加热炉节能技术

国内轧钢加热炉吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费，在国家节能减排的政策下，要搞好加热炉节能工作，提高炉子热效率，以降低轧钢生产成本。    
    能源的竞争是钢铁工业正在面临的挑战，降低能源消耗、建立环境友好的钢铁企业已经成为钢铁工业可持续发展的一个重要方面，也是钢铁工业利润增长的一个重要的基础工作。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中也提出，“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗要比“十五”期末降低20%左右，重点抓好冶金、建材、化工、电力等行业的节能降耗工作。
     轧钢加热炉的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75至80%。中国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方法之一。
     合理的炉型结构    
    炉型结构是加热炉节能与否的先天性条件，因此在加热炉新建时应该尽量考虑到加热炉节能的需要。炉型结构的新建或改造，要使燃料燃烧尽可能多的在炉膛内发生，减少出炉膛的烟气热损失；要尽可能多的江烟气余热回收到炉膛中来，提高炉子的燃料利用系数；尽量的减少炉膛各项固定热损失，提高炉子热效率。    
    （1）采用步进式炉型。步进式加热炉的实践表明，它与传统推钢式加热炉相比有很多优点：由于钢坯之间留有间隙，因此钢坯四面受热，加热质量好、钢材加热温度均匀；加热速度快，钢坯在炉内停留时间短，有利于降低钢坯的氧化烧损，有利于易脱碳钢种对脱碳层深度的控制；操作灵活，可前进、后退或踏步，可改变装料间距，控制炉子产量；生产能力大，炉子不受钢坯厚度和形状控制，不会拱炉；便于连铸坯热装料的生产协调。
（2）适当增加炉体长度。炉体长度是由总加热能力决定的，但是为了降低燃耗。提高炉子热利用率，可以适当增加炉体长度。炉体短，高温的烟气将不能得到充分的利用，废气就要带走大量的热能从烟道跑掉。因此适当延长露体可以使炉底强度降低，提高热效率。在一定的加热条件下，炉床负荷越高，热效率越低，燃料单耗越高。反之，随炉床负荷降低，废气带走的热损失将显著减少。如其它条件不变时适当延长炉体，虽然因炉底水管及炉体砌体的增加会使这部分热损失有所增加，但远远小于节约的燃料量。    
    一般而言，炉子每延长1米，可使钢坯温度上升25至30摄氏度，排烟温度下降约30摄氏度，单位热耗减少1.5至1.8。增加炉体长度主要是延长预热段的长度，降低排烟温度。国内一些企业按照预热段长度为全炉有效长度的45至50%，适当调整了预热段。取得了明显的节能效果。    
    （3）减少炉膛空间。炉膛各段高度与长度对炉内的传热有很大的影响，直接影响着炉子的加热和燃料的利用，在考虑炉膛高度时，既要保证燃料的充分燃烧，又要使炉气充满炉膛。    
    （4）炉内隔墙。炉内隔墙可以起到稳定炉压、控制炉气流动、控制炉温、减少烟气外溢、降低排烟温度和减少炉头吸冷等作用。因此，根据实际情况在炉头、炉尾及各段之间增加隔墙，对炉子节能降耗有明显的效果。    
    减少炉膛热损失    
    炉膛热损失主要包括水冷、炉门辐射、逸气、炉衬散热等热量损失。减少这部分热量可以大幅度降低单耗。     #p#分页标题#e#
    1.减少炉底管的热损失    
    （1）炉底管的绝热包扎。为消除加热炉水管黑印。减少热损失，提高加热质量及产品质量，降低燃料消耗，加热炉普遍采用了炉底管绝热包扎技术。水冷热损失一般占加热炉总热收入的10%左右，这部分热量损失主要是由炉底纵横水管及炉用水冷部件造成的。为了减少这部分热量损失就要加强冷却水管的隔热，可将原炉底纵横水管的单层绝热包扎改为两种材料的双层包扎，可显著降低水冷带走的热量损失。国内轧钢加热炉的炉底管及水冷滑轨绝热包扎方法有耐火塑料包扎，陶瓷纤维包扎、硅铝耐火纤维毡包扎及其它一些不定型耐火纤维预制件和耐火浇注料包扎等。
（2）最低管底比。中国轧钢加热炉的管底比普遍较大，为尽量降低管底比，现在所采用的方法主要有：增大横水管间距，在纵水管强度允许范围内，减少横水管根数，增大间距；改变纵横水管支撑结构，采用无水冷纵管及T型横管支撑。这样可以减少冷却水带走的热量，使管底比降低，改善了金属的加热质量。    
    （3）特种滑轨的应用。近年来，无水冷滑轨、热滑轨、金属半热滑轨等新技术逐渐被采用，加热钢坯的质量得到了明显的改善，能耗也得到了降低。    
    2.加强炉体的绝热，减少炉体的散热和蓄热    
    炉内均热段和加热段炉顶粘贴多晶莫来耐火纤维毡，炉墙外增加了护炉钢板，这样既减少了炉衬蓄热又减少了散热。由于炉体的表面积都比较大，一般小时产量为60吨/小时的连续加热炉，炉墙的散热表面积一般为300至400立方米。
    3.减少孔洞的逸气和辐射    
    在炉子上，除了必要的开孔外，应尽可能的减少孔洞的设置，以减少辐射和逸气量造成的热损失。用红外线照相发现，如果喷出的气体温度达700摄氏度以上时，则每减少1平方米的开孔面积每小时可节约11乘104千焦/小时的热量。    
    烟气余热的回收利用    
    造成大量热损失的主要原因还有烟道系统热损失及换热器换热效率不高。    
    （1）烟气系统改造。现在仍有相当部分加热炉采用地下排烟和地下砖烟道，烟气经由埋设在地下或半地下的砖砌烟道至烟囱派出。这样的排烟，易使烟气从炉尾装料门大量冒出散于大气，其热损失占总烟气派热量的15至30%。加之，烟道吸冷风和地下水常渗入，使烟气量和烟温在到达换热器之前已经损失十分严重，影响换热器的使用效果。为了利用好烟气余热，须对烟道系统进行改造，尽可能缩短换热器前的烟道。同时要有严密的操作炉门和庄出料炉门及灵活的烟道闸门，注重烟道的严密性，这样可使换热器前的烟气热量保存率不低于90至95%，以利于余热的充分回收。
（2）换热器的应用及选择。换热器是回收烟气余热的一种高效节能设备。轧钢加热炉采用烟气余热换热器，可将烟气中余热的60至70%进行回收利用，缩短加热时间，节约燃料消耗20至30%，提高炉子产量15至30%。换热器种类很多，除已淘汰的老式陶土换热器外，就近十年来发展起来的新型金属换热器而言，有片状管式换热器、管状插入件式换热器、喷流换热器等。    
    换热器的合理选择
     燃烧器作为加热装置，越来越得到人们的重视，燃烧器的技术进步也飞速发展，应用比较广泛，加热质量和节能效果比较好的燃烧器主要有以下几种：    
    （1）燃煤器高速烧嘴。高速烧嘴具有使炉内温度均匀，快速提高炉温及坯料加热速度等优点。同时，由于该烧嘴具有很高的燃烧调节比，可使喷出的气流温度在200至1,700摄氏度范围内调节，故其应用范围广泛。缺点是噪音大、炉衬寿命短。 #p#分页标题#e#
    （2）煤气亚高速烧嘴。煤气亚高速烧嘴是为了适应现代化连续加热对大能量、宽炉型、高丰文、长火焰的要求，于上世纪80年代初研制出的一种节能低NOx新型烧嘴，它特别适合与平焰烧嘴配套使用，用于下加热。其主要特点是适应高丰文、全热风的要求，风温可达800摄氏度；烧嘴能量大，使用范围广；结构简单，维护检修方便；调节范围大，其调节比可达1:10，火焰喷出速度高，噪音低，炉气搅拌作用强，炉温均匀。    
    （3）平焰烧嘴。平焰烧嘴具有炉子升温快、加热均匀，降低炉膛高度、减少氧化烧损、降低燃料消耗等优点。同时它还能改善炉压分不，减少出料口吸冷风，消除装料口冒火现象。    
    （4）辐射管烧嘴和蓄热式烧嘴。辐射管烧嘴具有加热均匀，不污染钢坯等优点，但是一般加热温度低、多用于热处理炉。蓄热式烧嘴是近年来兴起的一种节能型烧嘴，它利用一对燃烧器之间的相互蓄热达到提高空气温度、降低排烟温度、低氧高效燃烧的目的，但是蓄热式烧嘴的控制比较复杂，价格昂贵。