探討軋鋼加熱爐節(jié)能及降低氧化燒損的途徑

姚海濤，魏福順

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063200）

軋鋼加熱爐既具有熱慣性又具有熱滯后性，頻繁調整能耗對設備使用壽命、產(chǎn)品質量都有一定的影響，合理地組織批量生產(chǎn)可以起到很好的節(jié)能降耗效果。加熱爐在軋鋼企業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)核心位置，節(jié)能、降氧化燒損空間大，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益意義重大。

1 軋鋼加熱爐的基本概述

1.1 軋鋼加熱爐的基本設計原則

在設計軋鋼加熱爐時，應根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需求和基本生產(chǎn)條件來確定加熱爐的結構，常考慮的有投資規(guī)劃、所需加熱的鋼材種類和規(guī)格、燃料種類、加熱溫度、加熱爐工作效率和產(chǎn)量、能耗等[1-3]。

1.2 降低加熱爐耗能的關鍵點

在采取軋鋼加熱爐節(jié)能措施時，首先應確保鋼坯出爐溫度達到加工要求，如果無法滿足生產(chǎn)要求和產(chǎn)量，盲目減少煤氣用量是沒有意義的，當生產(chǎn)量達到最優(yōu)范圍后，煤氣使用量將明顯優(yōu)于未經(jīng)控制的能耗。當軋鋼加熱爐達到最大產(chǎn)能時，適當縮短鋼坯的“過燒時間”，可以有效地減少加熱鋼坯的煤氣使用量。對于不同的加熱爐，受到爐況影響，燒損鋼坯的程度也存在一定的差異，需要結合具體情況采取科學合理的過程控制系統(tǒng)，有效降低加熱爐的燒損量，根據(jù)實踐和計算可以看出，具有良好過程控制系統(tǒng)的加熱爐燒損可降低至少0.5%，對于年產(chǎn)量較大的加熱爐，累計減少的燒損量是很大的。

2 實現(xiàn)軋鋼加熱爐節(jié)能的有效措施

2.1 優(yōu)化加熱爐的內部設計結構

從企業(yè)的角度出發(fā)，軋鋼加熱爐內部結構受企業(yè)使用的主要燃氣種類影響，對使用單一低值煤氣的公司而言，當所需加熱的鋼種數(shù)量和種類都很高時，要想實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，可以考慮使用空氣和煤氣雙蓄熱型加熱爐。而對于單純使用高熱值煤氣的公司而言，要想實現(xiàn)高產(chǎn)量、高穩(wěn)定性的目標，選擇常規(guī)換熱型加熱爐更為合適。實際上，企業(yè)選擇軋鋼加熱爐的標準并不固定，很多企業(yè)可以選擇使用的煤氣種類較為齊全，在確定加熱爐類型時的選擇很多，企業(yè)不僅要結合現(xiàn)階段生產(chǎn)情況選擇加熱爐，還應充分考慮企業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃，為企業(yè)留出發(fā)展空間，無論企業(yè)最終如何選擇加熱爐，都必須確保鋼坯加熱質量，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，這樣設計的加熱爐才更具科學性。

2.2 提高加熱爐裝備水平

軋鋼加熱爐裝備水平直接關系到加熱爐的節(jié)能效果和鋼坯加熱質量，通常，不同企業(yè)的加熱爐裝備需求和標準有所不同，導致加熱爐裝備水平存在一定差異性，對于生產(chǎn)企業(yè)來講，在裝備加熱爐時應從以下幾個方面入手：①根據(jù)該行業(yè)的發(fā)展，立足企業(yè)長久發(fā)展，優(yōu)選出符合企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展情況的軋鋼加熱爐，隨著加熱爐的不斷升級改進，智能化的新型加熱爐能夠有效提高軋鋼加熱質量；②在裝備加熱爐時應注意采用科學的裝備操作方法，往往手工機械操作很難達到良好的節(jié)能效果和穩(wěn)定的加熱質量，這就要求相關技術人員充分了解裝備功能，企業(yè)要加強操作崗位人員的培訓力度，細化管理內容，將各項工作做到極致。

2.3 科學地管控空氣系數(shù)

軋鋼加熱爐類型不同使用的燃料也不同，既有單一燃料型，也有混合燃料型，在提高軋鋼加熱爐燃燒效果方面，很多企業(yè)陸續(xù)使用最佳空燃比控制技術，針對加熱爐燃氣熱值的改變情況，及時調控空氣和煤氣流量比例，從而充分燃燒爐內煤氣，實現(xiàn)最小空氣系數(shù)效果。當生產(chǎn)企業(yè)選擇這種管控技術時，應配合煤氣熱值儀等，如果企業(yè)不具備相關條件，可以考慮采取周期性尋優(yōu)方式，將時間段固定，提供一定煤氣流量，在這種情況下控制不同的空氣量，探究出最該爐溫時空氣和燃料比例，該數(shù)值則是這一時間段內最佳的空氣燃料比，需要注意的是，這個周期長短取決于燃氣熱值波動的時間范圍。

2.4 采用連鑄坯熱送熱裝工藝技術

連鑄坯熱送熱裝可以分為直接裝爐軋制和熱送裝爐軋制兩種類型，利用連鑄坯發(fā)出的物理熱，配合適當?shù)纳a(chǎn)管控措施，將連鑄工序巧妙地融入到軋制工序中，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。從技術管理的層面調控，嚴格把控其他方面，例如：在煉鋼和熱軋間的銜接和工藝控制方面進行有效把控，實現(xiàn)連續(xù)、批量的生產(chǎn)。

2.5 制定科學的操作流程，加強點檢、維修和維護力度

作為企業(yè)生產(chǎn)操作的一線人員，熟悉加熱爐操作流程，掌握加熱爐和附屬設備的工作原理，制定科學的烘爐和停爐流程。對于加熱爐管理崗位的人員應強化監(jiān)督意識，監(jiān)督操作人員工作過程，加強設備信息檢查，嚴格并及時審查操作流程中的弊端和漏洞，以便及時、適當?shù)卣{整加熱爐的供熱負荷。加熱爐點檢、維修、維護工作能夠確保加熱爐處于良好的運行狀態(tài)，在進行日常工作時要做好相關記錄，當設備出現(xiàn)故障時能夠及時查處故障原因，并追究相關工作人員責任，從而提高各崗位人員的工作責任感。

2.6 采用人工智能操控系統(tǒng)

當今社會智能化信息技術發(fā)展迅速，智能化操控推動了各行各業(yè)的發(fā)展，人工智能化操控系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化控制，從結構層面來看，該系統(tǒng)分為推理機、知識庫等模塊，其中最關鍵的部分是知識庫，系統(tǒng)根據(jù)加熱原料、鋼種、規(guī)格等生產(chǎn)加工條件，從而對不同的加熱趨勢做出自動預測，形成并顯示爐溫和升溫曲線，隨后引導基礎的自動化系統(tǒng)完成相應的操作。

3 降低軋鋼加熱爐氧化燒損的有效措施

3.1 提高加熱爐的自動化水平

提高設備的自動化水平使降低軋鋼加熱爐氧化燒損的有效途徑之一，可以從這幾個方面入手：①軋鋼加熱爐的保溫層影響加熱爐的散熱效率，選擇優(yōu)質的保溫層可以減少散熱量，從而起到保護加熱爐內部結構的作用，在軋鋼加熱爐內增加保溫層，將保溫材料綁扎到加熱爐的風管道，能夠有效減少氧化燒損；②軋鋼加熱爐的氧化燒損容易損壞加熱爐的爐體，所以，在設計加熱爐時應選擇耐火性和可塑性較強的爐體材料，可以避免生產(chǎn)過程中加熱爐急冷急熱帶來的影響，選用氣流速度快的塑料，焊接錨固設備立柱，提高加熱爐的抗氧化燒損性能；③在生產(chǎn)過程中，設備操作人員應做好爐溫控制，常規(guī)的軋鋼加熱爐內部溫度不能超過620℃，從而避免出現(xiàn)氧化燒損問題。

3.2 擴大蓄熱式燃燒技術的應用

蓄熱式燃燒技術是一種在高溫低氧環(huán)境下燃燒軋鋼加熱爐內燃料的生產(chǎn)技術，這項技術可以有效降低加熱爐氧化燒損影響，從而實現(xiàn)節(jié)能降損。

蓄熱式燃燒采用了大空間擴散燃燒取代靜態(tài)火焰局部高溫燃燒，使加熱爐均勻地燃燒，爐溫更加穩(wěn)定，避免溫度集中導致的氧化損害，同時消除了局部高溫導致的空氣系數(shù)過剩，減少廢棄物的排放量，提高加熱質量；以低熱值煤氣作為燃料的蓄熱式燃燒技術不僅減少加熱爐氧化燒損程度和面積，還減少了煤氣使用量，有效節(jié)約企業(yè)燃料成本。

4 結語

軋鋼加熱爐的節(jié)能降耗空間大，其中蓄熱式加熱爐最為顯著，可以有效降低軋鋼系統(tǒng)能耗。降低加熱爐能耗可以從降低熱損耗、引入先進技術、改良設備等方面努力，提高加熱爐的加熱質量和加熱效率，降低能耗量和減少廢棄物排放量是目前鋼鐵企業(yè)發(fā)展的主要目標，而這個過程較為系統(tǒng)，只有從設計、管理、操作等多層面著手，才能提高加熱爐的節(jié)能效果，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。