关于热轧加热炉煤气消耗量影响因素的研究

关于热轧加热炉煤气消耗量影响因素的

研究

摘要：近年来，随着经济的发展，我国的化工工程建设的发展也有了创新。

将煤气加压站输出给二棒、三棒加热炉的焦炉煤气和转炉煤气配比数据传送到加

热炉控制系统，系统根据该数据和煤气加压站到加热炉的煤气管路直径、长度以

及煤气压力，分析计算出合理的空燃比，提供给新植入的自动调节空气流量程序，形成一个预知燃烧系统，实现供给加热炉各段的煤气合理充分燃烧。

关键词：热轧加热炉；煤气消耗量；影响因素；研究

引言

目前，我国的资源和环境问题日益突出，迫切要求高能耗行业全面推行节能

减排技术。冶金行业轧钢系统中的能耗大户是加热炉，其能耗约占轧钢生产能耗

的70%。加热炉作为轧钢生产的一个环节，也有很多技术亟待改进和提升，如加

热炉中的燃烧控制。燃烧控制是加热炉自动化控制中的重要部分，而燃烧控制的

关键是准确的空燃比控制。选用准确合理的空燃比（空气流量和煤气流量之比值）组织燃料燃烧，对于提高烧嘴火焰温度，保证钢坯加热质量良好，降低煤气消耗，减少钢坯氧化烧损有着重要的意义。

1影响加热炉煤气消耗的因素及相关措施

从能量守恒的角度分析，板坯加热到轧制需要的温度需要一定的热量，热量

的来源主要由板坯自带的热量和燃料燃烧产生的热量，热量的支出主要有板坯带

走的热量、加热炉辐射和热传导等损失的热量、煤气燃烧后的烟气带走的热量。

因此，从热量的来源和支出角度进行研究，分析影响煤气消耗的因素，并采取降

低煤气消耗的措施如下：（1）板坯的入炉温度低，导致煤气消耗量增加。采取

措施：对炼钢到热轧的过程进行设备改造，增加过程保温，减少过程热量损失，

提高直装率。目前正在研究过程保温的方案及可行性。（2）冷热混装，导致煤

气消耗量增加。采取措施：在生产排程上制定相关制度，减少冷热混装，提高热

装热送率。目前热装热送率由约平均40%提高到43%以上。（3）板坯的目标出炉

温度高，导致热量过剩，浪费煤气。采取措施：在满足轧制要求下的前提下，对

出炉温度进行优化，加强过程管控尽量低温出钢，避免煤气浪费。前期平均出炉

温度，一条产线为1208℃、另一条产线为1206℃，采取措施后，出炉温度均小

于1190℃。（4）轧制品种改变时，目标出炉温度会改变，有时温度跳跃值很大，尤其出炉温度降低时，造成煤气的浪费。采取措施：提前规划好生产排程，尽量

集中生产相同规格产品，尤其针对温度高的薄规格产品，必须要集中轧制生产，

少生产。目前前后辊期板坯的目标出炉温度最大跳跃值控制在小于30℃以下，薄

规格产品比例月计划由9.58％降低到5.11％。（5）煤气燃烧不充分，会产生大

量能源浪费，提高煤气消耗总量。采取措施：①实现空燃比自动控制。②可考虑

选择高效节能燃烧设备，如优先选择使用蓄热式烧嘴，自身预热式烧嘴等。目前

正陆续对加热炉进行智能化改造，实现自动控制。（6）加热炉热量的损失。采

取措施：①保证加热炉的保温措施到位，避免热量过度损失。②研究提高换热器

的换热效果。③减少加热炉启停次数。减少加热炉启停炉次数的措施，2018年5

月份开始执行，截至目前每月启炉4次，比去年同月减少1次。

2煤气预知燃烧技术的合理应用

2.1调节加热炉炉温

二棒、三棒加热炉正常生产中，调节加热炉炉温时空燃比调节采用“自动”

模式。调节加热炉各段炉温时，根据生产轧制节奏的快慢、炉温的高低、煤气热

值情况给定煤气量，系统自行选择准确的空燃比数值，自行调节相应的空气调节阀，使该段总的助燃空气量和总的煤气量相适应。

2.2调节加热炉两侧烧嘴煤气阀门的开度

二棒、三棒加热炉加热一段、加热二段相应的炉温控制分为4个控制段，即

加热一上、加热一下、加热二上、加热二下。其中，加热一上、加热一下均控制

加热炉两侧各2个煤气烧嘴，加热二上、加热二下均控制加热炉两侧各3个煤气

烧嘴。由于煤气分管布置的原因，如果两侧烧嘴煤气阀门开度相同会导致一侧烧

嘴煤气流量大于另一侧。因此，在煤气预知燃烧技术的实际应用中，经过分析、

摸索、总结，煤气流量大的一侧烧嘴煤气阀门开度为30°～45°，煤气流量小的

一侧烧嘴煤气阀门开度为45°～90°，从而保证两侧烧嘴煤气流量相同，使得各

个煤气烧嘴燃烧时保持正确的空燃比，最终达到烟气含氧1%～3%。

2.3合理设定炉膛压力

在加热炉运行中，炉膛压力控制效果的好坏直接关系到其整体的节能环保效果。为保证炉膛压力始终处于一个相对较稳定的微正压区间，避免冷空气的吸入

与高温炉气的外泄，有必要设定合理的炉膛压力。工艺技术规程“炉压控制在

0～50Pa”，二棒、三棒加热炉炉压检测点不在炉顶，而在钢坯上表面位置，实

际应用中优化为“炉压控制在2～10Pa”，炉压自动调节设定炉膛压力为6～8Pa，以钢坯出炉口稍许冒火为宜，可操作性更强。既减少了炉口热损失，又保证了钢

坯通条的温度均匀。

2.4系统保护优化措施

在PLC系统中，对其煤气总管与空气总管做出相应设定，即当煤气或空气总

管压力值小于2．0kPa时，该PLC控制系统就会自动切断煤气总管的快速切断阀

并停机，而且该控制系统还有配套的UPS供电系统，即使是在缺乏动力电源的情

况下，该系统的安全保护程度也可安然运行，满足了安全生产保护的需求。

结语

（1）干法除尘工艺照比传统的双文丘里管的湿法除尘，煤气中的酸性成分

等有害物质含量更多，再向后续用户流动过程中与煤气冷凝水或是其他方式带进

的机械水结合，形成了强酸性、高氯含量的腐蚀性溶液，造成了后侧高炉煤气管

道的腐蚀。（2）在干法除尘后使用喷淋塔清洗高炉煤气，虽然能去除或中和煤

气中的氯离子和酸性物质，可以适当提高煤气冷凝水的pH值、减少氯离子含量，能起到缓解煤气管道腐蚀情况的发生，但湛江喷淋塔的除酸效果不理想。（3）

考虑到喷淋塔后的高炉煤气具有一定的腐蚀性，因此决定增设斜板沉淀池来进一

步改善喷淋塔的除酸效果，并加强后续管线的监查和维护。