设汁与研究双蓄热式加热炉节能增产研究彭程索勇（山东石横特钢集团有限公司，肥城２７１６１２）摘要：针对目前广泛采用的双蓄热式加热炉在实际生产中存在的产量底、能耗大等问题进行研究，通过对烧嘴、蓄热箱的结构、燃烧控制系统及加热炉炉体和水冷梁的隔热问题进行设备改造，实现双蓄热式加热炉增加产量和降低燃料消耗的目的。关键词：双蓄热步进梁式加热炉多孔喷流分射均流板脉冲燃烧排烟滞后操作多晶莫来石纤维毯１蓄热式燃烧技术在实际生产中存在的问题山东石横特钢集团有限公司棒材生产线的加热炉为双蓄热步进梁式加热炉，设计加热能力１２０ｔ／ｈ（冷坯），有效尺寸２０１２０ｍｍ×１２８７４ｍｍ，加热钢种为低合金钢、优质碳素钢、合金结构钢；燃料为高炉煤气（或高、转炉混合煤气），热值（８００。１０００）×４．１８７ＫＪ／Ｎｍ３，燃烧系统采用的空、煤气双蓄热，采用小旋转ｉ通阀分散控制，装有４８套组合式烧嘴（上加热２４套，下加热２４套），上下烧嘴共用一个换向阀，共配有２４个煤气换向阀和２４个空气换向阀，供风系统是一台鼓风机，排烟系统是两台引风机。自２００５年４月正式投入使用。由于在轧钢上采用蓄热式加热技术的时间较短，在实际生产中还存在一些问题和不完善的地方，主要是：（１）加热炉炉压高，导致炉门口冒火严重，既恶化了环境，又浪费了能源。（２）换向阀的换向周期较短，只有５０—６０ｓ，严重影响换向阀的寿命，且增加了煤气的消耗量。（３）不能实现脉冲燃烧，在产量低或燃用高热值煤气（焦炉煤气）时调整困难。（４）蓄热体的寿命短，一般在使用１０个月后，蓄热体的性能开始恶化，需要进行更换。（５）加热炉的加热能力低，最大为１ＩＯｔ／ｈ，满足不了轧机１６０ｔ／ｈ的生产能力。上述问题的存在．严重制约着蓄热式技术在轧钢加热炉的应用，制约着蓄热式技术节能优势的发挥。针对上述问题。拟通过对烧嘴、蓄热箱的结构、燃烧控制系统及加热炉炉体和水冷梁的隔热问题进行深人的研究．开发出蓄热体利用率高，能够实现脉冲燃烧和排烟滞后控制的蓄热式燃烧系统，努力提高加热炉的热效率，实现双蓄热加热炉增加产量和降低燃料消耗的目的，符合可持续发展战略，有利于钢铁下业和国民经济的持续发展。２技术研究思路、方法２．１技术开发思路（１）通过分析、研究。我们认为煤气消耗高的主要原因是炉压高，导致大量的热量从炉门冒出，白白浪费掉；换向周期短，换向阀频繁的换向，导致ｉ通阀与烧嘴之间管道内的煤气频繁的排掉，也是造成煤气消耗高的一个原因，而炉压高和换向周期短的主要原阒是空气（煤气）与烟气的热交换不平衡，即烟气释放出来存在蓄热体内的热量不能被空气（煤气）完全带人炉内。造成这种现象的原闪是气体在蜂窝体箱内的偏流，蜂窝体利用率低，烟气的排出通道与空气（煤气）的进入通道重合率较少所致，另外，这种现象也导致空气（煤气）的平均预热温度较低，煤气消耗增高。（２）单板换向阀在切换过程中存在短路现象，煤气直接进入烟气管道，造成能源浪费，将单板换向阀更换为双板换向阀，町解决上述问题，同时通过优化控制程序，可以实现脉冲燃烧和排烟滞后操作。（３）加热炉炉顶面积为２６０ｍｚ，占炉体散热面积的６ｌ％（炉底散热忽略不计），而炉顶耐火材料较炉墙薄．是炉体散热的一个重点部位，降低炉顶外部温度，减少散热损失，可有效降低加热炉的煤气消耗。（４）炉内水冷梁共９组（１８根）。水冷管外表面积为１５０ｍ２。冷却水从炉内带走了大量的热量，增加了加热炉的燃料消耗。改善水冷管的绝热效果，减少冷却水带走的热量。也町有效降低加热炉的煤气消耗。２．２技术的改进和优化（１）烧嘴砖的改进：传统的烧嘴砖只是在砖的中间部位留一个或两个０．００７２ｍ：左右的长条孔（如图１），对气体进出时的限流较严重。导致气体在蜂窝体箱内分布不均匀。该研究方案将烧嘴砖上的长条喷孔改为多个小面积的圆喷流孑Ｌ，喷流孑Ｌ（如图２）在烧嘴砖上均匀分布。这样保证了在蜂窝体箱的高温段，气体介质的进出是均匀的，可以提高蜂窝体的利用率。（２）蜂窝体箱的优化：在蜂窝体箱低温排烟侧（空气、煤气的进口），传统的设计只是在蜂窝体箱的侧面开一个ＤＮ３００（或ＤＮ２５０）的孔（如图３）。与外部的管道连接．无法保证进去的空气（或煤气）在蜂窝体箱的截面是均匀分布的，也不能保证排烟时的抽力在截面上均匀分布。该研究方案是在蜂窝体箱内安装一块均流板（如图４），保证空万方数据现代制造技术与装备２００９第２期总第１８９期气（或煤气）进入和烟气排出时，在各个蜂窝体内的分布尽量均匀。圈１改造前烧嘴砖平面图圈２改造后烧嘴砖平面图图３改造前蜂窝体箱平面圈图４改造后蜂窝体箱平面图（３）换向阀的改进：原来换向采用的是单板三通阀（如图５），在换向过程中，煤气管道和烟气管道是连通的，形成了瞬间短路，导致部分煤气随烟气放散掉，既浪费了能源又污染了环境。该研究方案采用了双板三通换向阀（如图６），可以实现先关掉煤气（或空气）后再打开烟气，或先关闭烟气后再打开煤气（或空气）。避免ｒ煤气（或空气）直接进入烟气管道。／＿＼／图５改造前的换向阀图６改造后的换向阀（４）控制系统的优化：原来的加热炉燃烧控制系统，在关闭煤气（或空气）后，立即打开烟气阀，使刚进入炉内还没燃烧的空气（煤气）和烟气一起被排掉，我们进行了几次检测，在刚出来烧嘴的管道上安装ＣＯ检测仪，在切换后的１０多秒内，烟气中的ＣＯ浓度最低为２％，最高为５％，煤气排放较多。该研究方案采片ｊ滞后排烟操作。即煤气（空气）关闭１０秒后，烟气阀再打开，使煤气在加热炉内部有充足的燃烧时间。另外，当加热炉的产量或煤气热值变化较大时，通过手动调节烧嘴前的阀门，实现煤气（空气）流量的调整，即不方便也不准确，若调整到流量较低时，煤气（或空气）在蓄热体箱内易发生偏流。影响热交换效果。该研究方案采用脉冲燃烧操作，通过控制三通换向阀的动作及开闭时间的长短，实现燃料（空气）供入量和排烟量的控制，保持万方数据流量和空燃配比的合理。（５）加热炉炉顶结构的改进：加热炉炉顶采用的是传统的整体吊挂方式，吊挂砖的间距为３００ｒａｍ，耐火层厚度２３０ｒａｍ，保温层厚度ｌＯＯｍｍ。若采用在炉顶上部增加保温层的方法，受炉顶结构，无法增加太厚的保温层，同时上部保温层太厚．会导致耐火层温度较高。热应力大。影响使用寿命。该研究方案拟采用在炉顶的内表面粘贴耐高温多晶莫来石纤维块．降低炉顶温度．减少散热。同时也降低了耐火层的温度和热应力，增加使用寿命。（６）加热炉水冷梁的隔热结构优化：加热炉炉底管的隔热，传统方式是用２０ｍｍ厚的纤维毯和６０ｍｍ厚的自流浇注料进行隔热处理，但是，在浇注料内的大量锚固钩降低ｒ浇注料和纤维毯的隔热效果，增加了热量的损失。该研究方案拟在耐火层的外表面粘贴３０ｍｍ厚、导热性能差的多晶莫来石纤维毯．增加隔热效果。且因其较软，对钢坯加热的遮蔽影响几乎没有。３研究结果和分析３．１研究结果（１）改造前的蜂窝箱体和烧嘴砖的通风均匀性较差。其供气和排烟路径不均匀。（２）采用如图７所示的波形板，作为蜂窝体箱低温侧的均流板效果较好，且安装方便，对系统的阻力也较小。图７增加的波形板平面图（３）当烧嘴砖的通风面积ｏ．００９ｍｚ，且单孔直径在２５—３０ｍｍ之间时，对蜂窝体的利用率最高，且加工制造也方便。（４）将均风效果较好的均流板与改进后的烧嘴砖配合，使进出蜂窝体箱的空气在蜂窝体内分布很均匀。（５）优化后的控制系统，与两瓣式三通阀结合，完全可以实现脉冲燃烧和排烟滞后控制。（６）纤维毯或纤维块都可以用高温胶粘贴在耐火砖或浇注料墙体上，经高温烧结后，强度更高；粘贴纤维毯的厚度以不超３０ｍｍ为宜，纤维块的厚度可以达到８０ｍｍ。３．２应用结果研究结果首先在棒材生产线的加热炉上使用，经过半年多的运行，使用效果良好，运行平稳，主要经济技术指标有了较大的提高：（１）降低了加热炉的炉压，使炉内压力降为３０ｐａ左右。炉门口喷火情况大大改善，达到微正压。（２）增加了加热炉的加热能力，使加热炉的加热能力提高到１６０ｔ／ｈ（冷坯），产量增加了４０ｔ／ｈ以上，年产量增加效益５９５６．８万元。（３）加热炉的煤气单耗降为１．０５ＧＪｈ，较改造前降低１３．９％，每年节约燃气产生的效益为１１８１万元。（４）换向阀的换向周期达到１２０ｓ以上，使阀体寿命增设计与研究加一倍，每年可降低换向阀的备件消耗费用３０万元。（５）降低了加热炉炉顶的外表面温度和炉顶耐火层的内外温差，延长了炉顶的使用寿命，减少了炉顶的散热损失。（６）降低了软水消耗，改造后软水消耗达到Ｏ．０１７１ｍ３，ｔ，较改造前降低Ｏ．０２８５ｍＶｔ，年节约软水消耗２１．９万元。（７）实现了炉压、炉温等参数的自动控制，具有脉冲燃烧和排烟滞后操作功能。４总结ｎａｃｅ【２】李银河。蓄热式加热炉存在问题的分析与解决措施，承钢技术．２００６．【３】张承军．济钢中板厂蓄热式加热炉自动控制系统分析，冶金设备管理与维修．２００６．【４】秦文盂德鑫崔卫国，双预热蓄热式加热炉炉压的分析和讨论，冶金能源．２００７．【５】高宝伟，步进梁加热炉蓄热式改造，２００４年全国小型型钢生产技术交流会论文集，２００４．ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅＴｗｏ－ｗａｌｋｉｎｇ－ｂｅａｍＦｕｒ－ｏｆＥｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＰＥＮＧＣｈｅｎｇ，ＳＵＯＹｏｎｇ此研究方案，通过增加均流板、改造烧嘴砖结构、优化燃烧控制系统和在炉顶内表面、炉内水管粘贴高温纤维等，使加热炉的性能有了很大地提高，燃料消耗有了较大地降低。通过这次攻关，解决了制约蓄热式加热炉发展的瓶颈，使蓄热式燃烧技术的节能优势得到较大限度的释放，使蓄热式加热技术更加完善，节能更加显著，在能源紧张的今天，推广此技术，不仅能给企业带来巨大的经济效益，还会产生巨大的社会效益。（ＳｈａｎｄｏｎｇＳｈｉｈｅｎｇＳｐｅｅｉＭＳｈａｎｄｏｎｇ．２７１６１２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｔｗｏ－ｆｕｒｎａｃｅｈｅａｔａｔｓｔｏｒａｇｅＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｉｄ，Ｆｅｉｃｈｅｎｇｏｆ０ｆｉｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｄｏｐｔｉｏｎｅｘｉｓｔｉｎｇｏｆｔｈｅｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｕｃｈａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｈｅｅｎｄｏｆｍａｊｏｒｉｓｓｕｅｓｅｎｅｒｇｙｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｂｕｒｎｅｒ，ｓｙｓｔｅｍｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｈｅａｔｅｒＬｅｕｎｇＴｈｅｉｓｓｕｅａｎｄｆｕｒｎａｃｅａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｏｗａｔｅｒｏｆｔｏｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｈｉｅｖｅｄｏｕｂｌｅ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｆｕｎｍｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｕｅｌ咖一参考文献ｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｔｗｏ－ｗａｌｋｉｎｇ－ｂｅａｍｆｕｍａｅ∞，ｐｏｒｏｕｓｏｐｅｒａ－【ｌ】张春鸿余大篮，双蓄热步进梁式加热炉的技术改造，冶金能源，２００６．。ｓｕｂ－ｊｅｔｒａｄｉｏ，ｃｕｒｒｅｎｔｂｏａｒｄ，ｐｕｌｓｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．ｓｍｏｋｅｔａｇｇｉｎｇｔｉｏｎ。Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍｕｌｌｉｔｅｆｔｈｅｒｂｌａｎｋｅｔ・●・－・・●・・“●…。●…‘●…。●…・●…’●…’●…‘●…’●…‘●…’●…。●…‘●…‘●…●…‘●…‘●…（上接第２２页）用机械结合人力操作，不需外接动力，机动性好，捆枕时间短，效率高，捆抛时间总计不超过三分钟。６．３捆枕质量好用棘轮机构实现捆枕，一端挂在挂钩上，棘轮拉动钢丝绳一端，棘轮转动收紧钢丝绳，从而实现捆枕目的，棘轮具有自锁功能，防止在收紧过程中发生柳石枕的弹性恢复。造成捆枕困难。铺枕时的Ｕ型结构是柳石枕初始结构规则，脚踏板操纵棘轮，捆紧力大，捆枕质量高，避免在抛枕的过程中散枕。６．４操作省力，减轻劳动强度机械结合人力操作，捆枕时采用脚踏板操纵棘轮，改变了以往机具手操作模式，使钢丝绳拉紧省力迅速。抛枕撬杆采用伸缩滑杆的结构，加长了力臂尺寸，保证单人施力就能完成撬枕。６．５便于存放钢质底座取代传统的木质底枕，避免了枕木易腐化，保存难的问题，便于存放。易于保管。７应用情况样机完成后。在齐河黄河河务局得到应用，捆抛枕一次用时５分钟左右，而传统捆抛枕一般需要１０～１５分钟，推枕均匀，落枕平稳。该机具２００７年荣获国家专利（专利号ＺＬ２００６２００８７８７６．５）。８结语该机具有结构简单、轻便，搬运方便，操作省力、快速，捆枕质量好，与人力相比效率提高了数倍，为抢早、抢小险情，防止险情扩大，赢得了宝贵的时间；同时可节省大量人力物力，节约捆抛枕材料，是一种较理想的机械化抢险工具，具有较大的推广应用前景，社会效益和经济效益显著。ＤｅｓｉｇｎｏｆＰ珊ｏｗＮｅｗＰａｒａｂｏｌｉｃＢｕｎｄｌｅＭａｃｈｉｎｅｏｆＬＩＵＳＨＩＣＵＩＸｉｕｍｅｉ，ＪＩＮＧＱｉｕｈｕａｎ，ＬＩＢａｉｘｉａｎｇ，ＨＯＵＤｅｎｇｆｅｎｇ，ＦｉｒＪｉａｎｌｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａ（ＤｅｚｈｏｕＹｅｌｌｏｗＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐｒｏｇｒａｍｔｉｏｎ．ＲｉｖｅｒＢｕｒｅａｕ。Ｑｉｈｅ２５１１００）ｎｅｗｉｔｓｔｙｐｅａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｏｆｂｕｎｄｌｅｍａｃｈｉｎｅｆｌｅｄｂｅｈｉｎｄＬｉｕｓｈｉｐｉｌｌｏｗ，ｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｆｉｃａ－Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉｕｓｈｉｐｉｌｌｏｗ，ｐａｒａｂｏｌｉｃｂｕｎｄｌｅｍａｃｈｉｎｅ，ｒａｔｃｈｅｔ万方数据
