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包钢轨梁厂加热炉的节能改造
来源：钟剑峰，伍永福，刘中兴 |浏览：次|评论：0条 [收藏] [评论]
包钢轨梁厂加热炉的节能改造
钟剑峰1，伍永福2，刘中兴2
(1．包钢钢联股份有限公司轨梁轧钢厂，内蒙古包头014010；2．内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头014010)
摘要：针对包钢钢联股份有限公司轨梁轧钢厂加热炉存在的问题，进行了在加热炉内壁喷涂纳米高温远红外涂料、改进炉型曲线、改进炉墙和炉顶结构、改进炉门和曲线板等一系列技术改造，使加热炉的节能工作取得了显著成效。
关键词：加热炉；技术改造；节能
中图分类号：TG307 文献标识码：B 文章编号：1003—9996(2008)增刊2—0195—03
1 前言
包钢钢联股份有限公司轨梁轧钢厂现有3座5点供热连续推钢式加热炉，每座炉子有效长度为30．275m，内宽6．728m，炉底面积204m2，设计小时产量100t，燃料使用高、焦炉混合煤气，炉底管采用自然循环的汽化冷却方式。目前，加热炉年耗8万多吨标准煤，约占全厂能耗的80％，是耗能大户。多年的生产实践表明，加热炉运行稳定性和技术状况的好坏，对产量、质量、能耗等主要指标有着直接影响。为了达到优质、高产、低耗的目标，利用加热炉大修、中修、小修的机会，改造了加热炉关键部件，在加热炉节能工作中取得了不菲的成绩。
2 加热炉存在的主要问题
在加热炉实际生产运行中，发现加热炉存在一些问题，对能耗、生产、设备、环境、钢材轧制的质量及工作环境造成一定的影响。
(1)炉膛热效率低，被加热钢坯升温速度慢。
(2)由于加热炉是正压烧钢，生产不正常时，加热炉要控制炉膛压力，往往会引起炉气从扒渣小炉门处冒火，久而久之，扒渣小炉门框就容易被烧变形，小炉门框一旦变形，小炉门就关不严实，这样，一方面造成热量损失，使能耗升高；另一方面需要更换扒渣炉门框，增加员工的劳动强度及备件费用；第三，造成工作环境恶劣。
(3)出料端大炉门变形、烧损严重，更换频繁，约一个半月更换一套。大炉门一旦变形，就关不严密，加热炉的炉膛压力从出料端往装料端逐渐升高，所以出料端如果大炉门关不严密，容易造成吸冷风，导致出料口几支钢坯温度较低，容易打再热坯，浪费能源。
(4)加热炉出料口斜坡角度不合适，而且斜坡滑道由两根40mm方钢焊接而成，在生产中焊口容易开裂，钢坯出炉时，一方面开裂的焊口容易刮伤钢坯，另一方面钢坯撞到曲线板上部，也容易造成刮伤，影响钢材的轧制质量。
(5)出料口曲线板在斜坡滑道衔接处开了4个槽，容易漏铁皮，增加工人清理夹皮沟铁皮的工作量及劳动强度。
3 技术改造的主要内容
3．1 在加热炉内壁喷涂纳米高温远红外涂料
2006年3月利用l号炉小修的机会，在加热炉内壁喷涂了纳米高温远红外涂料。根据辐射传热原理，在炉内投向炉壁的辐射热量一定的情况下，黑度大的炉壁较黑度小的炉壁从投来的辐射热中吸收的热量要多、炉壁温度要高。炉壁有效辐射热增加了，强化了炉壁与炉内钢坯的热交换过程，增加了对钢坯的传热量。降低了出炉废气热损失，相应的热效率也就提高了。
在加热炉内壁喷涂纳米高温远红外涂料以后，各种热损失都有所降低，节约了能源，降低了加热炉的燃耗。主要表现在以下几个方面：
(1)烟气带出的物理热有所降低。从改进后加热炉热平衡测试结果看，烟气带出物理热有所降低，高温烟气热量有效辐射给钢坯，降低了烟气出炉温度，降低燃耗0．8％。
(2)炉门及孔洞逸气热损失降低。随着产量的增加，为提高加热速度，加热炉经常处于强化加热状态，前后炉门窜火较为严重，改进后略有好转，燃耗降低1．9％。
(3)不完全燃烧热损失有大幅度降低。由于加热炉经常处于强化加热状态，受燃烧条件限制及空燃比控制不好等原因，造成不完全燃烧热损失大大增加，改进后有所改善。不完全燃烧热损失降低了3．8％。
(4)改进后炉体表面散热、炉门及孔洞辐射热、冷却水吸热量也有不同程度降低。
(5)钢坯加热速度大大提高。
由于炉体内表面黑度提高，炉体内表面向钢坯辐射增强，钢坯有效吸热量快速提升，炉膛热效率大幅度提高。生产实践表明，1号加热炉使用了纳米高温远红外涂料以后，加热炉提高了升温速度，强化加热的现象变少了，炉子头尾窜火现象减轻了，延长了炉体的使用寿命，改善了工作环境。
3．2蓄热式燃烧系统的改进
利用3号加热炉中修的机会，将蓄热式燃烧系统均上炉顶布置的煤气管道向炉子两侧外面移，移至均上炉顶两侧平台外侧，保证煤气自动换向系统不受热气熏烤；空气管道保持原位不变，因煤气管道移走，其空间变大，在空气自动换向阀下铺设一层可移动的隔热盖板，保护其少受热气熏烤。这样既保证了空气、煤气换向系统的维护空间，改变了维护困难的局面；又保证了换向系统的工作环境。为蓄热式烧嘴自动投入提供了保障，蓄热式燃烧技术的使用大大节约能源，较常规烧嘴节约能源40％左右。
3．3炉型曲线的改进
在3号加热炉中修时，将炉喉抬高50mm、加I上平焰烧嘴炉顶及Ⅱ上炉顶抬高100mm，使炉膛压力有所降低，并对挡火墙做了调整，即使蓄热式烧嘴当成常规烧嘴来用，炉压也不会太大。减少炉头、炉尾及孔洞的逸气损失，节约能源。
3．4改进炉墙、炉顶结构，提高绝热效果
炉体散热是一项不可忽视的损失，而减少散热的关键取决于炉子砌体中间的隔热层。现将炉顶的隔热层结构做了调整，改用容重0．5t／m3的轻质浇注料，并增加一层20mm厚的纤维毡，降低炉顶温度。将炉墙的内表面粘贴50ram陶瓷纤维内衬改在粘土砖后，防止以往的脱落现象。大大提高了绝热效果，减少热量散失，达到节约燃料之目的。
3．5扒渣小炉门的改进
将原铸铁炉门框改用30mm厚的钢板制作而成，见图1。在钢板的四周焊接80mm槽钢，通水冷却，这样小炉框就不会被烧变形，延长小炉框的使用寿命，小炉门也就关闭严实，大大减少热量损失，同时也改善了工作环境，减轻工人的工作量及劳动强度，大大节约了备件费用。
3．6出料口大炉门的改进
将出料口大炉门改成边框通水炉门，使其筋板冷却良好，减少变形及烧损，另外，在炉门内增加锚固砖使浇注料更加牢固，不易脱落。这样出料口关闭严密，大大减少吸冷风，减少了打再热坯的机率，再热坯的率降低，大大节约了能源。
3．7斜坡的改进
将原33°斜坡改成30°，在保持斜长度不变的条件下，相应地将斜坡底座抬高100mm，这样，斜坡下部就高出曲线板；另外，斜坡滑道采用50mm厚的钢板整根下料，中间不留接口，这样保证滑道的整体性，在生产中不会产生裂口，钢坯出炉时就不会因斜坡滑道裂口和曲线板高出滑道而被刮伤，避免因刮伤而影响钢材质量。
3．8曲线板的改进
斜坡角度由33°改为30°后，斜坡滑道高出了曲线板，这样曲线板就不必开槽，取消斜坡滑道的过渡铁，将斜坡滑道改成齐口与曲线板相连，见图2，这样氧化铁皮就不会漏到曲线板下面的夹皮沟，大大减少了清理夹皮沟铁皮的工作量。同时辊道被动端的油管也不会被铁皮埋人，便于检修。
4 结语
通过在加热炉内壁喷涂纳米高温远红外涂料，大大增强了炉内传热，提高了钢坯的升温速度，减少了各项热损失，提高了加热炉的热效率。改进前后，加热炉单位燃耗由205．64kJ／t降到186．56kJ／t，降低幅度达9．28％。炉膛热效率由38．98％提高到43．54％，提高了4．56％；全炉热效率由61．2l％提高到63．80％，提了2．59％。
经改造过的斜坡在3号加热炉上使用，效果良好，近4个月来，未发生过因斜坡的问题致使钢坯刮伤。
通水小炉门的改造非常成功，经过使用，通水小炉门框几乎没有变形，小炉门关闭严密，大大减少了逸气损失，节约了能源，改善了工作环境。这种通水炉门的使用寿命，一般来说，加热炉一个中修周期才更换一次。就3号加热炉来说，共有小炉门12个，每年每个小炉门至少换一次，那么每年共需换小炉门12个，大大节约备件费用，减少了工人的维护量。
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