李宏洲  趙  博  武美玉 李明

（河北文豐鋼鐵有限公司 056300）

摘要：蓄熱式加熱爐由于控制不當(dāng)，空燃比控制不夠合理，造成氧化燒損偏高。筆者通過(guò)對(duì)加熱系統(tǒng)的摸索、研究，找到問(wèn)題根源，制定出控制措施，使我單位氧化燒損大大降低，為公司降低了成本，創(chuàng)造了效益。同時(shí)通過(guò)蒸汽回收，取得了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：蓄熱式加熱爐；氧化原理；加熱溫度；蒸汽回收

1  前言：

河北文豐鋼鐵有限公司軋鋼廠成立于2004年。公司根據(jù)我廠缺少高熱值燃料，而低熱值的高爐煤氣大量富余的實(shí)際情況決定采用高溫空氣貧氧擴(kuò)散燃燒技術(shù)，建成了三座以高爐煤氣為燃料，空煤氣雙預(yù)熱的蓄熱式中板連續(xù)加熱爐。該技術(shù)可以同時(shí)將空、煤氣預(yù)熱到1000℃以上，使高爐煤氣燃燒的熱值達(dá)到加熱板坯的溫度要求，將排煙溫度降到150℃以下，最大限度的利用了煙氣余熱。爐內(nèi)高溫氣體以直射流的方式延板坯長(zhǎng)度方向混合燃燒。我廠加熱爐有效長(zhǎng)度29.5m，有效寬度6.3m，雙排布料，全架空爐底，采用了平頂直通爐型，取消傳統(tǒng)的壓下扼流結(jié)構(gòu)，全爐熱交換強(qiáng)烈。通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐與研究，通過(guò)氧化鋯氧含量分析儀與經(jīng)驗(yàn)，合理控制空燃比，使氧化燒損控制在較低水平，節(jié)約了能耗，減少了排放物，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能增效；通過(guò)蒸汽并網(wǎng)，冷凝機(jī)回收，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)使用，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

2  我廠蓄熱式加熱爐基本參數(shù)：

3  我廠蓄熱式加熱爐運(yùn)行及冷卻原理：

高效蓄熱式加熱爐組成部分有爐膛、燃燒系統(tǒng)（空、煤氣管道及燃燒系統(tǒng)）、排煙系統(tǒng)（機(jī)械排煙裝置、煙囪及煙氣管路系統(tǒng)）、冷卻系統(tǒng)（汽包、爐底水管）、換向系統(tǒng)（空、煤氣兩位四通快速換向閥）、熱工檢側(cè)與控制系統(tǒng)等組成。是集體統(tǒng)一供熱、排煙、余熱回收再利用等為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，又是各組成系統(tǒng)相互影響、相互作用的統(tǒng)一系統(tǒng)。

高效蓄熱式加熱爐的燒嘴沿爐長(zhǎng)分別布置在左右兩側(cè)。其工作原理是，空氣、煤氣分別通過(guò)換向閥、經(jīng)過(guò)蓄熱體將空、煤氣分別預(yù)熱到1000℃左右，進(jìn)入左側(cè)噴口噴出，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)爐膛加熱坯料后進(jìn)入對(duì)面的排煙口（噴口）由高溫氣體將另一組蓄熱體預(yù)熱，廢氣溫度隨之降到150℃以下，低溫廢氣通過(guò)換向閥經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出。2-3分鐘后控制系統(tǒng)發(fā)出指令，換向機(jī)構(gòu)工作，煤氣、空氣從右側(cè)噴口噴出，并混合燃燒，這時(shí)左側(cè)噴口作為煙道，在引風(fēng)機(jī)的作用下，使高溫度廢氣通過(guò)蓄熱體排出，完成一個(gè)換向動(dòng)作周期。蓄熱式加熱爐就這樣同做左右兩狀態(tài)的不斷交替，完成加熱過(guò)程。

汽化冷卻系統(tǒng)的基本組成：軟水箱、供水泵、汽包、下降管、爐底水管，上升水管等。汽化冷卻流程及原理：軟水進(jìn)入軟水箱，由上水泵進(jìn)入汽包，經(jīng)下降管進(jìn)入爐底水管被加熱至沸點(diǎn)，呈汽水混合物，伴隨水的汽化吸收大量汽化潛熱，汽水混合物經(jīng)上升管進(jìn)入汽包后分離成水和蒸汽，分離出的水又進(jìn)入爐底水管循環(huán)使用，分離出的蒸汽從汽包上端引出利用。

4  爐溫制度與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合：

爐溫制度是指鋼在加熱過(guò)程中所要求的溫度條件，就是爐溫沿爐長(zhǎng)方向的分布規(guī)律，是根據(jù)所需加熱鋼的物理性能及其加熱的目的和工藝要求而制定的。過(guò)去由于空燃比配比不合適，導(dǎo)致無(wú)效煤氣消耗增加，鋼坯氧化燒損較大。通過(guò)對(duì)加熱原理的分析、調(diào)整，改變了這一不利情況^[1]。

4.1  鋼坯氧化原理

加熱鋼坯受包圍的爐氣中O₂、CO₂、H₂O、SO₂等氣體的作用，鋼的表面發(fā)生反應(yīng)并生成氧化鐵皮,一般氧化鐵皮由三層組成，根據(jù)氧化程度不同，氧化時(shí)生成幾種不同程度的氧化物，氧化鐵皮斷面結(jié)構(gòu)如下圖所示^[2]：

4.2  三段式溫度制度

三段式溫度制度是把爐子沿爐長(zhǎng)方向分為預(yù)熱段，加熱段和均熱段。與兩段式爐溫制度相比較它有意提高加熱段的溫度，允許鋼坯產(chǎn)生較大的溫差，然后利用溫度較低的均熱段使鋼坯的溫差縮小到允許的范圍內(nèi)。鋼坯經(jīng)預(yù)熱段加熱后溫度比較均勻，進(jìn)入加熱段后鋼已達(dá)到良好的塑性狀態(tài)，可以進(jìn)行快速加熱。經(jīng)過(guò)快速加熱后的鋼經(jīng)過(guò)均熱段均熱，其內(nèi)芯熱應(yīng)力極小，所以可以保證軋厚質(zhì)量。大量的實(shí)踐證明，三段式溫度制度適宜加熱冷裝坯以及對(duì)溫度要求嚴(yán)格的品種板。在軋制船板、容器板、橋梁板、模具鋼等品種鋼均應(yīng)用此加熱制度，有效的縮小了鋼坯表面與芯部的溫差，保證了軋制產(chǎn)品的質(zhì)量。

5  靈活操作，節(jié)能降耗：

為了降低鋼坯的氧化燒損，通過(guò)不斷的研究，我們通過(guò)以下手法，控制住了鋼坯的氧化燒損。

1、采取高溫短燒，提高加熱段溫度，縮短加熱段長(zhǎng)度及鋼坯在爐時(shí)間。

2、整體調(diào)整爐內(nèi)燒嘴供熱強(qiáng)度、開啟配比度依據(jù)軋制時(shí)鋼板不上翹盡量提高下加熱能力^[3]。

3、加強(qiáng)對(duì)加熱爐空氣、煤氣閥門的維護(hù)與檢查，避免出現(xiàn)因閥門活動(dòng)不靈活造成空燃比不合適。

4、爐膛壓力控制在10-20Kpa，煤氣壓力控制在8-10Kpa，空氣壓力控制在6-9Kpa

5、改變操作，采取梯形溫度，降低鋼坯的出爐溫度：

6、提高加熱爐的排煙溫度，控制在120-140℃之間。

7、針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)導(dǎo)致鋼坯氧化鐵皮厚的問(wèn)題，我們對(duì)停爐保溫降溫速度做出如下調(diào)整：

8、對(duì)冷熱坯混裝板坯要嚴(yán)格燒火工三勤制度采取跟蹤控制爐溫（中限控制）、爐壓，出鋼時(shí)安排冷熱分開出爐，分開控制空燃比，協(xié)調(diào)好供熱量與排煙量平衡、爐溫與蓄熱室內(nèi)溫度、空燃配比與排煙溫度、空、煤氣壓力波動(dòng)與爐壓。

通過(guò)改進(jìn)后的工藝，降低了氧化燒損，杜絕了鋼坯出爐時(shí)氧化鐵皮大塊掉入爐內(nèi)的現(xiàn)象。

（燒損量對(duì)比見下表）

6  蒸汽回收利用：

1、冷凝機(jī)回收利用，蒸汽并網(wǎng)后送到冷凝機(jī)中，通過(guò)回收冷卻水，收集后再次送入軟水箱補(bǔ)充軟水，進(jìn)行加熱爐冷卻，達(dá)到循環(huán)使用的效果。

2、應(yīng)用到煤氣系統(tǒng)。檢修煤氣管道之前，將大量蒸汽通入管道內(nèi)將殘余煤氣置換成蒸汽；在加熱爐點(diǎn)火之前先通入蒸汽置換空氣，然后再送煤氣，避免煤氣管道中產(chǎn)生大量的空煤氣混合氣體，確保加熱爐點(diǎn)火安全。

3、用于到民用當(dāng)中，為職工生活創(chuàng)造條件。蒸汽送到食堂蒸箱，加熱大米和饅頭；冬季可用于職工宿舍和辦公樓的取暖；蒸汽送到職工浴室，供廣大職工洗澡。

2009-2011年蒸汽回收效益統(tǒng)計(jì)

7  結(jié)束語(yǔ)：

1、加熱作為熱軋的第一道工序，加熱質(zhì)量的優(yōu)劣，加熱速度的快慢以及煤氣消耗的高低取決于加熱工對(duì)操作方法的正確應(yīng)用和對(duì)爐子的了解程度。實(shí)踐證明，通過(guò)近幾年的實(shí)踐，我廠員工的加熱操作方法日益增多，中板產(chǎn)量、品種也日益增多，能耗水平一直控制在較低水平。

2、通過(guò)改進(jìn)工藝，氧化燒損較低了0.15%，按年產(chǎn)量250萬(wàn)噸計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3、通過(guò)蒸汽回收，每年節(jié)約軟水用量8萬(wàn)多噸，減少溫室氣體排放4萬(wàn)多噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的雙贏。

參考文獻(xiàn)

[1]  梅熾主編.有色冶金爐手冊(cè).北京：冶金工業(yè)出版社，2000年.

[2]  戚翠芬主編.加熱爐.北京：冶金工業(yè)出版社，2004年.

[3]  田乃媛.薄板坯連鑄連軋.北京：冶金工業(yè)出版社，2004年.