustion technology）is a kind combustion mode which can utilize two kinds of fuels or adopt two kinds of combustion technology in the same thermal equipment.To realize fuel gas distribution matching with the optimal combustion technology,CCT advocate fuels transport separately without mixing.Fuel gas is precious resource.From perspective of development energy source configuration of large scale integrated iron and steel companies shall be defined,arranged and combined renewedly according to the ideas of realizing the optimal energy conservation and market efficiency.

CCT（combined combustion technology）；large scale integrated iron and steel enterprise；regenerative combustion technology；reheating furnace energy-saving;fuel gas resource optimizing

TF066.1+5

B

1001-6988（2016）06-0016-06

2016-10-25

李東（1972—），男，高級工程師，主要從事工業(yè)爐窯及熱能工程技術(shù)研究工作.