富氧燃燒在鋼鐵工業(yè)的運(yùn)用
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本文作者：毛艷麗、曲余玲、王涿 單位：鞍鋼技術(shù)中心
1990年，林德公司又在世界上首次將美國(guó)鐵姆肯公司的鋼材加熱爐轉(zhuǎn)換成全氧燃（全部用工業(yè)氧替代空氣作為氧化劑）燃燒方式，至今全世界已有120多座爐子采用此方式。氧燃可使?fàn)t子能力提高，加熱時(shí)間縮短，燃料消耗降低，氧化鐵皮減少，CO2和NOx排放減少。在此基礎(chǔ)上，林德公司又開發(fā)出了DFI（直接火焰沖擊）氧燃技術(shù)和無(wú)焰燃燒技術(shù)（REBOX）。
DFI氧燃技術(shù)及其應(yīng)用
DFI氧燃技術(shù)即將大量的小氧燃燒嘴靠近帶鋼成列排布，使氧燃火焰直接沖擊運(yùn)動(dòng)中的帶鋼。其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高（約80%），單位燃耗低，加熱和清潔一步完成，帶鋼處理能力提高30%以上。DFI氧燃設(shè)備示意圖見圖1。
DFI氧燃技術(shù)于2002年用于瑞典奧托昆普Nyby廠不銹帶鋼退火線，使其生產(chǎn)能力提高50%（從23t/h提高到35t/h）。2006年和2007年分別用于德國(guó)蒂森Finnentrop廠的鍍鋅線和Bruckhausen廠的鍍鋅鋁線的退火爐。2009年，DFI氧燃技術(shù)又用于韓國(guó)POSCO浦項(xiàng)廠的連退線。蒂森Finnentrop鍍鋅線安裝DFI設(shè)備后，鍍鋅線的處理能力提高了30%以上（從82t/h提高到109t/h），天然氣消耗至少降低5%，NOx排放約減少20%，CO2排放減少1200t/a，且由于DFI氧燃技術(shù)的預(yù)清潔特性，取消了之前采用的清洗段。Bruckhausen鍍鋅鋁線安裝DFI設(shè)備后，生產(chǎn)能力從70t/h提高到90t/h。
無(wú)焰氧燃技術(shù)及其應(yīng)用
無(wú)焰燃燒指的是肉眼看不到或不容易檢測(cè)到火焰的燃燒方式，由于火焰被煙道氣稀釋，得到溫度較低但傳播較寬的火焰，因此火焰實(shí)際不可見。無(wú)焰燃燒在時(shí)間和空間上都發(fā)生了延伸，擴(kuò)展成較大的體積，因此又被稱為體積燃燒。有兩種途徑可以實(shí)現(xiàn)無(wú)焰燃燒，即將部分煙道氣再循環(huán)到燒嘴稀釋火焰，或?qū)⑷剂虾脱鯕鈫为?dú)高速噴吹。在由反應(yīng)物分壓控制的速度和自身溫度下，燃料和氧化劑的混合物通過火焰體積均勻反應(yīng)。林德公司開發(fā)的REBOX無(wú)焰氧燃技術(shù)原理見圖2。無(wú)焰氧燃燒嘴使燃燒氣體在爐內(nèi)有效分散，而分散的火焰仍然含有相同的熱能，但傳播到較大的體積，因此使鋼材加熱更有效、均勻。另外，由于火焰被熱爐氣稀釋，降低了火焰溫度，因此避免了熱力型NOx的生成。
自2003年林德公司REBOX無(wú)焰氧燃技術(shù)在瑞典奧托昆普公司首次應(yīng)用起，至今世界上已有30多座爐子采用此技術(shù)，包括安賽樂米塔爾、法國(guó)Ascométal、奧地利B?hler-Uddeholm、巴西優(yōu)斯米納斯、瑞典Ovako和SSAB、挪威Scana鋼公司以及我國(guó)東北特鋼等公司，應(yīng)用的爐型有步進(jìn)梁式爐、懸鏈?zhǔn)綘t、均熱爐、環(huán)形爐等。安賽樂米塔爾美國(guó)Shelby廠2007年將其無(wú)縫管軋制線上的環(huán)形爐由富氧5%的空燃燃燒方式轉(zhuǎn)換成無(wú)焰氧燃方式，采用的是林德REBOX無(wú)焰氧燃技術(shù)。林德提供的無(wú)焰氧燃燒嘴是雙模式的，即先作為傳統(tǒng)氧燃燒嘴加熱，爐內(nèi)溫度達(dá)到760℃以后再轉(zhuǎn)換成無(wú)焰氧燃燒嘴模式。因?yàn)樵?60℃以上時(shí)，燃料自動(dòng)點(diǎn)火，稀釋的火焰可達(dá)到更有利的無(wú)焰氧燃狀態(tài)。Shelby廠環(huán)形爐采用無(wú)焰氧燃技術(shù)后，加熱能力提高了25%以上，燃料節(jié)約50%（相比于空燃），NOx排放低于70mg/MJ，氧化鐵皮的生成量減少50%。由于煙道氣減少了70~80%，爐子的3個(gè)排煙通道僅保留了1個(gè)，另2個(gè)被關(guān)閉。
富氧燃燒具有減少?gòu)U氣排放、加熱速度快，縮短加熱時(shí)間、靈活適應(yīng)工況條件變化、提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外軋鋼工業(yè)爐上的應(yīng)用效果表明，采用DFI氧燃方式能使帶鋼處理線生產(chǎn)能力提高30%以上，采用無(wú)焰氧燃方式在使?fàn)t子處理能力提高1/4，燃料用量和氧化鐵皮生成量減半的同時(shí)，還能使NOx排放低于70mg/MJ。目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)節(jié)能挖潛工作不斷深入，我國(guó)對(duì)“十二五”期間NOx排放明確提出了減少10%的要求，富氧燃燒將是我國(guó)鋼鐵企業(yè)軋鋼生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減排NOx的最佳選擇。
