冷扎輻射管加熱改造方案——VKR燃燒器，下面有上海壢合博小編來給大家講解一下吧。

現 有 工 況

現狀及要求：

目前冷軋車間是采用的是 W 型輻射管，加熱溫度 950°左右，燃料為焦爐煤 氣，4000 大卡左右 (含氫量最大到60%) ； 采用單級或雙級換熱器，Nox 排放 有一定的要求。

爐型： 斯坦因.霍德 熱處理爐；

輻射管： W 型輻射管，制造商：久保田，-2Kpa 使用；

燃料種類：焦爐煤氣 CO+H2 (其中 H2 最大超過 60%)

燃氣壓力：

使用溫度：Max 950 度，

燒嘴功率： 160KW

當前遇到的問題：

W 型輻射管在我國產最為廣泛的使用，具有很多的優點；

1，管道長，表面積大，可承受更大的功率。

2，維護及安裝方便；不易破碎；

3，國內保有量大，運行可靠；

缺點如下：

1，造價高， 壁厚材料使用量大，制造成本高；

2，不適用于大于 950°的工況；

3，熱損失大，發放不均勻，易裂管并彎曲變型等；

W 型輻射管采購的國內最好的輻射管， 最長使用工部超過 10 年以上；但是 在實際使用過程中，輻射管在火焰根部會出現裂管的現象， 目前統計有超過60% 以上的管裂；

分析輻射管出現管裂的原因如下：

1 ：本身產品加工品質問題：由于是離心澆鑄，可能會造加工過程中材質的 混合不好，分布不均勻等，所以每只輻射管的特性有可能不一樣；

2 ：熱量的聚集產生高溫：輻射管內由于燒嘴安裝或火焰的形裝等原因造成 局部高溫產生熱脹冷縮， 出來管道破裂，特別是入口端的焊接處破裂；

3 ，燃料中的氫含量高，造成一定程度的氫脆現象，進一步增加了輻射管破 裂的概率；

由于國內W 型管的保有量大， 有長時間可靠運行的大量的案例，且方便維 護及保養等諸多優點，故不考濾更換為其他型式換輻射管；希望在不改變的 W 輻射管的形式下，能做到節能減排技術改造；

進一步的要求如下：

A：分析并減少輻射管的破裂情況的發生；

B：降低 Nox 排放；

B：進一步降低爐子能耗，實現極限節能，減少碳排放；

方 案：

(VKR 先進燃燒技術介紹)

VKR 是德國先進燃燒技術的簡稱。主要采用無焰燃燒技術 Flox 減排, 以及多級微通道換熱技術 Exchanger+節能

高溫空氣燃燒技術 (High Temperature Air Combustion-HTAC) ， 亦稱無焰燃燒技術 Flox 或蓄熱式高溫空氣燃燒技術，是 90 年代以來發達國家開始普遍推廣應用的一種全新燃

燒技術。當換熱后的空氣溫度預熱到8 5 0℃以上進入帶有引射器內管的輻射管內，并卷吸 煙氣后燃燒區空氣含氧量大大低于普通的空氣含 量，氧氣含量在2%-15%之間，再直接噴入 燃料后會形成一個均勻的熱反應區，不會有火焰的形成。與傳統燃燒過程相比，高溫空氣燃 燒的最大特點是節省燃料，減少二氧化碳和氮氧化物的排放，降低燃燒噪音。

VKR 采用不同材質的多級換熱的方式使之完美的解決，其中一級換熱采用新型的碳化硅 材質，可以將9 0 0度以上的溫度換至4 5 0 °C， 可以將助燒風換熱至接近爐膛的溫度； 二級換熱器采用耐高溫的微通道金屬列管式換熱，工作范圍內在2 0 0 － 4 5 00°C 之間； 串聯安裝使用后可大大降低排煙溫度；

VKR 先進燃燒技術核心為：

無焰燃燒 LowFlox 降低氮氧化物排放，低于50mg。 多級換熱 ExChange+ 降低排煙溫度節能

采用VKR 無焰燃燒技術，改造目前正在使用的 RTB160燒嘴，在高溫加熱 狀態下輻射管內部溫度超過850°C 時，啟動無焰燃。輻射管火焰明顯消失， 噪音明顯降低，無高溫區的形成，整個輻射管內形成一個彌散式的燃燒狀態， 不易產生Nox 實現排放達到50mg 以下的指標；

1，換熱器改裝，將現在的分體式安裝在出煙口的一級或二及換熱器改裝集 成到燒嘴一體；在排煙口加長縮徑后的高溫煙管路接入燒嘴換熱器后再排出。在 不改變輻射管結構及安裝方式，將排煙溫度降至2 0 0度以下，實現節能2 0 ％ 左右；

2，在 W 型輻射管內加裝內管，使火焰更長，并有助于內部煙氣循環，使有 焰模式下不易燒壞輻射管，確保輻射管更長的使用時間；無焰模式下由于無高溫 區，燃料在整個管內發生反應放熱，更能大大的加長了輻射管的使用時間。如下 圖示：

上圖為 VKR 技術改造后的燒嘴示意圖

本方案不改變現在的輻射管及爐體的結構，不改變控制方式及管路閥件等， 僅更換燒嘴及加裝內管。為控制風險性，應確保可隨時恢復至改裝前的裝況；

注意事項：

A：由于輻射管的設計使用是在9 5 0度以下， 所以要杜決超溫使用的情況發

生；

B ：對于輻射管的彎曲問題，這是由于輻射管的材質及重量本身造成的， 我們 無法改變，只能定期變更一下 1 8 0 °安裝方向，抵消由于重才造成的影響；

問題及相關對策：

風險及安全評估：

目前爐子在安全的運行狀態下，本方案盡量不改變現在的設備及運行方式，只是在不影響現 在的設備及運行機制上 ，對燒嘴部分進行改動 ，燃嘴前端增加煙氣管路調試好后整體出廠， 可方便拆裝； 改造后能實現無焰燃燒降 Nox ，排煙溫度降至2 5 0°以內 ，節能！如有必要 還能隨時恢復至現在的狀態；

A：無焰燃燒的形成： VKR 德國先進的燒嘴技術，本方案主要就是采用無焰燃燒技術降 Nox， 并通過減少煙氣量有一定的節能效果；無焰燃燒的形成需要多方面的因素結合才能形成穩定 的無焰燃燒；在歐洲及國內的多個現場都有成熟的使用案例；本項目爐溫在 9 5 0°左右均，

并增加輻射內部，形成煙氣內部循環， 更有利于無焰燃燒的形成；

B ：將現在的換熱器集成到燃嘴側，煙道上從外部加裝回煙裝置， 裝置內部為隔熱材料，換 熱器采用 VKR 的先進技術，增加二級微通道換熱器，可將煙氣最終的排煙溫度降到 2 5 0 ° 以內；

Nox 的排放不能完全或是全程達標：

氮氧化物的排放是近年來國家要求的重點， 降低并達標 Nox 排放指標的方法很多種 ；其中 無焰燃燒技術是降 Nox 排放最有效的低成本的方式， 但是不能做到全程都是低 Nox 排放， 在正常的有焰模式下 (啟爐階段或是爐膛溫度沒有達到 8 5 0°之前) 是無法實現低 Nox 排 放的；

燃料熱值及壓力的不穩定：

焦爐煤氣的熱值較高 ，燃燃穩定 ，但是由于含氫量高 ，會有火焰傳播速度快 ，易爆等特點， 需要對管道及燒嘴作相對應的改進；

A: 要求統一穩壓， 并調配好熱值提供穩定可靠的燃料來源。

b: 要求增加熱值分折儀，對混合煤氣的熱值進行測量， 并計算出實時準確的熱值后參與到 控制系統中，對輸入燃燒的量進行前置調節，確保爐內氣氛值的穩定.

設備選型標準及投入；

a ：設備的設入必須在未來的成本約中收回收；

b ：選用更可靠的配件來降低設備的維護費用；

c ：標準化的生產及選型降低產品采購費用；

此方案：方案提供:VKR先進燃燒技術

2023年07月代