首鋼遷鋼2160mm熱軋加熱爐工程設計

1、首鋼遷鋼2160mm熱軋加熱爐工程設計設計通訊 2oo7no.1 首鋼遷鋼 2160mm 熱軋加熱爐工程設計苗為人陳迪安李春生劉文田摘要熱軋車間爐區(qū)平面布置的合理與否直接影響生產(chǎn)操作以及工藝的連續(xù)性,而加熱爐爐型的選擇直接關系到板坯加熱質量的好壞. 該文重點介紹具有首鋼遷鋼特色的板坯加熱爐平面布置和爐型設計 , 以及其如何很好適應熱裝熱送的裝料制度. 關鍵詞熱裝熱送爐型余熱回收燃料消耗間拔控制hcr- cr hcr( 間接熱裝一冷裝一間接熱裝) 不0 引言同裝鋼模式的轉換 , 又有雙相鋼 , 高強合金鋼 , 及碳鋼等不同鋼種加熱的轉換 . 因此, 每座加熱爐具有加熱首鋼遷鋼 2160ml-n

2、熱軋項目主要生產(chǎn)普碳鋼 , 冷裝坯料和不同人爐溫度的熱坯的工藝特點 . 優(yōu)質碳素鋼 , 低合金鋼 ,api 一 5l 管線鋼等品種帶鋼卷. 為適應煉鋼一連鑄一連軋短流程工藝要求, 爐區(qū) 1 平面前置設置 3 臺爐長相對較短的加熱爐, 靈活適用熱裝熱 , 送, 縮短鋼坯在爐時間 , 降低氧化燒損 . 在加熱爐平面布置設計中 , 首鋼設計院在總結經(jīng)首鋼遷鋼 2160rr 蚰熱軋工程于 2006 年年底建驗的基礎上 , 借鑒其它生產(chǎn)廠家的經(jīng)驗教訓 , 使 2160 成投產(chǎn) , 設計產(chǎn)量為 400 萬 t/a. 加熱爐以混合煤氣rr 蚰熱軋加熱爐爐區(qū)布局合理, 物涮頃暢 , 操作維修方為燃料 , 低發(fā)

3、熱值為 2300 x4.18/m., 共設置 6 個爐便 , 使爐區(qū)從上到下都有一個寬敞, 通風, 人性化的生溫自動控制段 , 分別為第一加熱段上 , 第二加熱段上 , 產(chǎn)操作環(huán)境 . 首鋼遷鋼2160rr 蚰熱軋車間布置采用均熱段上 , 第一加熱段下 , 第二加熱段下 , 均熱段下 . 了代表現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的煉鋼一連鑄一熱軋國內(nèi)外同類寬度板帶加熱爐為保證板坯長度方向的工序三位一體的緊湊式布置.2 臺連鑄機板坯輸出輥溫度均勻性均設置縱向燒嘴供熱,2160mrn 熱軋加熱道和熱軋軋制線及加熱爐裝爐輥道直接相連接 , 為實爐是國內(nèi)繼上鋼一廠1780mm 熱軋加熱爐后全部側現(xiàn)高水平的熱裝生產(chǎn)(

4、hcr)和直接熱裝生產(chǎn) (dh. 燒的大型加熱爐 . 為滿足集中批量軋制和混合軋制cr),進而實現(xiàn)直接軋制 (hdr)創(chuàng)造了良好的前提條既有件 , 具體布置見圖 1. 生產(chǎn)的需要 , 加熱爐需要經(jīng)常轉換生產(chǎn)模式, dhcr- cr hcr( 直接熱裝冷裝直接熱裝), 16 圖 1 加熱爐平面布置簡圖2007no.1 設計通訊1.1 適應熱裝 , 生產(chǎn)靈活設置 3 臺步進式加熱爐 , 適應熱送熱裝 , 生產(chǎn)靈活, 可以最大限度的提高熱裝率, 容易調節(jié)在最佳狀態(tài)下運行 , 降低燃料消耗 , 可確保軋機的機時產(chǎn)量. 設置專門用于直接熱裝的加熱爐. 可以避免冷, 熱鋼坯混合裝爐 , 便于 ccr,hc

5、r,dhcr分別裝爐 , 可將訂貨合同集約化以便組織大批量的熱裝生產(chǎn) . 采用長行程裝鋼機裝料 . 可以調節(jié)加熱爐產(chǎn)量和出鋼節(jié)奏 , 使加熱爐起到了匹配連鑄一熱軋節(jié)奏和緩沖生產(chǎn)的作用 , 生產(chǎn)組織靈活 . 燒嘴的調節(jié)比大 . 由于熱裝 , 加熱爐的熱負荷波動較大 , 所以配備了調節(jié)比較大的燒嘴. 煙氣余熱的高回收率 . 特別是對于直接熱裝的加熱爐 , 爐尾排煙一般為 850 一 l000?, 因此應充分考慮煙氣余熱的回收利用. 自動化控制水平高 . 不但加熱爐熱工控制水平高, 而且加熱爐的過程控制水平也高, 以保證煉鋼一連鑄一熱軋生產(chǎn)一體化管理的實現(xiàn). 1.2 長行程裝鋼機加熱爐的裝料方式是采

6、用長行程裝鋼機裝料, 其主要功能為 : (1) 裝鋼臂行程可滿足不同板坯的46 個空位的要求 , 確保板坯直接熱裝操作 , 使加熱爐具有一定的生產(chǎn)緩沖能力 , 起到匹配連鑄軋機生產(chǎn)能力的作用 . (2) 板坯在加熱爐內(nèi)得到緩沖的同時, 板坯溫度不會降低 , 可以避免加熱爐供熱制度的波動. (3) 在直接熱裝時 , 可以避免高溫板坯在裝料時被劃傷 , 提高產(chǎn)品質量 . (4) 在裝鋼時可以起到板坯糾偏的作用, 當板坯停止位置相對于人爐輥道有偏斜時, 啟動糾偏機構糾偏 , 之后, 裝鋼臂升起 , 托起板坯 , 將其送人爐內(nèi)近位及遠位1.3 排煙系統(tǒng)加熱爐采用下排煙 , 即爐內(nèi)燃燒生成物自爐尾側下部

7、的分煙道進入空氣預熱器, 煤氣預熱器和煙道閘板后 , 在匯總經(jīng)過總煙道引至車間外煙囪排出 , 煙囪出口直徑為 5.2m, 高度為 90m,采用兩臺加熱爐共用一座煙囪的排煙方式, 這套排煙系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 : (1) 爐頂設備少 , 空, 煤氣換熱器等大型設備沒有占爐頂?shù)跹b檢修空間. (2) 加熱爐區(qū)廠房跟軋線廠房高度一致, 投資費用低 . (3) 操作檢修空間大 . (4) 不用設置專門的爐頂設備的天車. (5) 車間采光通風好 . (6) 爐子外觀美觀 . (7) 采用兩臺爐子共用一座煙囪減少廠區(qū)煙囪數(shù)量 , 降低建煙囪的投資 . 1.4 排渣系統(tǒng)加熱爐爐內(nèi)掉進水封槽的氧化鐵皮經(jīng)過爐底刮渣爪

8、 , 刮到加熱爐的裝料端 . 目前國內(nèi)大型步進梁式加熱爐水封槽出渣方式主要有以下三種: (1) 鞍鋼 l780mm加熱爐裝料端地下室設置集渣漏斗 , 通過水封槽刮出的渣 , 直接刮到渣斗 , 生產(chǎn)操作每班次清渣一次, 正常生產(chǎn)清渣量大 . (2) 梅鋼 l422mm加熱爐在爐尾沿爐寬方向設置一個渣槽 , 從水封槽刮出來的渣全部落到這個渣槽里面 , 然后采用集中水沖渣沖到加熱爐出料側沖渣溝內(nèi) . (3) 寶鋼 l580mm加熱爐在水封槽下面設置皮帶運輸機 , 通過運輸機運到爐子端頭的渣斗里面. 在實際生產(chǎn)過程中 , 采用刮渣機在分段處刮渣的, 故障比較多 , 結構復雜 . 武鋼 2250mm 水

9、封槽出渣方式盡管簡單 , 但受上料側渣溝標高限制 . 以上三種排渣方式存在排渣系統(tǒng)復雜, 排渣勞動強度大等缺點 ,2160mm熱軋加熱爐排渣系統(tǒng)設計采用在加熱爐裝料端渣溝側壁上直接開洞, 水封槽里面集的渣直接通過刮渣爪刮到裝料沖渣溝 , 然后通過沖渣水直接沖到漩流井, 正常生產(chǎn)零清渣量 , 降低勞動強度 . 1.5 余熱回收系統(tǒng)2160mm 熱軋加熱爐采用空 , 煤氣雙預熱 , 通過加熱爐爐尾排出熱煙氣, 將助燃空氣預熱到550 , 混合煤氣預熱到 300, 最大限度回收煙氣余熱, 提高加熱爐燃料利用率 . 對于熱空氣和熱煤氣管道 , 根據(jù)管徑的不同 , 分別采用內(nèi)襯或外包扎的新型絕熱結構 ,

10、 以減少熱氣體在輸送過程中的散熱損失 , 改善操作環(huán)境 . 】7 設計通訊 2007no.1 加熱爐水梁立柱采用汽化冷卻, 爐底水梁及立柱采用汽化冷卻具有以下優(yōu)點: (1) 延長冷卻構件壽命 , 減少加熱爐事故 ; (2) 節(jié)約冷卻水量 , 降低加熱爐能耗 ; (3) 有效回收余熱 , 產(chǎn)生的蒸汽可供使用 ; (4) 事故水塔容量小 ; (5) 減少環(huán)境污染且占地少等優(yōu)點. 2 爐體設計2.1 爐型選擇加熱爐是用于軋前加熱的全燒混合煤氣的, 帶有汽化冷卻裝置 , 具有大調節(jié)比 , 低 no燒嘴, 高效預熱裝置的步進梁式板坯連續(xù)加熱爐. 加熱爐為端部裝 , 出料, 均熱段上采用全平焰爐頂, 其余

11、供熱段采用兩側調焰燒嘴的爐形結構, 具體結構見圖 2. f 2650圖加熱爐供熱分第一加熱段, 第二加熱段和均熱段, 每段分上部和下部供熱 , 共六個爐溫自動控制段. 此外, 在裝料端還有一個不供熱的預熱段, 在預熱段和第一加熱段之間設有爐頂壓下和底部隔墻, 對爐內(nèi)煙氣進行扼流 , 以改善預熱段的傳熱. 第一加熱段 , 第二加熱段和均熱段之間設底部和頂部隔墻 , 以便于分段調節(jié)爐溫及爐壓, 并保證板坯上下加熱的均勻性及爐寬方向爐溫的均勻性. 加熱爐采用下排煙 . 2.2 加熱爐的供熱混合煤氣平火焰燒嘴使用在均熱段爐頂. 采用煤氣平火焰燒嘴可使爐內(nèi)的溫度場, 熱流場 , 壓力場分布均勻 , 爐氣

12、和爐頂?shù)妮椛淠芰?, 鋼坯加熱質量好 , 減少氧化燒損 , 而且可降低爐膛空間 , 18 減少爐體投資 , 減少爐體熱損失 . 在均熱段采用平焰燃燒技術 , 可有效調整板坯在長度方向的溫度均勻性 , 減少頭尾溫差對軋制質量的影響. 混合煤氣側向調焰燒嘴 , 帶中心風 , 低 nox 型使用在下均熱段 , 上, 下加熱段側向供熱 . 帶中心風 , 低 nox型調焰燒嘴按分段燃燒法原理進行設計 , 是為了延長燃燒過程 , 降低火焰溫度的高峰, 以便減少 nox的生成量 . 其中心風約占 3 %,5%,一次風約占 20%,30%, 二次風約占80%,70%, 通過調節(jié)調焰燒嘴火焰調節(jié)閥改變一次風與

13、二次風比例來調節(jié)火焰長度. 由于中心風技術的應用 , 燒嘴在低負荷工作時 , 即可以保證火焰長度和剛度 , 也可以得到最低的nox生產(chǎn)量 . 此次步進加熱爐設計的側部供熱采用上面介紹的帶中心風的低氧化氮調焰燒嘴. 這在爐寬加大的情況下有利于板坯在加熱過程中沿爐寬方向上的2007no.1 設計逅訊溫度均勻性 . 2.3 水梁立柱 , 墊塊及水封槽2.3.1 水梁, 立柱水梁和立柱是爐內(nèi)主要承重構件, 由 20g 厚壁無縫鋼管制成 . 水梁由兩根圓形無縫鋼管組成: 立柱為無縫鋼管制成的雙層套管. 水梁與立柱通過三通接頭連接在一起, 并使立柱在加熱爐工作狀況下保持與水梁的垂直. 加熱爐設有 4 根活

14、動梁和 4 根固定梁 ( 均熱段 5 根), 支承梁的配置和斷面的選擇既是根據(jù)布料要求 , 避免熱鋼坯在雙支點之間的垂度或單支點支撐時懸臂外伸的垂度不超過規(guī)定, 并使鋼坯兩端不會撞在縱梁上而配置的. 縱向支承梁用厚壁無縫鋼管制作 , 由于采用大間距立柱 , 縱向支承梁采用雙水管結構 , 用雙層絕熱包扎 . 水梁和立柱是用無縫鋼管制作的雙層套管, 水梁和立柱均采用汽化冷卻. 水梁和立柱采用剛性焊接結構連結, 立柱在安裝時要考慮到縱向梁受熱時的膨脹量, 以使其在加熱爐工作狀態(tài)下保持與縱向梁的垂直受力. 根據(jù)近年來的國外經(jīng)驗 , 在立柱根部做成可調的結構, 便于安裝時調節(jié)縱梁的水平標高. 為了減輕板

15、坯下部與支承梁接觸處的”黑印”, 固定 , 活動梁在第二加熱段和均熱段交界處采用錯開布置 , 前后不在一條直線上 , 具體結構見圖 3 永粱墊塊圖 3 步進梁交錯處水梁以及墊塊布置圖2.3.2 墊塊墊塊材質和結構根據(jù)不同加熱區(qū)域而不同, 高度不一 , 材質不一 . 在均熱段和第一加熱段 , 為有效消除黑印 , 墊塊高度較高 (100mm),墊塊承受溫度高 , 使用耐熱性較好 , 材質為 co50墊塊; 在第二加熱段墊塊承受溫度相應較低, 采用材質為co20高度為 75mm 墊塊; 在預熱段 , 墊塊高度為75mm, 采用材質為 zgc5ni20墊塊. 為減少黑印溫差 , 提高板坯加熱質量 ,

16、墊塊在水梁頂部兩側交錯布置 , 詳細結構見圖 2. 2.3.3 水封槽及刮渣機構步進梁的立柱穿過爐底并固定在平移框架上. 為了使活動立柱與爐底開孔處密封, 在每列活動梁下部設有 1 條水封槽 , 并固定在平移框架上 . 少量爐內(nèi)板坯加熱生成的氧化鐵皮經(jīng)爐底開口部進入水封槽 , 隨步進梁的運動被固定在爐底鋼結構上的刮板送至裝料端的沖渣溝. 2.4 加熱爐主要技術性能指標加熱爐主要性能指標見表1. 表 1 加熱爐主要性能指標19 設計通訊 2oo7n.1 3 問拔控制技術加熱爐設計下部供熱采用側向燒嘴供熱, 為了解決加熱爐在低負荷生產(chǎn)時保證爐寬方向的溫度均勻性 , 我們采用側燒嘴間拔控制技術, 并

17、在首鋼遷鋼熱軋項目 250t/h 步進梁式加熱爐得到了成功應用 , 并取得了良好的使用效果. 間拔燃燒控制采用的是一種間斷切斷側部燒嘴燃燒方式 , 使用流量控制技術 , 根據(jù)加熱爐二級控制模型最佳化控制模式, 來設定加熱爐各供熱段的溫度 , 加熱爐一級基礎自動化儀表系統(tǒng)根據(jù)二級溫度設定值調節(jié)各段空, 煤氣流量 . 當加熱爐低產(chǎn)時 , 各控制段需要的空 , 煤氣流量相應降低, 為了保證燒嘴火焰外形不變, 因此各控制段需要切斷部分燒嘴 , 各控制段側部燒嘴需要間拔數(shù)量為: n 各控制段每側要切斷燒嘴數(shù)量n, 各控制段每側燒嘴數(shù)量20 v置各控制段流量v燒嘴側燒嘴最大燃燒能力體積流量通過以上計算公式

18、可知 , 燒嘴一旦工作 , 就處于高負荷狀態(tài) (50%,100%),保證燒嘴燃燒時火焰長度最長 , 最穩(wěn)定 , 保證出爐板坯爐寬方向的溫度均勻性 . 當需要增加產(chǎn)量時 , 需要的燃料消耗量增大 , 因此側部需要間拔的燒嘴數(shù)量相應減少; 當需要減小產(chǎn)量時 , 需要的燃料消耗量減少 , 因此側部需要間拔的燒嘴數(shù)量相應增加. 控制圖見圖 4 圖 4 工業(yè)爐間拔燃燒溫度控制示意圖管2007no.1 設計通訊間拔燃燒控制的主要優(yōu)點為: (1) 傳熱效率高 , 大大降低能耗 ; (2) 可提高爐寬方向溫度場的均勻性; (3) 通過在線調整實現(xiàn)爐內(nèi)燃燒氣氛的精確控制; (4) 可提高燒嘴的負荷調節(jié)比; (5

19、) 系統(tǒng)簡單可靠 , 造價低 ; (6) 減少 nox的生成 ; (7) 通過問拔加熱段燒嘴數(shù)量, 控制不供熱的熱回收段的長度 , 尤其適應不銹鋼加熱工藝的需要, 并有效回收煙氣余熱 . 4 低 nox燒嘴技術低 nox調焰燃燒嘴 , 包括由中心空氣噴嘴 , 一次空氣噴嘴和燃料噴嘴組合而成的主噴嘴和二次空氣噴管 , 其特征在于 : 二次空氣噴管與主噴管分離, 平行于主噴管布置 , 實現(xiàn)二次助燃空氣的供給, 完成燃料的二級燃燒 . 另外, 燒嘴磚在燒嘴安裝時與爐墻一起澆注而成, 簡單耐用 . 該 nox調焰燒嘴具有如下主要特點: (1) 低氮氧化物 . 由于 sdf型低 nox燒嘴屬于二級燃燒 , 不會產(chǎn)生局部高溫 , 二次風高速噴人爐內(nèi)時發(fā)生卷吸作用 , 一部分爐內(nèi)煙氣被卷吸到煤氣燃燒區(qū)域 , 這樣有效降低了燃燒產(chǎn)物中no 的含量 , 使其