蓄热式燃烧技术在合金钢加热炉的应.doc

节能降耗技术在蓄热式加热炉中的应用与研究 1、前言 莱钢特殊钢小型成材车间原加热炉是推钢两段式无水冷滑轨燃煤气加热炉，以焦炉煤气作为燃料，采用平焰式炉顶烧嘴，炉底面积18.3×2.4=44m2。设计最高产量15t/h,加热原料主要是：602～752×2000mm方坯。加热钢种有碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、合金工具钢等。随着车间的半连轧改造，产能不断增加，现加热能力已严重不足，直接制约了生产。加热质量也需进一步提高。为此，2001年 月，加热炉易地改造为单蓄热式加热炉，采用高温空气燃烧技术对加热炉进行了节能技术改造，可直接加热150×180mm连铸坯，由二火成材变为一火成材。 确定蓄热方式 对于采用单蓄热方式还是双蓄热方式，主要从合金钢加热工艺的特殊性和从生产运行的特性来考虑。 从合金钢加热工艺的特殊性分析，合金钢要求低温慢速加热和高温快速加热相结合，这样就要求有充足的低温段（小于700℃），采用单蓄热方式，留设一部分预热段，可利用1/3的排放烟气进行钢坯的预热，形成一部分温度梯度，若采用双蓄热加热方式，加热炉各段都要布置烧嘴，低温段的蓄热式烧嘴易造成在不稳定燃烧区工作。 从生产运行的特性来看是满负荷运行率较低（60%左右），规格品种多、批量小；轴承钢连铸坯要求高温加热扩散等工艺。大多数工况都是在中低负荷运行。双蓄热加热炉，在混合煤气蓄热运行中，每换向一次（烧嘴式蓄热换向为每1～2分钟一次）就有4～6 m3的煤气损失，在此情况下，双蓄热加热炉低负荷运行和蓄热高热值煤气的节能效果就会降低。 针对我厂生产和使用混合煤气的实际情况，决定采用烧嘴式单蓄热加热炉。 3 技术方案 加热炉异地改造后为侧出料推钢单蓄热式三段连续加热炉。主要数据如下： ①加热能力：最大45t/h。 ②有效炉底强度：600Kg/m2·h。 ③有效炉底尺寸：3.248×25.218＝82m2。 ④预热空气温度：900-1050℃。 ⑤排烟温度：引风机排烟≤150℃，烟囱排烟≤900℃。 ⑥加热钢种：碳结钢;合金钢;轴承钢;弹簧钢;碳工钢;合工钢。 ⑦加热温度：1050～1200 ℃。 滑轨采用汽化冷却方式，两根Φ121×20mm纵水管及带有T型水管支撑的8根Φ133×20mm单横水管，为了消除金属滑轨黑印的影响，除采用高70mm的耐热滑块（Cr25Ni20）外，还设有2.5m多长的实炉底均热段。燃烧产生的烟气一部分由炉尾排出进入地下烟道,最后由烟囱排放；另一部分经蓄热体被抽引到金属烟筒排放,加热炉结构如图一 所示。 图一 小型单蓄热式加热炉结构简图 3.1 耐火材料设计、施工与烘炉 炉体炉墙结构为：308mm高铝质低水泥浇注料+232mm轻质保温砖+80硬硅酸钙绝热板+6mm钢板；吊挂顶炉顶结构为：230mm高铝质低水泥浇注料+120mm轻质浇注料；炉底为：100mm镁砂+272mm一级粘土耐火砖+272mm轻质粘土砖。为了保证烘炉的质量，首先制定了12天的烘炉曲线，为保证低温（≤400℃）烘烤均匀的效果，制作了临时的烘炉煤气管道和炉底烘烤管，400℃以上时，投入点火烧嘴进行烘炉。 3.2 供热布置与蓄热烧嘴 炉子共设26 个蓄热空气式烧嘴，烧嘴的供热布置：均热段2个左右各一；前加热段12个上下左右对称布置每侧6个；后加热段12个上下左右对称布置每侧6个，每个蓄热烧嘴额定单蓄热空气能力为1000m3/h，冷风通过蓄热式烧嘴中的蓄热体加热后供入炉内,煤气从旁边的金属通道中供给，煤气和风分别喷出在炉内混合燃烧，这样分布使被加热金属的表面易形成可燃物浓度高，残氧浓度低的气氛，从而减少了氧化烧损。 烧嘴蓄热室内充填陶瓷质球状蓄热体(φ18±1mm)。由于蓄热体具有很大的比表面积(175m2/m3)，故传热速度快，蓄热、放热效率高。每个蓄热烧嘴设有检修孔，可以对小球进行检查和更换。更换后的小球可以通过筛选去除氧化铁皮及灰尘，重新使用。 3.3 换向系统 采用蓄热式燃烧必须有一套可靠的换向系统，小型车间加热炉采用2套HRC-V-500换向阀，分别用于均热段、加热段的空气和烟气的集中换向，该系统以压缩氮气为动力，工作可靠，寿命长，系统带有完善的PLC程序控制功能，具有定时换向、超温强迫换向功能；具有煤气换向延时与风同步和煤气双向同喷功能；还具有烟气温度高、设备故障指示及自保护等功能以及煤气安全连锁功能，保证了炉子可靠、安全地运行。 4 应用效果 4.1热利用率高，节能效果显著,吨钢煤气消耗下降10%～15%。 4.2燃烧方式改变，燃烧稳定且温度均匀。由于空气预热温度很高，燃气的氧化放热反应变得易于进行（燃烧速度加快），高预热温度保证了燃气在进入炉膛内就稳定燃烧。整个炉膛内温度更加均匀。 4.3降低污染排放。该技术采用空气和燃气通过各自的喷