蓄熱式加熱爐改進措施

左發

（山東省冶金設計院股份有限公司， 山東　萊蕪　271104）

?

蓄熱式加熱爐改進措施

左發

（山東省冶金設計院股份有限公司， 山東萊蕪271104）

結合萊鋼某生產線蓄熱式加熱爐的生產運行情況，分析其存在的問題，并從加熱爐燃燒系統、汽化冷卻系統和操作控制等方面提出加熱爐的節能改進措施。

蓄熱式加熱爐預熱段燃燒系統汽化冷卻系統節能

萊鋼某生產線加熱爐為側向多點供熱雙蓄熱式加熱爐，分三段爐溫控制，其中預熱段有部分無加熱區。加熱爐內金屬構件的冷卻方式為自然循環汽化冷卻。該加熱爐在運行和生產的過程中，存在設備和操作等方面的問題，例如：坯料加熱質量差，蓄熱燒嘴局部存在設計缺陷。

該加熱爐設計主要技術參數如表1所示。

表1　加熱爐設計主要技術參數

1　運行生產過程中存在的問題

1）該加熱爐均熱段爐長相對較短，在連續生產過程中難以有效地起到均熱坯料的目的。該段熱電偶往往受到加熱段輻射換熱的影響，顯示溫度不能反映坯料的真實情況。在加熱斷面尺寸較大的坯料時，通常在均熱段供熱較小的狀態下，熱電偶顯示的溫度就能達到工藝要求。有時為了滿足加熱工藝要求，將該段燒嘴關閉。

2）均熱段前端的兩個燒嘴蓄熱體損壞較快，影響到空煤氣的換熱和換向閥的使用壽命。

3）由于強制排煙加熱爐內縱向流動的氣流很少，使得預熱段無加熱區的坯料升溫較慢，當較少部分的高溫火焰與低溫坯料快速熱交換后迅速拉低爐溫，而在爐溫一旦低于某個溫度的情況下，很可能在換向后出現不能自燃的危險。

4）燒嘴進氣管口的布置位置會使氣流產生偏流現象，局部蓄熱體熱量得不到充分利用，使得蓄熱體蓄熱利用率降低。

5）由于燒嘴式蓄熱加熱爐自身的特殊結構，使其爐墻的熱量損失較其他類型的加熱爐要高得多。

在加熱斷面尺寸較大的坯料時，由于加熱爐內寬較小，水管絕熱層遮蔽火焰，影響了坯料的正常受熱，使得黑印區域較大。另外，滑軌使用的合金滑塊是被連續焊接在縱水管上的，所以合金滑塊的表面溫度低，坯料黑印比較明顯。

1）由于操作工不注重空煤比的調節，使得進入爐內的煤氣有富余。當富余煤氣進入燒嘴內部可能會發生二次燃燒，加劇了蓄熱材料的損壞。

2）由于將排煙溫度控制在較低的范圍，低于煙氣的露點溫度，一方面增加了對管道的腐蝕，另一方面使得蓄熱溫度達不到較高水平，影響燃料理論燃燒溫度。

2　建議改進措施

由于采取強制排煙方式將爐內煙氣排出爐外，因而沒有縱向流動的氣流，使得段間對流換熱傳遞熱量不明顯。為了保證有效控制某段爐溫，減小該段對其他段輻射換熱的影響，宜在段間設置上、下隔墻，增強該段的輻射換熱能力。

如果蓄熱室尺寸設計與預熱氣體流量不匹配，會使系統設備損壞和燒嘴的換熱效率降低。當蓄熱體量少時，高溫煙氣進入蓄熱室后，蓄熱室蓄熱量很快飽和，這時煙氣排出溫度就高，不僅帶走大量的熱量，還會造成系統設備的損壞。當減小排煙量后，在空氣或煤氣通過蓄熱室時，蓄熱室的蓄熱量不足以將空氣或煤氣預熱到設計的溫度，使燒嘴的換熱效率降低。因此，在設計蓄熱室時，要充分考慮蓄熱能力與氣體流量的匹配問題，并做好相應的熱態試驗。

強制排煙的加熱爐各段之間的對流換熱不明顯，在排煙引力富余的情況下，由于預熱段無加熱區，使得坯料得不到有效加熱。因此，在設置無加熱區加熱段時，通過在爐尾增加附加煙道，適當調節排煙管道調節閥，使部分煙氣經過無加熱區通過煙道排出爐外，預熱坯料。

現有燒嘴進氣側的布置易產生氣流偏流現象。產生氣流偏流后，同一蓄熱室內蓄熱體得不到均勻受熱，使得部分蓄熱材料利用率低下。因此，增加氣體分流導向裝置，使氣體均勻通過蓄熱體，提高蓄熱體的換熱效率。

改造加熱爐時，節能的新材料是首選。對于沒有爐頂壓下結構的矩形爐型，在改造設置段間上隔墻時，可采用輕型的復合材料，一方面降低改造的難度，另一方面便于維護和更換。鑒于燒嘴式蓄熱加熱爐爐墻結構的特殊性，其散熱和蓄熱損失比普通加熱爐要高，所以其爐體的絕熱措施顯得尤為重要，而傳統的復合爐墻結構似乎不能滿足節能的要求。因此，要充分考慮爐體耐材的經濟厚度和熱損失，采用導熱系數低的輕型復合耐材，在一定程度上達到節能的目的。

推鋼式加熱爐爐內金屬構件冷卻方式主要有汽化冷卻和水冷卻兩種冷卻方式。汽化冷卻方式比水冷卻方式好，節能效果明顯[1]，但是傳統的滑道，對坯料的加熱質量影響較大，主要表現為坯料黑印缺陷。要提高坯料的加熱質量，可將傳統的滑塊換為孔洞式滑塊或其他與坯料接觸面溫度高的異形滑塊。對于加熱質量要求較高的合金坯料，可以采用無水冷卻的陶瓷質熱滑道。

對于傳統的水冷卻金屬構件的絕熱包扎，采用復合包扎方式，即內層用硅酸鋁纖維毯包扎，外層用澆注料澆注。這種絕熱包扎方式對于內寬較小的加熱爐，由于包扎層厚度的影響，對爐內火焰的遮蔽影響較大，影響坯料的加熱質量。為了減小傳統包扎方式的遮蔽影響，采用新型輕型絕熱復合材料。該復合材料內層可以是導熱系數和耐熱溫度均較低的耐火材料，外層可以是耐熱溫度高的耐火材料。這種包扎方式包扎厚度較傳統復合包扎方式的小。

強制排煙方式較自然排煙方式不同，氣體從一側混合燃燒，煙氣從對面側排出，如果空煤比調節不當，會降低蓄熱室的換熱效率和加重坯料的氧化燒損。當煤氣富余時，不僅使煤氣消耗增加，而且富余的煤氣進入對面蓄熱室內產生二次燃燒時會燒壞蓄熱材料，降低蓄熱室的換熱效率；當空氣富余時，會加重坯料的氧化燒損。因此，應合理調節空煤氣比，使爐內燃燒氛圍呈現弱氧化性氣氛，提高爐溫，降低煤氣消耗和氧化燒損率。

爐溫、排煙溫度和爐壓是相互影響的。排煙溫度過低或過高，對爐溫和燃燒設備會產生不利影響。爐壓受排煙溫度的限制，過低會造成吸冷風而增加煤氣消耗，過高則散熱損失增大。操作人員應根據生產和設備情況，合理調節溫度和爐壓，達到綜合節能的目的。

3　結語

設置段間隔墻，預熱氣體，增加附加煙道，增加分流導向裝置，應用爐體新材料，合理控制空煤比、溫度和爐壓，可以解決蓄熱式加熱爐在運行生產過程中存在的問題，降低能源消耗，提高燃料利用率，提高坯料的加熱質量。

[1]王秉銓.工業爐設計手冊：第2版[M].北京：機械工業出版社，1996.

（編輯：胡玉香）

The Improvement Measures of Regenerative Furnace

ZUO Fa
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，Ltd.，Laiwu Shandong 271104）

Combined with the production application of a regenerative furnace in Laiwu Steel production line,the existing problems are analyzed,and several energy-saving measures for heating furnace are proposed from combustion system,vaporization cooling system and operation control.

regenerative furnace,preheating section,combustion system,vaporization cooling system,energy conservation

TF066.2

A

1672-1152（2016）02-0081-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.31

2016-03-10

左發（1983—），男，主要從事冶金工業爐設計工作，工程師。