加熱爐控溫技術(shù)影響因素分析及改進(jìn)

趙明博 胡江寧

東北特殊鋼集團(tuán)股份有限公司大連基地第二軋鋼廠 遼寧大連 116000

1 加熱爐的控制現(xiàn)狀

加熱爐燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)體現(xiàn)在強(qiáng)耦合性和滯后性兩個(gè)方面，加之參數(shù)之間存在互相干擾的情況，且燃燒系統(tǒng)還會受到外界因素的影響，從而導(dǎo)致加熱爐的燃燒效率并不理想。現(xiàn)階段軋鋼廠加熱爐采用的控制系統(tǒng)，一般都是以人為手動的方式對空煤配比系數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如果運(yùn)行工況出現(xiàn)變化，那么很難保證控制系統(tǒng)的響應(yīng)及時(shí)有效，偶爾會出現(xiàn)加熱爐尾冒黑煙的現(xiàn)象，不但影響燃燒效率，還會增大能耗。為有效解決這一問題，軋鋼廠可對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用[1]。

2 存在問題及影響因素分析

2.1 爐膛溫度場的均勻性

溫度場的不均勻性主要是由6點(diǎn)原因造成的。

2.1.1 各區(qū)溫升速率差異較大

有的區(qū)在執(zhí)行工藝后很快就能達(dá)到期望爐氣溫度，而有的區(qū)卻要延遲一段時(shí)間。

2.1.2 燒嘴燃燒不穩(wěn)定

對于性能要求較高的產(chǎn)品，燒嘴頻繁熄火會使加熱時(shí)長超出允許值，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，造成很大損失。

2.1.3 加熱爐長久失修

爐體因長期使用未進(jìn)行維護(hù)和大修檢查，部分爐體和內(nèi)腔密封巖棉燒損嚴(yán)重，再加上長期的熱脹冷縮及銹蝕等因素，造成靠近燒嘴燃燒口前端的內(nèi)腔爐壁透火，局部溫度過高；內(nèi)部軌道立柱底部、爐體熱漲接縫處及爐門邊框銜接處透風(fēng)，溫度降低較快。

2.1.4 爐壓控制不當(dāng)

設(shè)計(jì)時(shí)，工程師只是通過爐氣和鑄錠溫度來控制加熱爐整個(gè)加熱工藝過程，未考慮到爐壓變化對加熱系統(tǒng)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的影響，所以未安裝爐壓表，致使加熱爐加熱工藝控制系統(tǒng)存在缺陷，爐壓運(yùn)行情況處于不可控狀態(tài)，爐壓與排煙蝶閥的關(guān)系也無法控制。

2.2 燃燒爐熱效率

除以上幾個(gè)因素外，加熱爐的熱效率也同樣影響產(chǎn)品的性能質(zhì)量、溫度場分布和能源消耗。影響熱效率的主要因素是排煙溫度控制、爐膛溫度控制和煙氣氧含量控制。具體分析如下。

2.2.1 排煙溫度控制

排煙熱損失是加熱爐的主要熱損失之一，主要取決于排煙溫度和排煙容積。排煙溫度高，煙氣帶走的熱量多，熱損失就會增大，熱效率降低，燃料消耗相應(yīng)增大。

2.2.2 爐膛溫度控制

爐膛溫度是加熱爐的重要工藝操作指標(biāo)，也是保證加熱爐長期安全運(yùn)行的指標(biāo)之一。該溫度是指煙氣離開燃燒室的溫度，代表爐膛內(nèi)的煙氣溫度。依靠安裝在爐膛內(nèi)的多點(diǎn)熱電偶，測量并控制爐膛溫度。

2.2.3 煙氣氧含量控制

煙氣氧含量的高低直接影響到加熱爐的熱效率及安全平穩(wěn)的運(yùn)行。當(dāng)煙氣氧含量高時(shí)，熱效率降低，使得鑄錠表面易被氧化，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量性能；當(dāng)煙氣氧含量低時(shí)，易造成不完全燃燒。

3 加熱爐控溫技術(shù)的改進(jìn)措施

3.1 安裝余熱回收裝置

加熱爐在燃燒之后常常會有大量煙氣，煙氣也會帶走一定的余熱，一旦排放到空氣中，就會損失燃料的熱能，并污染空氣。為提高加熱效率，有必要對煙氣中的余熱進(jìn)行回收利用。在加熱爐增加余熱回收裝置是將燃燒的氣體經(jīng)該導(dǎo)熱筒加熱后進(jìn)入燒火間，使空氣和燃料通過余熱對其進(jìn)行預(yù)熱，以此改善優(yōu)化加熱爐的燃燒條件，減少排煙熱損失，降低加熱爐的排煙溫度，從而增強(qiáng)燃燒效果，減少燃料的浪費(fèi)，提高加熱爐系統(tǒng)效率[2]。

3.2 針對燃燒器調(diào)風(fēng)板開度偏大或偏小

燃燒器調(diào)風(fēng)板開度是通過觀察爐膛、火焰、排煙顏色等因素來控制的。如果火焰狹長無力，且火焰呈黃色、排煙顏色發(fā)濃，則可證明空氣的含量不足，表示燃料沒有充分燃燒，此時(shí)需調(diào)大閥門，增加空氣的進(jìn)氣量；如果火焰較短，火焰顏色發(fā)紫，則可證明空氣的進(jìn)氣量過高，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小閥門，減少空氣的進(jìn)氣量。總之就要將燃料和空氣的進(jìn)氣量調(diào)到比較合理的配比，使得燃料得到充分的燃燒，達(dá)到提高加熱爐熱效率的目的。

3.3 優(yōu)化材料

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)在進(jìn)行燃料選擇的時(shí)候經(jīng)常會在常減壓裝置當(dāng)中使用催化油漿，但在催化油漿當(dāng)中包含很多的裂化催化劑顆粒，在其進(jìn)行燃燒之后會產(chǎn)生較多的固體顆粒殘留，停留在加熱爐爐膛以及其爐管的表面，同時(shí)更多的固體顆粒會進(jìn)到空氣預(yù)熱器當(dāng)中。使用清灰劑固然會產(chǎn)生一些效果，但卻無法對空氣預(yù)熱器當(dāng)中的清理工作發(fā)揮更多的實(shí)效，再加上一些單位使用蒸汽吹灰系統(tǒng)，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器當(dāng)中的固體顆粒形成硬垢，對翅片進(jìn)行堵塞難以清理，使空氣預(yù)熱器在進(jìn)行排煙的時(shí)候會急速升溫。針對以上情況，應(yīng)采用切除空氣預(yù)熱器低溫段的方法進(jìn)行處理，接著通過使用高壓消防水來進(jìn)行沖洗再行使用。同時(shí)為降低催化油漿的使用危害，可選用催化柴油，對余熱回收系統(tǒng)的清洗工作進(jìn)行最大程度上的簡化。

3.4 加強(qiáng)煙氣余熱回收

通常，常減壓裝置的余熱回收系統(tǒng)的組成會主要分為高溫段和低溫段的兩部分空氣預(yù)熱器，在高溫段部分主要使用工質(zhì)高效傳熱元件，在低溫段部分主要使用雙向板翅空氣預(yù)熱器。為能對露點(diǎn)腐蝕的現(xiàn)象進(jìn)行有效緩解，同時(shí)減輕翅片堵塞的情況，應(yīng)當(dāng)對排煙溫度進(jìn)行控制，使其保持在130℃，并在燃料油的選用方面使用催化柴油，使低溫段空氣預(yù)熱器的使用一直保持在正常狀態(tài)。

余熱回收系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中會對加熱爐的能耗進(jìn)行有效降低，但在煙氣露點(diǎn)腐蝕的情況之下會對這種能耗降低的情況進(jìn)行一些限制，在這種情況之下排煙溫度會保持在130℃左右，這種現(xiàn)象會使低溫?zé)崂速M(fèi)。在煉油技術(shù)得到不斷發(fā)展的情況之下，余熱回收系統(tǒng)當(dāng)中逐漸使用到了冷凝技術(shù)來對低溫?zé)徇M(jìn)行回收，通過對煙氣當(dāng)中的水蒸氣的氣化潛熱進(jìn)行回收，來達(dá)到提高加熱爐熱效率的目的[3]。

4 結(jié)語

通過減少加熱爐熱損失，合理優(yōu)化控制排煙溫度、爐膛溫度、煙氣含氧量，做好爐體密封、燃燒器的操作與維護(hù)等措施來提高加熱爐熱效率，使各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)趨向良好。