案例研究

Akron钢处理过程中辐射管燃烧系统的升级

能量剑:辐射管的未来

Mitch Cornelius,设计工程师,Selas热技术公司,S狗万网址手机版treetsboro, OH一个多世纪以来,Selas一直被认为是热技术制造商中的先驱和领导者。Selas所有的燃烧器和燃烧组件都经过了设计狗万体育app下载万博博彩手机上网,以提供可靠的运行、最大的燃油效率和低排放。

背景

间接烧制的热处理设备对于许多热处理过程至关重要,其中产品或负载不得与燃烧的火焰或产品直接接触。自恢复的单端辐射(Ser)管燃烧系统是在这些应用中使用超过50年的几何构型之一。在这些系统中,将速度燃烧器送入内部管中,该内部管将通过内管排出到外管的封闭端;然后,热燃烧气体沿着逆流方向沿着外部环(内部和外管之间的内部和外管之间的转向。速度燃烧器产生射流,射流将一些烟气恢复到内管中,然后返回气流和燃烧空气流。这使得冷却火焰并降低NOx的形成。燃烧的燃烧产物不会回到内管中,通过使用通常成一体的恢复器(热交换器)预热燃烧空气。(见图1)

多年来,越来越严格的全球规定使得人们对低排放、高输出的间接燃烧燃烧器产生了需求。利用高温合金和陶瓷基材料,不断提高这些系统的热效率(提高整体效率,即从烟气向燃烧空气传递的热量)。然而,陶瓷制造的局限性,如可生产的形状和尺寸,机械加工和连接的限制(焊接/钎焊),以及机械脆性,使这些系统的效率无法提高到大约70%(基于较高的热值)。

介绍能源军刀

高级3D打印技术的开发创造了克服上述制造限制的方法。获得专利的3D印刷工艺使得可以从耐用的薄壁硅化 - 碳化硅中制造复杂的组件,该碳化硅几乎可以在任何高温施加中集成和使用。

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Combining a key supplier’s expertise in the 3D printing of Si-SiC with Selas’ expertise in the development of process burners, a high efficiency, single-ended radiant tube burner has been developed: the Selas Energy Sabre 600. The single-ended radiant tube burner uses patented HeatCor™ technology directly coupled to a dual-finned combustor tube that acts to generate combustion air pre-heat temperatures comparable to regenerative heat exchanger burners. The amplified internal temperatures created using the integrated Si-SiC heat exchanger would normally cause negative side effects with a typical burner. However, Selas has developed UltraHeat™ burner technology which works to offset the high pre-heated air temperatures using a high velocity, innovative staged combustion technique. The result of the patent pending design is a system that achieves 80%+ efficiency (HHV) across the load range, while also providing unmatched temperature uniformity across the length of the outer tube. The Energy Sabre 600 SER reaches pre-heated air temperatures and efficiencies that had only been possible in the past with a regenerative system. The Energy Sabre achieves these results in a smaller package and at a significantly reduced installation and operating cost compared to regenerative burner systems.

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Hot Spot Over Average (HSOA)是测量任何辐射管长度温度均匀性的行业标准。测试是在几个位置测量外管的温度(每6英寸的测试)。为了确定HSOA,我们模拟了一种负荷,即通过贯穿测试炉底部的几根管子的气流。在这个模拟过程中,燃烧器输入是固定的,并且允许在记录数据之前炉温达到并保持一个稳定的状态温度。采集到的温度测量值用于计算平均管温。这从最大外管温度中减去,得到HSOA。Sabre 600系统提供的温度均匀性提供了在任何质量驱动的制造过程中所需要的均匀性,同时也确保了长辐射管的寿命。

生产中的收益

第一届能源Saber安装于2015年4月27日完成于Akron钢​​治疗(AST),在Akron,俄亥俄州的表面燃烧Allcase炉。现有的燃烧系统由四种刻录机组成,该浆液器代表了市场上的“最佳技术和效率”。现有的燃烧器安装有7“O.D.合金管的典型寿命约为六个月。在材料成本方面每六个月更换每六个月的管道昂贵,损失生产时间以更换管。

合金管被6“O.D.Si-SiC管套。尽管减少了管的总表面积,但是SiC管组从每个管中释放的热量量加倍。管套装材料的组合改变和更换现有燃烧器的较高效率较高的能量Saber 600s不仅可以增加生产能力,而且还将炉子的平均燃料消耗降低了16.4%。如下图2,使用实时数据生产,显示两个相同尺寸的两个负载(重量和几何)的时间和温度数据;一个与旧的燃烧系统和一个新的能量Sabre系统。具有Si-SiC管的能量Sabler燃烧系统切割炉子的时间量,以达到设定点温度一半。这意味着通过每个后续负载,AST将获得30-40分钟,否则将损失与旧燃烧系统相同的负载。

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此外,与现有的最佳技术相比,Energy Sabre 80%的HHV效率节约了近16.4%的能源。以美国目前的天然气平均价格来看,节省燃料可能不是升级资本设备的最重要因素。这就是Sabre 600提高的效率可以用来维持相同的能量输入水平的辐射管,并将增加的可用热量转移到正在加工的材料。对大多数公司来说,产能的增加意味着产量的增加和收入的增加。

Energy Sabre 600单端辐射管燃烧器可以安装在几乎任何燃气或电炉上。它有各种尺寸可供选择,以适应各种改装安装要求。新产品只是塞拉斯重新承诺创新的一个例子。