加热炉节能的几个问题

加热炉节能途径的探讨

济南黄河特钢有限责任公司石爱星

随着燃料资源的越来越紧张，其价格也自在不断的上涨，作为我们以天然气这样的优质燃料来进行钢坯加热的公司来讲，无疑以后价格上升的几率还很大，因此，我们必须把能源的节约问题列入我们的议事日程中，并作为以后一直要坚持做好的重要工作。为了为大家提供一些节能方面的思路，本文试图从十几个方面对与节约能源有关的问题，进行了简单的讨论，希望能对有关的操作岗位和管理人员有所启示。

一、加热炉能（热）量平衡的数学模型

1、热收入项目（Kcal/t）

1) 天然气的化学热Q1

2) 天然气的物理热Q2

3) 钢坯带进的物理热Q3

2、热量支出项目（Kcal/t）

1) 钢坯支出的物理热Q4

2) 烟气支出的物理热Q5

3) 不完全燃烧带出的化学热Q6

4) 余热蒸汽带走的物理热Q7

5) 冷却水带走的物理热Q8

5) 炉墙表面散热Q9

6) 炉门孔洞溢气带走的物理热Q10

7) 炉门孔洞溢气带走的化学热Q11

8) 裸露孔洞的辐射带走热Q12

3、热平衡等式

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10+Q11+Q12

二、加热炉运行的有关指标和术语

1) 热效率a=Q4/( Q1+Q2+Q3)X100%（钢坯的有效热占总供给热的比例）

2) 加热炉的加热能力t/h（单位时间内加热炉能够加热的合格钢坯重量）

3) 换热器的换热效率%（热风的总热量与通过换热器烟气的总热量之比的百分数）

4) 换热器的温度效率%（热风的温度与换热器前烟气温度之比的百分数）

5) 炉内压力Pa （一般是指钢坯表面上的气体压力）

6）热风温度和排烟温度℃（指换热器出口的风温和出换热器的烟气温度，通常大于露点温度）

7）辐射传热（电炉子加热的传热过程）

8) 对流传热（电风扇降温的传热过程）

9) 传导传热（烙饼加热的传热过程）

10）加热炉热负荷（单位时间内供给的热量，或单位容积在单位时间内的供热量）

11) 热阻的概念（同电阻的概念，只是对热的阻挡能力）

三、加热炉节能途径的探讨

加热炉节能的总体原则是；提高有效能；减少无效或不必要的能量支出，因此，节能主要措施都是围绕这个原则来进行的。以下是与节能有关

的几个问题：

1、热风温度（原则上越高越好）

热风温度的高低，对节能的影响很大，这个方面的原则是最大限度的利用烟气中的余热。是风温在设备能够承受的情况下，尽可能高。按我们公司的目前的设备的水平，达到450度以上没有问题，也不应该低于这个水平。与热风温度有关的因素：

1)换热器传热面积：换热面积越大，热交换量就越大，风温越高。

2)入口烟气温度越高，换热温度就越高；

3)炉尾吸风越少，烟气温度就越高，换热器温度就越高。

2、炉堂压力（钢坯表面处于零压或微正压，10Pa左右）

炉堂压力的高低，决定了炉子是否处于溢气还是吸风状态，如果炉内正压太大说明处于溢气状态，高温烟气将通过炉门、出钢口等孔洞跑出，造成物理和化学热量的损失；如果烟囱抽力过大，会造成炉堂为负压，从而是外部的冷空气通过炉门、出钢口等孔洞吸入炉内，使这些冷空气吸热升温后再排出炉内，增加了能源消耗。上述两种现象造成的能源损失都不希望过大，所以一般情况下，把钢坯表面的压力控制在零左右，把炉堂压力控制在微正压水平，10Pa左右。经验的检验方法是：弄一把干细土，垂直从出钢口或炉门上方洒落，粉尘在门前忽忽悠悠的感觉就认为是合适的炉压。

3、炉子升温速度与热负荷

炉子的升温速度实际最终反映的是，单位时间内供给燃料的多少，供给的多升温速度就快，热负荷就大，供给的少，热负荷就小，升温就慢。

但是要注意的问题是：加热炉的炉墙传热能力一般是固定的，也就是说单位时间内单位面积的传热量变化不大的，过多的供给燃料或增大热负荷，只能是浪费，不是很经济的做法。换句话说供热负荷的控制要力争经济，加热炉一般热负荷不要超过20万千卡/立方米（25立方米天然气）。由此按照我们的加热段的容积（11x3.4x2x25=1870）计算出的小时供热量标准为每小时1850立方米天然气左右。从而对应的产量应该是46吨左右。加热炉在升温不出钢的情况下，应该大大的小于这个数量。大概数量不应超过标准热负荷减去最佳产量的钢坯有效热消耗的天然气量

（46000x1250x0.17/8000），约为每小时630立方左右。

4、炉料的规格尺寸和材质以及钢坯在炉子中的摆放。

钢坯的规格、材质以及在炉子的摆放主要影响着钢坯的传热速度和加热时间。不通材质的钢坯导热系数不同，传热速度也有差别，不同规格的钢坯其加热厚度不同，加热时间也不同。钢坯的摆放对加热时间影响较大，主要是受热面积的大小不同而造成的。目前主要有单面加热和多面加热

如图：

a、推钢加热

b、步进炉加热

c、环形炉加热

5、坯料在炉时间与设备事故、工艺故障（含换辊等）

由于工艺故障、设备故障等造成的停机会增加能源消耗，是显而易见的事情。因此尽可能的降低工艺故障和设备故障，对于减少能源消耗具有

重要的作用。有两个方面的内容需要关注。一是坚强设备的点检和维护，尽可能的减少非计划的工艺和设备故障。二是当工艺和设备故障发生时，要抓紧时间抢修处理，尽可能的减少炉子保温或降温的时间。以减少由于故障停机造成的燃料消耗的增加。另外，虽然正常的换辊造成的停机时间是必须的，但是也要尽可能短的完成换辊和试轧操作。

6、炉子的结构、换热器的结构

炉子结构对能源消耗的影响主要体现在炉体散热损失和能否能够最大限度的把燃料能量传给钢坯。而使其能量的各项损失最低。一般是设计者要考虑的事情，一般包括炉墙墙体的结构和炉子内部各个尺寸以及冷却方式等等。

换热器的结构对能源消耗的影响主要是能否把烟气的余热最大限度的回收利用。也是设计者要考虑的问题，主要与换热器的换热面积、换热元件的尺寸和布置有关，操作者所要注意的一是让供给燃烧的风尽可能都是由换热器提供的高温热风，而不需要或尽可能减少外界的冷风进炉。二是让热风温度在换热器能够承受的情况下维持在一个较高的水平上（不应低于450度）。

7、燃料的燃烧状况（混合情况、风燃比、点火温度等）

燃料完全燃烧是加热炉燃料供给的重要目的，要达到燃料完全燃烧的目的，关键要创造如下的条件，一是让燃料和空气要充分接触和混合；二是保障燃料和空气有个合适的比例（天然气的燃料和空气的比例约为1：1.03――1.05。多余的供风会使无用的空气被加热排除，从而加大燃料的消耗；不足的空气会是燃料不完全燃烧，从而造成燃料的浪费。三是要有