雙蓄熱式步進(jìn)梁加熱爐在宣鋼高線(精)

1、節(jié)約能源是我國能源戰(zhàn)略的重要目標(biāo)。在軋鋼生產(chǎn)中 ，加熱爐是主要的耗能設(shè) 備之一。合理選用加熱爐，提高燃料利用率，對于降低能源消耗，減少鋼坯氧化燒損, 提高加熱質(zhì)量，從而充分創(chuàng)造整個軋線生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益，具有非常重要的意義。宣鋼基于2000年建成投產(chǎn)的第一條線材生產(chǎn)線加熱爐的狀況，并且對國內(nèi)外大中型 線材生產(chǎn)線加熱爐在節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行調(diào)研對比，在新建的第二條高 速線材生產(chǎn)線中采用了雙蓄熱式步進(jìn) 梁加熱爐。宣鋼二高線廠步進(jìn)梁加熱爐的作用是將大于500C的熱裝或常溫下冷裝的連鑄 坯加熱到軋制所需要的溫度，以提高金屬的塑性，減少軋制變形抗力和機(jī)械電氣負(fù) 荷,節(jié)約能源和能耗。蓄熱式加熱爐的

2、工作原理1蓄熱式加熱爐的理論基礎(chǔ)蓄熱式燃燒技術(shù)，19世紀(jì)中期就開始用于高爐熱風(fēng)爐、平爐、焦?fàn)t、玻璃熔爐等規(guī)模大 且溫度高的爐子。 其原理是采用蓄熱室余熱回收裝置，交替切換煙氣和空 氣,使之流經(jīng)蓄熱 體,達(dá)到在最大程度上回收高溫?zé)煔獾娘@熱，提高助燃空氣溫度的 效果。但傳統(tǒng)的蓄熱室采 用格子磚作蓄熱體，傳熱效率低，蓄熱室體積龐大，換向周 期長，限制了它在其他工業(yè)爐上 的應(yīng)用。新型蓄熱室，采用陶瓷小球或蜂窩體作蓄 熱體，其比表面積高達(dá)2001000m2/m3,比老式的格子磚大幾十倍至幾百倍，因此極 大地提高了傳熱系數(shù)，使蓄熱室的體積可以大為 縮小。另外,由于換向裝置和控制 技術(shù)的提高，使換向時間大為

3、縮短，傳統(tǒng)蓄熱室的換向時 間一般為2030min，而新 型蓄熱室的換向時間僅為0.53min。新型蓄熱室傳熱效率高和 換向時間短，帶來 的效果是排煙溫度低（200r以下，被預(yù)熱介質(zhì)的預(yù)熱溫度高（只比爐溫低100150C 0因此，廢氣余熱得到接近極限的回收，蓄熱室的溫度效率可達(dá)到85% 以上,熱回收率達(dá)80%以上。2蓄熱式加熱爐的工作原理宣鋼二高線步進(jìn)梁蓄熱式加熱爐是將助燃空氣和高爐煤氣經(jīng)換向系統(tǒng)后經(jīng)各自的管道送至爐子左側(cè)各自的蓄熱式燃燒器，自下而上流經(jīng)其中的蓄熱體，分別被預(yù)熱 到950C以上，然后通過各自的噴口噴入爐膛，燃燒后產(chǎn)生高溫火焰加熱爐內(nèi)鋼坯， 火焰溫度較同種煤氣做 燃料的常規(guī)加熱爐高

4、400500C ,90%以上的熱量被蓄熱體 回收,最后以150C以下的溫度 排放到大氣中，比常規(guī)加熱爐節(jié)能30%50%。同時, 高溫?zé)煔膺M(jìn)入右側(cè)通道，在蓄熱室進(jìn)行熱交換,將大部分余熱留給蓄熱體后，煙溫降到 150C左右進(jìn)入換向機(jī)構(gòu)，然后經(jīng)排煙機(jī) 排入大氣。幾分鐘后控制系統(tǒng)發(fā)出指令，換 向機(jī)構(gòu)動作，空氣、高爐煤氣、煙氣同時換向?qū)?系統(tǒng)變?yōu)橄乱粋€狀態(tài)，此時空氣和高 爐煤氣從右側(cè)噴口噴出并混合燃燒，左側(cè)噴口作為煙道，在排煙機(jī)的作用下，高溫?zé)?氣通過蓄熱體后排出，一個換向周期完成。圖1蓄熱式加熱爐燃燒系統(tǒng)工作原理簡圖加熱爐簡介及其性能特點1加熱爐基本結(jié)構(gòu)宣鋼二高線廠加熱爐為懸臂輥側(cè)進(jìn)料、側(cè)出料的步進(jìn)式

5、加熱爐。加熱爐從進(jìn)料端到出料端分為I加熱段、II加熱段、均熱段，采用蓄熱式燃燒技術(shù)，蓄熱式燒嘴 在I加熱段、II加熱段、均熱段進(jìn)行上下供熱，燃燒高爐煤氣，熱值為 750X4.18KJ/Nm3。爐子的主要尺寸見 表1:表1:加熱爐的主要尺寸項目尺寸（mm有效長度22388爐子內(nèi)寬12600上加熱爐膛高度1400下爐膛高度2200砌底總長23888砌底總寬13800有效爐底面積（m2 282固定梁頂面標(biāo)高57.5爐子鋼結(jié)構(gòu)由普碳鋼板和型鋼焊接件組成，分為四個主要部分：爐底鋼結(jié)構(gòu)、 爐子兩側(cè)鋼 結(jié)構(gòu)、裝、出料端鋼結(jié)構(gòu)、爐頂鋼結(jié)構(gòu)。加熱爐砌體采用澆注料整體 澆注，爐頂采用平頂?shù)鯍旖Y(jié)構(gòu)，錨固磚用錨固鉤吊

6、掛在爐頂鋼結(jié)構(gòu)上。爐區(qū)設(shè)有平臺 平臺之間安置梯子和欄桿。加熱爐除裝料爐門和出料爐門外，設(shè)4個檢修爐門，端墻 帶有耐熱透視玻璃的自閉式窺孔。 爐門采用無水冷卻。 加熱爐設(shè)置6根固定梁和 4根步進(jìn)梁,采用單排布料。在加熱段和均熱 段間采用水梁交錯技術(shù)，保證鋼坯溫度 均勻性。爐子的機(jī)械設(shè)備主要包括：裝料爐門、爐內(nèi)裝料輥道、推鋼機(jī)、步進(jìn)機(jī)械、爐 內(nèi)出料輥道、出料爐門。宣鋼二高線步進(jìn)梁式加熱爐設(shè)置汽化冷卻系統(tǒng)一套，采用強(qiáng)制循環(huán)方式。進(jìn)出 料懸臂輥 道和工業(yè)電視采用循環(huán)水冷卻。鋼坯進(jìn)入加熱爐前在爐外上料輥道上通過測長后由爐外上料輥道送入爐內(nèi)，通過懸臂輥 道減速定位，然后由爐后液壓推鋼機(jī)推到固定梁上。通過步

7、進(jìn)梁上升 一前進(jìn)一一下降后退的周期運(yùn)動，爐內(nèi)鋼坯被輸送到加熱爐出料端并放置在 出料懸臂輥道上,然后由懸臂輥 道輸出爐外。2供熱制度和燃燒系統(tǒng)宣鋼二高線加熱爐采用蓄熱燃燒技術(shù)，蓄熱體為蜂窩體。通過爐墻側(cè)部的空氣 蓄熱燒嘴和煤氣蓄熱燒嘴進(jìn)行供熱,將空氣和煤氣分別預(yù)熱到950C以上再噴入爐 膛。加熱爐分為三個供熱段，分別為I加熱段、II加熱段、均熱段，沿爐長方向上 設(shè)置多個供熱點，兩側(cè)上下蓄 熱燒嘴供熱，供熱燒嘴共64只,采用三段爐溫制度（各段空氣蓄熱燒嘴和煤氣蓄熱燒嘴的 分布見表2，其中,I加熱段爐溫為8501050C ; II 加熱段爐溫為10501150C ;均熱段爐溫為11501250C,各

8、段上下供熱比約為45%/55%。各供熱段的流量和空燃 比通過自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，上下供熱量的調(diào)節(jié)通過燒嘴的能力和燒嘴前手動蝶閥實 現(xiàn)。表2:各段空氣蓄熱器燒嘴和煤氣蓄熱器燒嘴的分布及燃料配比序號供熱段空氣蓄熱器燒嘴個數(shù)（個煤氣蓄熱器燒嘴個數(shù)（個燃料配比I加熱段上11I加熱段下25214II加熱段上1737.5II加熱段下20.5均熱段上671737.5均熱段下20.5合計3232100100蓄熱式燃燒系統(tǒng)由空（煤氣蓄熱室、換向系統(tǒng)及控制單元組成，采用分側(cè)分散換 向系統(tǒng)對空氣和煤氣蓄熱燒嘴進(jìn)行換向。分側(cè)分散換熱系統(tǒng)采用二位三通換向閥 對空氣與煙氣進(jìn)行換向，每側(cè)同一段內(nèi)的上下幾個煤氣燒嘴共用一個二位

9、三通換向 閥對煤氣和煙氣進(jìn)行換 向。這種換向方式可以將換向閥到各燒嘴之間的管道體積 減少到最小，這樣，換向過程中的 熄火時間可以縮短2秒以下，換向過程中的煤氣損 耗也可以減少到最小。 另外,采用分段分 側(cè)二位三通換向，爐子兩側(cè)的換向閥和管 道對稱,消除了爐子兩側(cè)熱狀態(tài)不均的問題。 二位三通換向閥采用雙作用形式，并 遵守先關(guān)供氣，后開排煙的操作策略，雙作用換向閥在換向 過程中可以當(dāng)作切斷閥 使用，避免了煤氣或空氣與煙氣相遇的可能。分側(cè)分散換向系統(tǒng)的優(yōu)點：-解決了集中換向方式存在的問題，縮小了換向閥到燒嘴之間的管道長度和體積 -節(jié)約了煤氣消耗;-解決了全分散換向方式管路過多、設(shè)備過多、故障點過多和

10、檢修空間太小的 問題-系統(tǒng)簡潔可靠，設(shè)備故障點少，管道美觀大方，檢修空間寬敞。換向系統(tǒng)采用PLC控制。主要功能有：-當(dāng)換向系統(tǒng)處自動運(yùn)行狀態(tài)時，換向閥以一定的時間間隔完成換向動作。-當(dāng)排煙溫度過高時，系統(tǒng)將強(qiáng)制換向閥換向，直至排煙溫度下降到設(shè)定的溫度范 圍內(nèi)。系統(tǒng)處于手動狀態(tài)時，可在觸摸屏上進(jìn)行手動換向。-超溫報警-動作異常報警：當(dāng)換向閥閥位異?；蜷L時間動作不到位時，觸摸屏上會出現(xiàn)報 警指示燈閃爍并指示故障點所在位置，蜂鳴器報警，系統(tǒng)作出相應(yīng)的應(yīng)急或人工干 預(yù)。3爐區(qū)控制系統(tǒng)全爐采用的自動控制系統(tǒng)包括各設(shè)備的控制設(shè)定及所有設(shè)備的順序聯(lián)鎖控制?？刂品绞?為手動，半自動和自動控制。自動控制具體包括

11、:1各段爐區(qū)的自動控制，以 合理的空燃比進(jìn)行調(diào)節(jié)，對各段空氣和煤氣流量進(jìn)行計量和檢測；2對各種危險情況進(jìn)行報 警；3汽化冷卻系統(tǒng)自動化控制；4微機(jī)監(jiān)控軟件顯示系統(tǒng)流程圖、趨勢圖控制，并能 生成報表。4加熱爐主要技術(shù)性能參數(shù)爐型:蓄熱式步進(jìn)梁加熱爐鋼種:普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、焊條鋼、焊絲鋼、低合金鋼、彈簧鋼、冷墩 鋼等坯料尺寸（mm : 150 X50X12000短尺長度不短于9000 mm單根坯料重量級2052kg燃料種類高爐煤氣入爐溫度:冷裝:室溫?zé)嵫b:600C,熱裝率60-80%出爐溫度：950-11500爐子加熱能力:150 t/h空氣預(yù)熱溫度： 950煤氣預(yù)熱溫度： 950裝料方式:

12、采用爐內(nèi)懸臂輥道加對齊推鋼機(jī)側(cè)裝料出料方式:采用爐內(nèi)懸臂輥道側(cè)出料（軋制線標(biāo)高為+5.80米爐內(nèi)布料方式：單排布料蓄熱燒嘴式加熱爐的優(yōu)點及存在問題宣鋼二高線加熱爐投產(chǎn)以后，加熱能力較一線將有大幅度提高，年產(chǎn)量可達(dá)45 萬噸以上。與普通加熱爐相比較，由于該加熱爐的廢氣排放溫度僅為1500左右，幾乎達(dá) 到了能源利 用的極限值，因此節(jié)能效果好，較常規(guī)的加熱爐節(jié)能；另外，由于燃燒 完全，熱耗降低減少CO2排放,這將極大地改變環(huán)境。同時，高效蓄熱燃燒，煙氣的 排放溫度低于150C,不僅減少排 煙的熱效應(yīng)而且其排放煙塵的黑度是肉眼所看不 見的，噪聲減小，環(huán)境清潔,這對保護(hù)環(huán)境 是一大貢獻(xiàn)。由于高溫煤氣和空

13、氣混合燃 燒產(chǎn)生了較高的理論燃燒溫度，這種低熱值的高爐 煤氣可以迅速、穩(wěn)定、充分的燃 燒,高溫?zé)煔饩鶆虺錆M整個爐膛，鋼坯加熱溫度十分均勻，為軋制高質(zhì)量的鋼材創(chuàng)造了 條件。與其它蓄熱式加熱爐比較，蓄熱式燒嘴加熱爐不象其它蓄熱式加熱爐有專設(shè)的 蓄熱室，它的燒嘴就是一個小小的蓄熱室，能直接安裝在爐子的側(cè)墻上，減少爐墻占 用空間;蓄熱式燒嘴是由煤氣蓄熱式燃燒器與空氣蓄熱式燃燒器組成 ，它們在爐外 分開布置,使煤氣與空氣 通道分離,避免了煤氣與空氣互串的危險；蓄熱式燒嘴的燃 燒器中采用陶瓷小球作為蓄熱體，具有表面積大、耐高溫、耐急冷、導(dǎo)熱性強(qiáng)、更 換容易的特點；每個燃燒器前的煤氣和空氣連接管上都安有手動調(diào)節(jié)閥，從而使得 各個燃燒器，特別是上部與下部燃燒器的能力能夠按 需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡便易行。通過對已采用蓄熱式加熱爐的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)蓄熱式加熱爐也存在一 些問題。加熱爐必須換向方可工作，因此換向系統(tǒng)工作正常與否十分關(guān)鍵，操作時 必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；因其燃料為高爐煤氣，使用時安全問題尤為重要，爐區(qū)CO濃度超過lOOPPm時，CO檢測儀報警，操作工必須及時對爐區(qū)進(jìn)行巡檢和對漏點進(jìn)行處 理；因蓄熱式加熱爐升溫速度 快，一旦出現(xiàn)大的生產(chǎn)事故，停軋時間較長時，降 溫時間不