蓄熱式軋鋼加熱爐應(yīng)用分析及優(yōu)化措施

趙令玉 張虎勝 陳俊杰 王國(guó)梁 孟祥威

0 前言

節(jié)能和加熱質(zhì)量是軋鋼加熱爐的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，節(jié)能即減少煤氣消耗、減少散熱損失，降低噸鋼能耗；加熱質(zhì)量包含坯料加熱溫度均勻性、加熱溫度達(dá)標(biāo)率及氧化燒損率等，加熱質(zhì)量好壞關(guān)系到軋制能否順利進(jìn)行以及產(chǎn)品組織性能的均勻性[1]。加熱爐是軋鋼車間的重要熱工設(shè)備，也是軋鋼工序的能耗大戶，加熱爐的技術(shù)水平高低直接關(guān)系到軋鋼生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，因此鋼鐵企業(yè)對(duì)新上軋鋼加熱爐均選擇設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、能耗低、加熱質(zhì)量好的加熱設(shè)備。

高溫蓄熱式燃燒技術(shù)作為一項(xiàng)卓有成效的節(jié)能和利用低熱值煤氣新技術(shù)，近年來在冶金行業(yè)及其他行業(yè)逐步推廣使用。國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)率先采用蓄熱式燃燒技術(shù)的是一批中小型企業(yè)，其主要原因是采用這項(xiàng)技術(shù)后可以使用低熱值的高爐煤氣加熱鋼坯，為許多高熱值氣體燃料不足的企業(yè)解決了生產(chǎn)急需問題。該技術(shù)能夠?qū)⑷剂虾涂諝忸A(yù)熱到1 000 ℃以上，排煙溫度降低至150℃以下，可以最大限度地回收煙氣顯熱以達(dá)到提高熱能利用率的目的，具有燃耗低、節(jié)能、爐溫均勻、加熱質(zhì)量好、廢氣排放少等優(yōu)點(diǎn)。軋鋼加熱爐熱效率普遍偏低，在未被利用的能量當(dāng)中，爐體散熱損失占50% 以上[2]。與采用換熱器的常規(guī)換熱加熱爐相比，采用蓄熱式燃燒技術(shù)的加熱爐，其節(jié)能效果一般在20%～30%。因此，蓄熱式燃燒技術(shù)成為近年來軋鋼加熱爐改造和新建的主要發(fā)展方向。

1 存在的問題

隨著蓄熱式軋鋼加熱爐推廣應(yīng)用的逐漸深入，科研人員和工廠工程技術(shù)人員對(duì)蓄熱式燃燒技術(shù)的研究和了解也逐步深入。在蓄熱式軋鋼加熱爐的應(yīng)用過程中人們逐漸認(rèn)識(shí)到其不足之處，如新建蓄熱式加熱爐造價(jià)高，蓄熱體容易堵塞，爐膛壓力高、波動(dòng)大、不易調(diào)節(jié)，存在交叉污染，設(shè)備及管道多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修維護(hù)費(fèi)用高等。因此，有一種蓄熱式軋鋼加熱爐節(jié)能不節(jié)錢的觀點(diǎn)，其推廣應(yīng)用也就遇到了新問題。

蓄熱式軋鋼加熱爐由于應(yīng)用時(shí)間較短，在應(yīng)用中存在一些問題也是難免的。首先，蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用于軋鋼加熱爐的最大貢獻(xiàn)就是提高了高爐煤氣的理論燃燒溫度，使熱值很低的高爐煤氣加熱鋼坯成為現(xiàn)實(shí)，從而避免了對(duì)高爐煤氣的大量放散，節(jié)約了大量資源。因此，蓄熱式燃燒技術(shù)具有良好的優(yōu)點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。目前，一種觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)于有充足高熱值煤氣的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，采用此技術(shù)得不償失，也就是所謂的蓄熱式軋鋼加熱爐存在較多問題、節(jié)能不節(jié)錢，認(rèn)為蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)退出以較高熱值（熱值大于2000Kcal）煤氣為燃料的加熱爐，代之以原來的常規(guī)加熱爐。

2 解決措施

要使蓄熱式軋鋼加熱爐的應(yīng)用更加廣泛深入，從根本上充分發(fā)揮其長(zhǎng)處、抑制降低其缺點(diǎn)才是根本出路。具體措施就是從細(xì)節(jié)上優(yōu)化對(duì)蓄熱式加熱爐的設(shè)計(jì)，科學(xué)使用、維護(hù)，從而降低蓄熱式軋鋼加熱爐新建或改造的投資費(fèi)用，降低其檢修維護(hù)費(fèi)用，充分發(fā)揮出其節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)。蓄熱式軋鋼加熱爐在設(shè)計(jì)或改造、應(yīng)用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

2.1 采用蓄熱燒嘴式加熱爐

設(shè)計(jì)中盡可能采用蓄熱燒嘴式加熱爐，不采用內(nèi)置式或外置式蓄熱加熱爐。因?yàn)樾顭釤焓郊訜釥t具有不易泄漏、施工簡(jiǎn)單、維修方便、占用空間小、操作控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。而內(nèi)置式蓄熱加熱爐有容易泄漏、施工復(fù)雜、不易維修、故障點(diǎn)多的缺點(diǎn)，外置式則有體積龐大、占用空間大、管道復(fù)雜等缺點(diǎn)。

2.2 加熱爐的爐膛分段要合理

大型蓄熱式軋鋼加熱爐的爐膛分段不宜過少，每段不宜過長(zhǎng)，否則不利于爐溫控制和鋼坯加熱質(zhì)量。根據(jù)各鋼廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于均采用分段集中換向方式的同規(guī)格兩臺(tái)蓄熱式加熱爐，一臺(tái)采用四段式加熱制度設(shè)計(jì)，一臺(tái)采用三段式加熱制度設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中，采用四段式加熱設(shè)計(jì)的加熱爐爐溫及爐膛壓力更容易調(diào)節(jié)控制、鋼坯加熱質(zhì)量更好。

2.3 換向閥及管道設(shè)計(jì)

換向閥（尤其是四通換向閥）應(yīng)具有良好的嚴(yán)密性，這對(duì)于減少因換向閥密封不嚴(yán)密而帶來的交叉污染極為重要，同時(shí)對(duì)于減少事故、減少環(huán)境污染也極為重要。換向閥的安裝位置也是減少交叉污染的很重要的一點(diǎn)，換向閥后管道布置要合理，設(shè)計(jì)或改造中應(yīng)盡可能使換向閥之后到蓄熱式燒嘴之間的煤氣或空氣（同時(shí)也是煙氣）管道的長(zhǎng)度盡可能短、容積盡可能小，因?yàn)榇颂幑艿赖娜莘e與交叉污染量是成正比例的。同時(shí)此處容積的大小也決定著爐子空燒狀態(tài)存在時(shí)間的長(zhǎng)短，這也影響著爐子加熱能力的發(fā)揮。再者，加熱爐的各個(gè)分段控制四通換向閥所匹配的左右兩側(cè)管道的長(zhǎng)度和容積應(yīng)盡可能相等，防止出現(xiàn)左右兩側(cè)管道的長(zhǎng)度和容積相差過大而產(chǎn)生偏流的問題，這樣可以使雙排料加熱爐的爐膛溫度更易于控制，可使加熱出的任意一塊鋼坯的溫度更趨于均勻。

2.4 降低蓄熱式加熱爐的“空燒”時(shí)間

降低蓄熱式加熱爐的“空燒”時(shí)間。蓄熱式加熱爐在使用中，由于換向閥需要換向，煤氣快速切斷閥也需要相應(yīng)啟閉，這些閥門的動(dòng)作都需要時(shí)間。在其動(dòng)作時(shí)，沒有燃料流入爐膛內(nèi)，此時(shí)的加熱爐處于沒有燃料的“空燒”狀態(tài)。因此，換向閥、煤氣快速切斷閥的動(dòng)作時(shí)間也應(yīng)盡可能縮短，這樣可以有效縮短爐子的“空燒”時(shí)間，提高爐子的加熱能力和鋼坯的加熱質(zhì)量。

2.5 氧化鋯殘氧分析儀設(shè)置

氧化鋯殘氧分析儀的檢測(cè)點(diǎn)不宜設(shè)置在排煙管道上，應(yīng)設(shè)置在爐膛內(nèi)某點(diǎn)，這樣測(cè)得的數(shù)據(jù)更有真實(shí)性。如果安裝在排煙管道上，由于四通換向閥均存在不同程度的內(nèi)泄漏，容易造成檢測(cè)到的殘氧含量不準(zhǔn)確，造成加熱工對(duì)燃燒控制的盲目性，造成爐子的燃耗高，鋼坯的加熱質(zhì)量變差。

2.6 加熱爐的操作使用與科學(xué)維修

加強(qiáng)蓄熱式加熱爐的操作使用管理和科學(xué)維修管理，有效延長(zhǎng)蓄熱式軋鋼加熱爐的使用周期，從而降低維修費(fèi)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)能源危機(jī)問題日益突出和政府對(duì)節(jié)能降耗、淘汰落后產(chǎn)能工作的重視，軋鋼加熱爐節(jié)能降本工作已引起了廣大學(xué)者的關(guān)注[3]。在蓄熱式軋鋼加熱爐的設(shè)計(jì)、改造、使用中注意到上述幾點(diǎn)，即可以進(jìn)一步發(fā)揮蓄熱式軋鋼加熱爐的優(yōu)勢(shì)，又可以使蓄熱式軋鋼加熱爐做到即節(jié)能又節(jié)約資金。