蓄熱式加熱爐在韶鋼的應用及對比分析

黃義立 莫家讓 梁日棟

摘 要：針對韶關鋼鐵板材廠現有兩座蓄熱式加熱爐的現狀分析，對兩座加熱爐進行對比，分析各自的優缺點，并對使用中存在的問題及改進措施進行論述。

關鍵詞：蓄熱式加熱爐；換向系統；改進

引言

韶鋼板材廠有兩座蓄熱式加熱爐，其中2003年建成3號爐，2007年建成2號爐，運行至今也有較長年限，均未進行過大修，目前爐況整體良好。但在日常生產運行中還是存在許多蓄熱爐存在的問題，對正常生產也構成了一定的影響，通過近幾年的摸索改進和提高管理，問題均得到有效改善，獲得了較好的運行效果。

1 兩座加熱爐主要技術指標

韶鋼板材廠的這兩座加熱爐均為同一公司設計建造，均采用蓄熱小球為蓄熱體，內置通道式，主要技術指標如下：

2 兩座加熱爐對比存在的問題及改進措施

蓄熱式加熱爐有許多公認的優點，如可以使用低熱值的高爐煤氣、排煙溫度低、鋼溫均勻、加熱速度快等，但由于國內是在九十年代才開始應用，理論研究滯后，板材廠這兩座蓄熱式加熱爐建成投產的時候也存在許多問題，但通過對比、摸索、學習而逐步改進，目前日常運行也基本正常，爐況保持良好。以下就近幾年來遇到的主要問題及改進措施進行對比分析。

2.1 換向時爐壓波動大

蓄熱式加熱爐由于兩側頻繁交替換向，給爐壓控制帶來了較大難度，二號爐由于各段采用單獨換向閥，執行分段延時換向，爐壓較常規換熱爐仍有波動，但相對穩定，影響較小，而三號爐由于采用集中換向閥，執行集中換向，爐壓波動巨大，難以控制，且對爐內溫度的均勻性控制也難以實現，對比二號爐，若要改為單獨換向閥，管道改動較大，工程投資巨大，只能從自動控制方面入手。爐壓在換向時會出現負壓，主要是由于換向時煤氣停止輸送，而排煙風機繼續強制排煙，通過對變頻排煙風機控制程序改進，在換向前的10s降低排煙氣輸出頻率，減少煙氣排出量，換向后再恢復至正常頻率，以保證爐壓在換向時維持在正常爐壓范圍內。

2.2 蓄熱室問題

蓄熱室堵塞問題幾乎是所有的蓄熱式加熱爐存在的通病，目前不能從根本上解決，但可以通過一些改進延長蓄熱室維修周期。究其原因，主要有：（1）煤氣中含有的水蒸氣、焦油及粉塵粘附于底部鋼絲網與上部蓄熱球表面；（2）排煙時爐內的氧化鐵皮被反吸入蓄熱室；（3）爐底氧化鐵皮堆積過高接近下部噴口時被吸入蓄熱室；（4）爐內氧化氣氛過濃，高溫時與蓄熱球表面溶融產生粘結。蓄熱室堵塞多發生于煤氣側的高溫段，主要造成表面蓄熱球板結和底部鋼絲網堵塞，從而增加煤氣煙氣通過阻力，影響加熱效率。板材廠的兩座加熱爐均存在此類問題，投產之初，均采用￠15mm蓄熱小球，鋼絲網孔距為10×10mm，經過摸索后選用φ18mm蓄熱小球，鋼絲網孔距改為12×12mm，增加煤氣煙氣的通過性，應用后堵塞問題有較大緩解，延長了蓄熱室維修周期。蓄熱室內柵格下部有漏球或積灰較多時，增加煤氣煙氣通過阻力，且夾帶的積灰通過蓄熱球時粘結在其表面，必須清理干凈，可以將柵格中心位置制作一個人孔，清灰后恢復人孔，同時方便下次清灰。此外由于邊壁效應，氣流容易由蓄熱室周圍進出而影響中心部分的蓄熱小球換熱效果，通常裝小球之前在鋼絲網四周鋪設一圈高鋁磚，還可以防止鋼絲網受熱變形時從四周漏球下去。以上方法在兩種蓄熱加熱爐上應用后取得較好效果。

2.3 換向閥故障

常見的蓄熱爐換向閥主要有兩位五通式閥、直通式四通閥、三通式閥和旋轉式四通閥。三號爐采用兩位五通式換向閥集中換向，二號爐采用旋轉式四通換向閥分散換向，生產運行中二號爐換向閥故障較頻繁，主要有閥板容易變形卡組、內部閥板限位易爆焊、內密封易破損等問題，易引起串氣爆鳴，主要原因是換向時旋轉氣缸轉速過快造成沖擊，可通過調整氣缸進氣流量壓力控制氣缸旋轉轉速避免較大的沖擊力。而三號爐出現過換向嚴重滯后，浪費煤氣，同時造成爐內溫度波動大，主要是氣缸動作緩慢，將內徑￠10mm氣管更換為￠14mm的氣管后得到較好的解決，而沖擊力度變化較少，對換向閥影響不大。而其他機械故障有氣缸及密封問題、閥板松脫、緊固螺母松動、氣管漏氣、接近開關限位移位等，氣缸問題表現在動作時緩慢或停止動作，閥板松脫時在換向時可聽見內部閥板金屬撞擊聲。電器類故障主要有接近開關損壞，電磁閥或線圈損壞，都較易判斷和解決，機械電氣故障日常加強點檢維護均可避免。當某一換向系統出現故障時可能造成整個控制系統停止，通過程序將每個換向信號設置旁路，正常生產時斷開旁路，當某一處換向閥臨時出現故障時，打開旁路，系統忽略該處信號繼續正常運行，避免因某處臨時小故障造成停爐，且無安全隱患，尤其可用在分散換向系統上。

2.4 加熱能力不足

加熱爐設計產量難免因為其他客觀因素而無法達到，板材廠兩座加熱爐設計產量均為120t/h，日常由于煤氣壓力、熱值、軋制速度、鋼種等因素最多只能達到110t/h。而蓄熱式加熱爐均有單爐烘爐管道及燒嘴，板材廠三號爐原設計烘爐燒嘴能力為200Nm3/h，共六個，點爐后烘爐及提溫用，溫度達到切換條件切換煤氣后均關閉。經論證，烘爐管徑及現場實際情況均可選用350Nm3/h的燒嘴，在加熱能力不足時開啟輔助加熱，安裝時需利用爐墻檢修機會進行更換，同時需適當改變安裝位置避免直射鋼坯。

2.5 能耗對比及控制措施

鋼坯熱送熱裝對于提高產量降低能耗有著關鍵作用，二號爐由于有熱送，能耗對比三號爐優勢顯著。此外我廠坯料規格較多，成品規格差異很大，不同品種規格板生產時，軋制節奏各不相同，使加熱能力和軋機能力不可能都實現最佳匹配。僅依靠經驗調節，遠遠滿足不了節能降耗的要求，二號爐由于引進二級控制系統，通過對加熱爐爐膛溫度、壓力、含氧量的自動檢測并合理調節控制，可充分發揮加熱爐的生產能力，改善坯料的加熱質量，延長加熱爐的使用壽命，降低勞動強度，減少氧化燒損和環境污染，特別是提高加熱爐熱效率、降低燃耗顯著。此外，爐子的密封絕熱性能、爐底管部件的保溫性能、爐膛內襯的輻射性能及空氣過剩系數等都影響爐子熱效率，加熱爐燃耗不單純是技術原因，管理水平、指揮能力也是重要影響因素。如生產計劃安排不當、設備故障高、后面工序銜接配合不好，造成鋼坯在爐內待軋，都將使加熱爐燃耗增加、熱效率降低。加熱爐實行節能降耗指標與績效獎勵掛鉤，形成節能降耗的約束機制和激勵機制；提高現場操作工節約能源的責任和自覺性；抓好現場能源使用、監督和檢查。通過以上幾方面工作，能耗可以控制在一個較好的穩定水平。

3 結束語

韶鋼板材廠兩座蓄熱式加熱爐投產均有較長時間，存在一些問題也是正常，通過這幾年的不斷改進，基本上能滿足日常的正常生產，同時至今無大修爐況保持良好。近幾年國內蓄熱式加熱爐的發展很快，但作者認為蓄熱燃燒技術對高爐煤氣具有重大意義，但對于熱值較高的混合煤氣，是否采用蓄熱燃燒技術以及采用何種形式的燃燒技術，需綜合權衡，畢竟蓄熱式加熱爐的日常維護費用要遠遠高于常規換熱加熱爐。國內蓄熱式加熱爐發展到現在，還不能講哪一種形式是最先進、最成熟的，都多多少少存在一些問題，還有待我們去探索和改進。