加熱爐強化熱輻射技術的實踐

陳軍

（河鋼集團宣鋼公司一鋼軋廠，河北張家口 075100）

加熱爐強化熱輻射技術的實踐

陳軍

（河鋼集團宣鋼公司一鋼軋廠，河北張家口 075100）

加熱爐是軋鋼生產中的重要設備之一，2015年河鋼宣鋼宣龍公司三高線開始軋制圓鋼品種鋼，隨著數量的增加，鋼坯熱裝率隨之降低，而煤氣單耗升高趨勢卻非常明顯。為降低軋鋼生產的單噸煤氣消耗，高效合理地利用煤氣資源，減少對大氣環境的污染等，采用黑體技術對加熱爐進行了強化熱輻射技術改造。通過與浙江西化節能公司、北京恩吉黑體節能公司等接觸、制定改造方案和實施，于2015年8月正式運行，經過1年多的觀察，運行效果良好。

1 實施原理及方案

（1）工作原理。加熱爐是軋鋼生產線的主要耗能設備，雖然鋼的年產量約60萬t，但每噸鋼的煤氣單耗達278.27 m3，為此利用加熱爐黑體技術擴大輻射傳熱的方式，解決爐溫不穩定、鋼坯受熱不均勻等問題。強化熱輻射技術的節能率超過10%，通過安裝的黑體不但使熱能有序、有方向、有目的加熱鋼坯，還能起到保護加熱爐爐襯，延長加熱爐使用壽命的效果。輻射傳熱是工件接受熱量的主要方式，爐襯又在輻射傳熱過程中占有重要地位，工件接受的熱輻射很大一部分直接來自爐襯。因此從輻射傳熱的原理出發，提高爐膛發射率、增大爐襯表面積以及對輻射的發射方向進行約束，以提高爐內的輻射傳熱效率。

（2）實現方式。熱輻射綜合強化傳熱節能技術，就是根據以上原理采用高新節能元件和熱輻射材料，達到強化爐內輻射傳熱的效果。由于加熱爐爐膛內的火焰發出的熱量并未全部直接傳遞到工件，需設置眾多的節能元件到爐膛內后，通過其高發射率、獨特的幾何結構等特性，以快速聚集那些散射的輻射能量，重新約束熱輻射的發射方向，縮短熱輻射傳播的路徑，使輻射熱量直接傳遞到鋼坯上，提高輻射傳熱效率，加快傳熱速度。根據輻射強度與溫度的四次方定律，使溫度越高其強化輻射效果越強。

2 具體應用

（1）強化熱輻射技術的技術保障和關鍵。在加熱爐爐頂按1 m2布置約50個節能元件，爐墻1 m2布置35～40個節能元件。工作步驟與要求：施工人員清理和修補爐膛內表面，在爐膛內襯（爐頂）作節能元件安裝基體，安裝熱節能元件，在爐頂設置節能元件，以燒結材料連接節能元件與爐襯，冷態時機械固定，烘爐后節能元件與爐襯燒結形成整體，用熱輻射材料進行強化處理爐膛內襯。

（2）通過對爐膛整體做輻射強化處理，增大爐襯輻射面積1倍以上，提高爐膛發射率，調節爐襯輻射方向，增加鋼坯有效輻射受熱，使煤氣消耗明顯降低。由于強化熱輻射技術的節能途徑獨特，在爐體熱分布上游強化加熱，開拓加熱爐節能空間。熱輻射由無序漫輻射變為定向輻射，達到強化傳熱效果，增加傳熱面積，減少熱損失，降低排煙溫度的目的。

（3）改造前后效果對比。①改造前后熱傳播方式對比：由于熱傳播方式的改進，爐溫均勻性和穩定性得到提高，鋼坯受熱均勻性得到改善；②強化熱輻射技術的效果比較：在熱送量基本相同的情況下，煤氣單耗明顯降低，每噸鋼的煤氣消耗降低約11.57 m3。

三高線加熱爐黑體技術實施1 a多以來，煤氣消耗明顯降低，實現了節能降耗、挖潛增效的目的，既有效降低了工序成本，又減少了廢氣生成量，對降低大氣環境污染起到了積極的作用。