何希立 步进式加热炉节能技术应用

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1、步进式加热炉节能技术的应用孙延刚1侯继明1何希立2仵阳1(1山东钢铁莱钢2北京神雾)摘要：步进式加热炉采用单蓄热式燃烧技术、新型燃烧装置、合理选用耐火材料和炉墙结构、炉压控制、变频调速、强制汽化冷却多项节能减排技术，通过合理计算与设备选型,节能显著。关键词：步进式加热炉燃烧装置燃烧方式0前言在冶金行业中，轧钢加热炉是轧制生产线主要的耗能设备之一。合理利用加热炉节能技术，提高燃料利用率，降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量，具有非常重要的意义。棒材厂型钢车间加热炉于2009年6月投入使用，设计加热能力120t/h，该加热炉为侧进侧出步进梁式连续加热炉，原料

2、为150×150～160×160×9000～10000mm3，燃料为高焦混合煤气，采用多项节能技术，达到节能的目的。1步进式加热炉节能技术1.1蓄热式燃烧技术　蓄热式燃烧技术是运用蓄热室热交换原理，把20℃的助燃空气预热到850～900℃高温，达到火焰炉废气的极限回收，提高燃烧介质物理热，从而降低加热炉燃料消耗，提高加热炉热效率30%，是节能、环保的新技术。采用蓄热式燃烧技术，炉内火焰流动与传统加热炉比有很大的区别，废气成横向流动，烧嘴成对工作，烧嘴布置于加热炉两侧，其中一侧烧嘴工作时另一侧烧嘴排烟蓄热。一侧烧嘴喷出的火焰被对侧烧嘴吸引，这相当于加长了火焰长度，

3、因此加热炉宽度方向的温度较传统加热炉均匀。同时采用蓄热式燃烧技术后，对钢坯加热质量好，并且加热温度均匀，不发生粘炉事故。煤气、空气蓄热后，采用低氧扩散燃烧技术，形成与传统火焰迥然不同的新型火焰型，炉内燃烧气氛较好，钢坯升温较快，钢坯氧化烧损可减少0.3%～0.5％。1.2燃烧装置和燃烧方式棒材厂型钢车间加热炉采用空气单蓄热上下组合式烧嘴，共计52个单蓄热烧嘴。单蓄热组合式烧嘴，每段烧嘴可以单独调节，蓄热式烧嘴成对工作，二者交替变换燃烧和排烟工作状态，烧嘴内的蓄热体相应变换放热和吸热状态。成对的烧嘴分设于炉膛的A侧和B侧，当A侧烧嘴燃烧时，空气流经积蓄了热量的蓄热

4、体而被加热，与此同时，B侧烧嘴排烟，烟气热量被蓄热体吸收进行蓄热。换向工作后，B侧烧嘴燃烧，空气同样被蓄热体加热，A侧烧嘴排烟，烟气热量被蓄热体吸收进行蓄热。如此周而复始，通过蓄热体这一媒介，出炉烟气的余热被转换成空气的物理热，而得到回收利用（图1）。图1单蓄热换向示意蓄热式烧嘴的空气喷口和煤气喷口为上下组合，烧嘴安装在炉膛上部时，空气喷口在上，煤气喷口在下，空、煤气流上下斜交混合，烧嘴安装在炉膛下部时则反之，是煤气喷口在上，空气喷口在下，也就是靠近坯料上表面和下表面的都是煤气流。空、煤气混合燃烧有一个短暂的过程，在这个过程中，与坯料表面接触的气氛是还原性或微还

5、原性的，在这样的气氛下，坯料氧化较缓慢，氧化烧损减少0.45%，这是组合式蓄热式烧嘴的明显特性。上下组合式烧嘴结构见图2。`图2上下组合式烧嘴结构通过蓄热式烧嘴，烟气排出温度可降到150°C以下，空气可预热到800°C以上，热回收率达到85%以上，温度效率达到90%以上。这样不仅可以节约大量能源，向大气排放的烟气量也大幅下降，有很好的环保效果。1.3变频调速技术的应用变频调速技术是通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速，相应地改变风机的转速和工况，使其工况适应加热炉运行的变化，采用变频调速技术的节电效果明显。由于轴功率P与转速n的立方成正比，即功率与转速n成

6、3次方的关系下降，转速降低后运行风机降耗作用明显。鼓风机与引风机采用变频调速技术，控制电机转速在额定值的约65%左右，在满足加热炉供风、排烟条件下调节电机转数，节电率达30%。据测算投用变频系统后，年电机系统节能效果为：315KWx30%x0.49元x8000x2=740880（元）。1.4炉墙结构及材料炉墙热损失包括散热损失和蓄热式损失两项，炉墙热损失按式tl-t0q=(W/m2)1/αn+Sn/λn+…+S2/λ2+S1/λ1+1/αω式中tl—炉膛温度（℃）；to—周围大气温度（℃）；αn—炉墙内表面给热系数[W/m2·℃]；tl≤450℃时，αn=9.3

7、+0.06tl；tl＞450℃时，αn忽略不计；αω—炉墙外表面给热系数≈9.3+0.06tω[W/m2·℃]；Sn，…S2，S1—炉墙各层材料的厚度（m）；λn，…λ2，λ1—炉墙各层材料的热导率[W/m2·℃]；tω—炉墙外表面温度=q/αω+to（℃）；炉墙蓄热损失按下式计算nqx=∑ρiSici（ti-20）1/3.6（W/m2）i=1式中ρi—炉墙各层材料的密度（kg/m2）Si—炉墙各层材料的厚度（m）ci—炉墙各层材料的比热容[KJ/(kg·℃)];ti—炉墙各层材料的平均温度（℃）。通过以上炉墙热损失的计算与选型，选出合适的炉墙材料来满足加热炉的

8、最优化利用。棒材厂型钢车