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节
能
ENERGY CONSERVATION
2015年第3期（总第390期）
全氢罩式炉“天然气+氢气”高速烧嘴实验研究
冀勇，高阳
（中冶南方（武汉）威仕工业炉有限公司，湖北武汉430223）
摘要：考虑对全氢率式退火炉热吹度氢进行回收，设计开发了一种“天然气+氢气”高速烧嘴，将高速烧嘴与氢气烧嘴相结合，以天然气作为长明火进行氢燃烧。对该烧嘴进行热态实验，烧嘴宜在额定功率20%~50%内进行点火，燃烧性能良好，火焰监测稳定。氢气通入后，火始形状加长加宽，烧嘴
稳定性未发生改变，能够满足全氢率式遗火炉的使用要求。关键词：高速烧嘴：点火：燃烧稳定性：火熔特征
中图分类号：TF05文献标识码：A文章编号：1004-7948(2015)03-0030-03 doi:103969/i. issn. 1004 7948.2015.03.007
引言
近年来，全氢罩式退火炉在冷轧带钢热处理领
域得到了很好的推广。热吹是全氧置式炉生产的一个重要环节，是指在生产过程中，通过向内罩补充净化后的纯净氢气，将含有轧制液的高露点氢气排除，防止残存在带钢表面的轧制液挥发造成炉气的露点上升而形成氧化气氛，出现带钢氧化。通常对于这种含有轧制液的氢气，通常的处理方法是直接向大气中排放，这不仅不符合国家节能减排政策要求，而且造成了燃料资源的极大浪费。
从实际应用角度出发，考虑对废氢进行回收，
设计开发了一种“天然气+氢气”高速登嘴，将热吹废氢重新送回到加热罩进行燃烧，实现了整个生产工艺氢气零排放。同时，以该烧嘴作为研究对象，进行了热态燃烧试验，重点考察了烧嘴全功率范围内点火的可靠性、采用单天然气燃烧与采用“天然气+氢气”混合燃料燃烧时火焰特征以及燃烧的稳定性。通过实验为该烧嘴的现场应用提供依据，同时也为完善烧嘴结构及提高其使用性能提供依据。
1结构及工作原理
“天然气+氧气”高速烧嘴是在原有高速烧嘴设计的基础上进行的改进设计，对高速烧嘴添加氢气燃烧模块，实现“天然气+氢气”高速燃烧。烧嘴结构如图1所示。主要包括氢气管、煤气壳体、
万方数据
空气通道、混合器和燃烧室5个部分。废氢从煤气壳体端部接入，沿煤气壳体正中心通入燃烧室，天然气、废氢以及助燃空气通过烧嘴前端的混合器进行混合燃烧混合器采用双交叉旋流结构，空气被分为三级与天然气和废氢进行混合，混合后的空气、废氢和天然气在燃烧室内燃烧，燃烧产物从燃烧室出口以大于80m/s的速度高速喷出。考虑到全氢罩式退火炉生产工艺中废氢流量的变化范围较大（530m/h），为了保证烧嘴安全稳定燃烧将天然气作为长明火使用，在整个加热周期内，废氢可以随通随断。
新市牌
氧气管
煤气壳体空气通道鲁
混合器燃烧室
图1“天然气+氢气”高速烧嘴结构图
2实验测试 2.1实验装置
“天然气+氢气”高速烧嘴实验装置如图2所示。整套实验装置包括供风及管道系统、点火及控制系统、烧嘴和测试系统4个部分，供风及管路系统由风机、调节阀和流量计组成，天然气管路、氢气管路以及空气管路上均设置有流量计和调节阀。点火及控制系统包括点火变压器、烧嘴控制器，用以实现对烧嘴的自动点火及火焰监测；测试系统主