式加热炉炉型及关键设备的设计选择

（３）电炉汽化冷却回收蒸汽发电或供真空精炼用蒸 汽技术。此项技术在国外应用已有２０多年，我国曾引进 但未正式使用，目前莱钢已在生产中试运行。
４结论
（１）我国电弧炉炼钢近几年来不断发展，２００８年电 炉钢产量达到６ ３４０万ｔ；但是我国电炉钢在粗钢总产量 中所占比重不断下降，到２００８年以后降至１０％左右，远 低于世界约３０％的平均水平，有很大提升空间。 （２）电弧炉炼钢的能源供应包括电能和辅助能源，随 着电弧炉容量的增加、生产速率的加快，电弧炉炼钢过 程中使用辅助能源日益受到重视。 （３）我国电弧炉炼钢要缩小与世界先进水平的差距， 必须在节能降耗、缩短冶炼周期上大力发展电弧炉炼钢 节能技术，主要有电弧炉容量大型化，优化炉料结构技 术，节电技术，强化冶炼技术，余热利ＪＨ技术等。
２．３．１
ห้องสมุดไป่ตู้
阀体结构及动作方式 单通阀体积小，安装方便，阀板通常是旋转运动的。
ａｌｅ
ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ
ｄｅｓｉｇｎ；ｋｅｙ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｉｔｏｎ
在世界能源日益紧缺的情况下，国家大力推行节能 减排技术。蓄热式燃烧技术是通过蓄热体实现了烟气余 热的极限回收，能够将高炉煤气等低热值煤气用作轧钢 加热炉燃料，同时对于高热值煤气，蓄热式燃烧方式最 大程度地降低了烟气带走热量，使得加热炉热效率大幅 提高。因此，在国内轧钢加热炉领域，蓄热式燃烧技术
５００
１．１全蓄热式烧嘴供热炉型
该炉型的所有烧嘴均为蓄热式烧嘴，为全炉单蓄热 或全炉双蓄热烧嘴。此种炉型最大的优点是能够有效地 利用高炉煤气等低热值煤气，很大程度上解决了轧钢加 热炉对高热值煤气的依赖；不设常规烟道，空气（煤气） 预热器及常规排烟混凝土烟囱，节省一次性投资；热回 收率高，所有排放的烟气温度均降低至１ ８０℃左右，回 收了大量烟气余热；因为不需要设置空气（煤气）预热 器，助燃风机出口压力可适当降低，与同等产量的常规 加热炉相比，助燃风机功率小，电耗降低。理论上全蓄 热式烧嘴供热炉型比常规烧嘴供热炉型所同收的烟气余 热多出约１７％，余热回收效果显著。 但全蓄热炉型也存在以下不足：炉压较难控制，炉 头易冒火；耐材施工质量和烧嘴的安装工序要求非常严 格．否则易出现炉墙发红、窜火等情况，严重影响加热
《工业加热》第４０卷２０１１年第５期 １．３空气．煤气预热方式
常见的有空气单蓄热、空气单蓄热与煤气预热及空 气煤气双蓄热三种。 空气单蓄热方式，热回收率高，安全性高、单位热 耗低。空气单蓄热与煤气预热方式用于某些煤气不能高 温预热的加热炉，利用煤气预热器将煤气预热至安全温 度下，充分回收烟气余热。空气煤气双蓄热方式可将低 热值煤气有效的利用。通常根据煤气热值的高低来决定 采用何种蓄热方式。 低热值煤气（热值＜４．１８ｘｌ
ｋＪ／ｍ３），以高炉煤气
为例，热值为３
３４５
ｌｄ／ｍ３的高炉煤气，空煤气不预热时
理论燃烧温度１ ３００℃；采用常规金属换热器预热，空气 预热至５５０℃，煤气预热至３００℃，理论燃烧温度仅达 到１ ６００℃，炉温只能达到Ｉ】００℃；如果采用空煤气双 蓄热方式，空气，煤气都可预热至１ ０００℃，理论燃烧温 度可达到２ １００℃，从而满足ｊ－ＪｊⅡ热炉炉温的要求。因此 一般需要采用空气、煤气双蓄热炉型。
２蓄热式加热炉烧嘴设计及其配套设备和材料
的选型
２．１蓄热烧嘴
蓄热烧嘴是蓄热式加热炉最关键的设备之一。根据 加热炉的炉膛尺寸，选择合适的蓄热箱结构和蓄热体材 质与形状，合理设计蓄热烧嘴。 烧嘴的设计原则是在保证加热质量和稳定使用的前 提下，尽可能地减小烧嘴体积，选择台适的蓄热体用量。 有效组织空煤气流股．避免混合太快造成的局部高温，同 时也要避免混台太慢，造成在对面烧嘴内的可燃物二次 燃烧。为了保证燃料在低氧气氛中燃烧，必须在设计其 供给通道时，考虑燃料和空气在空间的扩散、与炉内烟
５
一ｌｌ｝ｌ～
Ｌ口Ｊ－口 ■■＿一
烟气芾走热量 燃料单耗 ：乖１，８１ｌ☆ｈ－Ａ肘【中
万方数据
气的混合和射流的角度及深度，而这些参数应根据加热 炉尺寸、加热工艺要求、燃料种类、烧嘴大小、预热温 度和空煤气压力等因素来确定。 目前蓄热式烧嘴与炉墙的连接方式通常有法兰连接 ・和固定焊接两种方式。前者多针对单蓄热烧嘴，而后者 多用于双蓄热烧嘴。从实际使用情况来看，双蓄热烧嘴 在使用过程中多次出现炉墙冒火等情况，究其原因，是 因为烧嘴与炉墙本体结合不严，烧嘴内高温煤气通过这 些缝隙窜出炉墙钢板后，在大气中燃烧。通过仔细分析，７ 应是烧嘴钢结构与炉墙钢板焊接不充分、耐材浇注不严 实、烧嘴周围选择不合适的保温材料等方面造成了结合 不严的问题。在严格管理施工和安装，保证砌筑和焊接 质量后，此类问题得到了解决。 ２．２蓄热体 蓄热体为易耗品，其自身质量和蓄热能力直接影响 到加热炉的运行状态。目前常用的蓄热体主要有两种：蓄 热球及蜂窝体，这两种蓄热体都能满足加热炉的使用要 求，但它们又有各自的优缺点，其性能比较见表１。
Ｓｔｅｅｌｍａｋｅｒｓ Ｌｏｏｋ ｔｏ
Ｆｕｔｕｒｅ【Ｊ】．Ｉｒｏｎ
ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｍａｋｅｒ．２０００（１）：３Ｉ．
【１０】傅杰，兰德年．现代电弧炉炼钢技术的发展及我国电炉 钢生产的前景［Ｃ】／／中国电炉流程与工程技术研讨会文集． 上海：【ｓ．ｎ．】，２００５：５３－３ Ｉ．
万方数据
４
加热设备
嘴供热、蓄热式烧嘴与常规烧嘴组合供热两种。按预热 介质划分，蓄热式加热炉常见的有空气单蓄热、空气单 蓄热与煤气预热及空气煤气双蓄热三种。各种炉型均有 其优缺点，且在国内钢铁行业都有实际应用。
１．２蓄热式烧嘴与常规烧嘴组合供热炉型
加热炉同时具有蓄热式烧嘴与常规烧嘴的炉型称为 组合供热炉型。蓄热烧嘴为单蓄热或双蓄热均可。此种 炉型结构具有以下优点：能够有效地利用较低热值的煤 气；设有常规烟道及烟道闸板，炉压控制灵活，能有效
ｋＪ，ｍ３），优先推荐
地避免炉头、炉墙冒火；热回收率较高，一部分烟气的
ｋＪ／ｍ３）可采用空气单蓄热炉型。
１．４不同燃料介质的炉型选择
对比两种供热方式的优缺点，虽然组合供热炉型在 余热回收上略逊于全蓄热烧嘴供热炉型，但前者能更有 效地进行炉压控制，也能更好地保证钢坯加热质量，为 此针对使用燃料情况，建议采取如下的空煤气预热方式 和炉型结构。 低热值煤气（热值＜４．１
８×ｌ ５００
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｔｙｐｅ ａｎｄ Ｋｅｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｈｅａｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ ＸＩＡＯ Ｈａｌ・ｄｏｎｇ
（ＣＩＳＤＩ Ｆｕｒｎａｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００１ ３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅ ｗｉｔｈ ａｃｔｕａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｈｂｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｆｏｒ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ａｓ ｒｅｇａｒｄｓ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｙｐｃ ｄｅｊｉｉｇｎ，ｋｅｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｅｔｃ．ｒｅｓｐｅｃｔｓ ｏｆｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｍａｃｅ ｓｏｍｅ ａｄｖｉｓｅｓ ａｂｏｕｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｔｙｐｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ；ｓｔｅｅｌ ｒｏｌｌｉｎｇ；ｆｕｒｎａｃｅ ｔｙｐｅ
－常规供热－争蓄热ＫＩ组台供热
选择空气、煤气双蓄热烧嘴＋常规烧嘴组合供热的炉型。 中等热值煤气（热值＝４．１８ ｘ（１ ５００～２４００）ｋＪ／ｍ３）， 采用空气单蓄热烧嘴＋煤气预热＋常规烧嘴组合供热炉型。 高热值煤气（热值＞４．１８×４
０００
ｋＪ，ｍ３），采用空气
单蓄热烧嘴＋常规烧嘴组合供热炉型。
表１ 常用陶瓷小球和蜂窝体的性能比较
已有多种换向阀，如单通阀、组合三通阀、四通阀、五 通阀等，阀板动作方式有垂直运动和旋转运动；换向动 力有气动、电动、液压传动等。 由于换向阀一直频繁切换开闭的工作状态，而且烟 气中通常含有较多的微小粉尘，因此在选用换向阀时 须考虑换向阀的密封性和使用寿命，考虑换向机构的 可靠性、耐久性和灵活性。选型是应避免选用体积过 大、密封材料不易更换、动作速度慢的阀门。以免连 续生产时因阀门故障率高、更换不易等，影响加热炉 的正常生产。
得到了广泛的推广和应用，取得了良好的效果。但由于 蓄热式加热炉因其燃烧方式、烧嘴结构形式等与常规加 热炉截然不同，在实际生产过程中，炉膛压力波动剧烈、 炉墙冒火、蓄热体和换向阀使用寿命短等问题，一直困 扰着设计者和生产方，为此针对轧钢蓄热式加热炉的炉 型、关键设备的设计及耐材选择等方面进行如下分析和 探讨。
排放温度降低至ｌ ８０℃左右，比常规烧嘴供热炉型所回 收的烟气余热多出约９％；坯料的加热质量较好。 此种炉型结构同样也存在烧嘴体积较大，管路众多， 操作检修空间狭窄，换向阀众多，检修维护量大等问题， 其余热回收不及全蓄热加热炉。 图Ｉ为某２２５０ｍｍ轧线加热炉按常规加热方式、全 蓄热方式和组合加热方式三种炉型的热效率，烟气热损 失和燃料单耗计算的对比情况。常规方式烟气排放温度 按５００℃考虑，蓄热方式烟气排放温度按２００℃考虑。
ＭＡＰＥＬＬＩ Ｃ Ｂ Ｓ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆＥｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｘｅｒｇｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎ－
ｃｅｓ
作者简介：肖海东（１９７８一），男，云南建水人，学士，工程师，主
要从事工业炉设计工作．
努弛薄撰雾棼氇急撰雾撰雾雾雾雾雾零％薄；≯瞄毋．；产．廖若融雾雾；产．琴琴零撰雾撰器雾雾零撰零零祭撰棼努塔皇．零零瘩电摹零零；皋
收稿日期：２０１ｌ－０６－２８；修回日期：２０１ｌ一０８－１０
１蓄热式加热炉炉型选择
以供热方式划分，蓄热式加热炉可分为全蓄热式烧
讨论【Ｊ】．，特殊钢．２０１０，３ｌ（６）：２ｌ－２５． 【２】傅杰，朱荣，李晶．我同电炉炼钢的发展现状与前景 【Ｃ］／／２００６年炼钢、连铸牛产技术会议．烟台：Ｉｓ．ｎ．】，２００６：４５．５１． 【３】黄华，蔡继明．现代电炉炼钢技术发展趋势［Ｊ】．特钢技 术．２００６，ｌ ２（４）：５８．６２． 【４】李晓，彭峰．我国电炉钢生产现状及发展前景【Ｊ】．特 殊钢．２００９，３０（２）：２７－２９． ［５１肖邦国，鹿宁．电炉流程生产钢材品种定位研究【Ｊ】．钢铁 研究．２０１０，３８（１）：５６－５７． 【６】６
中等热值煤气（热值＝４．１８×（１ ５００～２４００）ｋＪ／ｍ３），
可采用空气单蓄热与煤气预热炉型。高热值煤气（热值
＞４．１８×４ ０００
炉使用寿命；烧嘴体积较大，整个加热炉管路繁杂，操
作检修空间狭窄；换向阀多，检修维护量大；钢坯的温 度均匀性较常规平焰烧嘴加热方式略差，不能满足不锈 钢、硅钢等高牌号产品的加热质量需求。
参考文献： 【ｌ】李士琦，孙华，郁健，等．我国电弧炉炼钢技术的进展
ｉｎ ＥＡＦ ｄｕｒｉｎｇ Ｍｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ
Ｐｅｒｉｏｄ【Ｊ】．１ｒｏｎｍａｋｉｎｇ
＆Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ．２００６，３３（５）：３７９—３８８．
【７】李土琦，张汉东，陈煜，等．废钢一电炉炼钢流程和循环 经济【Ｊ】．中国废钢铁，２００６（３）：１ｌ－１６． ［８】李士琦，李伟立，刘仁刚．现代电弧炉炼钢［Ｍ】．北京：原 子能出版社，１９９５． 【９】ＯＰＡＬＫＡ Ｗ Ａ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ＤＯＩ－１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２・１６３９．２０１Ｉ．０５．００２
轧钢蓄热式加热炉炉型及关键设备的设计选择
肖海东
（重庆赛迪工业炉有限公司，重庆４０００１３） 摘要：结合国内轧钢蓄热式加热炉的实际使用情况，对蓄热式加热炉的炉型设计、关键设备及材料的选型等方面进行了阐述和分 析，提出了不同条件下的炉型设计、设备和材料选型建议。 关键词：蓄热式加热炉；轧钢；炉型设计；关键设备；材料选择 中图分类号：ＴＧ３０７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２・１６３９（２０１１）０５—０００４－０４