加热炉改造方案及效果

加热炉改造方案及效果

摘要：本文阐述加热炉改进、提出相应的改进措施，并应用于现场，切实发挥其功效。

关键词：加热炉

华西扁钢厂加热炉改造原炉子为油气混烧加热炉，炉子砌砖长度37658mm,内宽6460mm.现改为高炉煤气，坯料尺寸为165～250×500～600×6000mm.

一、设计方案

1.设计条件

1.炉型：高炉煤气，推钢式连续加热炉

2.加热钢种：普碳钢、低合金钢、合金钢、冷墩钢、优质碳素结构刚

3.钢坯规格：165～250×500～600×6000mm.

4.钢坯入炉温度：常温

5. 钢坯出炉温度：～1200℃

6.加热能力：80t/h(冷装料)

7.燃料：高炉煤气，发热值：700×4.18KJ/Nm3

8.高炉煤气煤气管网入口温度：≤50℃

9.高炉煤气煤气管网入口压力：～7000Pa

10.高炉煤气含尘量≤25mg/m3

11.炉底水管冷却方式：气化冷却

2.加热炉设计采用的技术措施

本加热炉是采用高炉煤气为燃料的蓄热式推钢加热炉。

1.采用的技术措施

（1）为保证轧机生产对加热质量的要求，此设计方案采用新型蓄热式烧嘴以适应高炉煤气的要求，同时采用高性能的蓄热体材料和采用四通换向阀的集中换向系统，来达到炉压波动小、炉温均匀、能耗低的目的。

（2）根据轧机生产需要及对加热质量的要求，炉子分为3段，即温度控制段数为3段（加热一段、加热二段、均热段），以保证钢坯加热温度的均匀性，提高加热质量。

（3）由于燃料是高炉煤气，故采用双蓄热式燃烧技术，最大限度地利用烟气余热，大幅度降低燃耗。

（4）采用蓄热式技术后，炉内火焰流动与传统加热炉比有很大的区别，烟气成横向流动，烧嘴成对工作，其中一侧烧嘴工作时另一侧烧嘴排烟蓄热，烧嘴布置于炉子两侧，一侧烧嘴喷出的火焰被对侧烧嘴吸引，这相当于加长了火焰长度，对炉温的均匀性有利。

（5）为了保证炉子的安全生产，加热炉在炉子结构上，各种辅助设施的布局上，生产操作及设备的维护上充分考虑了人身、设备与生产的安全。如设置操作平台、栏杆及煤气泄漏报警装置。

（6）采用实用、可靠、先进的电控仪控的装备水平，保证炉子的安全生产。

2.采用的节能技术措施

（1）采用双蓄热式燃烧技术，最大限度地利用烟气余热，大幅度降低燃烧。

（2）采用性能良好的耐火浇注料进行整体浇注炉墙，采用复合绝热层结构完善炉体绝热，确保炉墙表面温度和炉顶上表面温度符合国家标准，减少炉体余热，改善操作环境。

（3）合理配置炉子两侧操作及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。

（4）配备实用的热工控制系统，使热损失减少到最少。

3.加热炉的主要尺寸

炉膛内宽6620mm 砌砖总宽度7660mm

砌砖总长度37658mm 侧墙厚度520mm

4.炉型

加热炉采用3段炉温控制，蓄热式烧嘴全部采用侧烧嘴，交替燃烧使坯料沿炉宽方向温度均匀。炉顶、炉底基本上为平直结构。炉内采用4根纵水管和数根横水管，横水管采用“T”型支撑。

4.1加热炉钢结构

两端钢结构柱子和钢板大部分利旧，但由于烟道结构和水管布置有变动，所以会有一些改动。

炉顶钢结构大粱基本利旧，大梁尽量调整到一个标高。即炉顶压下部分取直，炉顶大梁和炉顶压下部分钢结构重新制作。

侧部钢结构立柱随着炉顶取平而有所变动，钢板重新设计制作。

所拆除的材料能利旧的将用来替代设计。

4.2蓄热式燃烧系统

加热炉的燃烧系统包括蓄热式烧嘴、助燃风机、引风机、空气管道、高炉煤气管道及其吹扫用的蒸汽管道，换向装置，蓄热式烧嘴布置于加热炉两侧。

加热炉设3个供热段，分别为均热段、加热段二段、加热一段。

4.2.1燃料消耗量

设计单位热耗：1.25GJ/t

高炉煤气消耗量：34127 N m3/h

空气消耗量：21948 N m3/h

4.2.2供热分配

加热炉的加热能力按80t/h设计，总供热能力为40800 N m3/h ，比额定设计能耗高20%。

供热分配

42.3

这种烧嘴结构紧凑，采用陶瓷蜂窝体作蓄热体，且空气、煤气相互隔绝，不会有互窜的危险。另外这种烧嘴，组织火焰性能良好，每个烧嘴带空气阀门或煤气阀门，可以调节单个烧嘴负荷，相邻的两个烧嘴（一个是空气蓄热式烧嘴，一个是煤气蓄热式烧嘴）作为一个燃烧单元，可以关闭单个烧嘴。

根据采用的蓄热式烧嘴方式和工程实践，主烧嘴采用空气、煤气横向组合式蓄热式烧

嘴，点火烧嘴为高炉煤气的常规直焰烧嘴。

双蓄热横向组合式烧嘴与常规烧嘴的共同点在于，它仍然是独立的烧嘴，具备烧嘴的一切功能，包括组织喷出流股的速度、形状和相交角度，所以具备充分的调节性能。对不同产量、不同规格、不同材质的钢坯，可以实现不同的加热制度。炉墙厚度维持500～600mm左右，与传统加热炉相同，布置各种检修炉门和清渣炉门十分方便。蓄热室的一半在炉墙中，另一半在炉墙外，烧嘴尺度与传统烧嘴相仿。

横向组合式烧嘴式空气蓄热箱和煤气蓄热箱完全独立设置的，相邻的空气喷口和煤气喷口斜交组成一个燃烧单元，空煤气交叉混合燃烧，完全排除了煤气和空气互串的可能性。在一般柱距较小的炉子上也方便布置。

每个蓄热式烧嘴由烧嘴空腔和烧嘴砖空腔拼成，相当于一部分镶嵌在炉墙中，另一部分悬挂在炉膛外。煤气和空气从炉膛中的蓄热室端面进入炉膛，蓄热室悬挂在炉墙外的部分安装了煤气和空气入口管道，煤气和空气从管道进入蓄热室。煤气和空气入口不是开设在蓄热室的外端面而是侧面，端面用于安装蓄热室门，便于检修和更换蓄热体。

蓄热体的工作温度频繁、剧烈、长期变化，不可避免产生热应力破坏，表现为开裂和表面剥落（不影响正常使用）。为避免剥落碎块随气流进入炉膛或管道，蓄热体的两端使用了格栅。

4.2.3．1蓄热体的形式及数量

蓄热式烧嘴选用蜂窝体作蓄热体，炉体共设80个蓄热式烧嘴。蜂窝蓄热体呈块状，沿气流方向是许多微小的直通孔，孔壁很薄。这样的结构得到了很大的表面积，使得热交换速度很快。相同蓄热量的情况下，蜂窝体占据的体积小，烧嘴中填充蜂窝体可以获得足够的蓄热量和蓄热面积，蜂窝体的直通流动方式使减轻了烧嘴堵塞程度。

4.2.3．2蓄热式烧嘴用在加热炉上的优点

蓄热式烧嘴在加热炉上，可以做到：

（1）煤气和空气通道截然分开，没有窜气的可能，十分安全。

（2）对炉墙结构与普通加热炉相同，对筑炉材料、施工、烘炉操作等无特殊要求，浇注料使用过程中出现裂缝不会造成空气、煤气相窜，也无外泄煤气，从而消除了安全隐患。

（3）两侧烧嘴空气采用大型四通换向阀集中换向，煤气也采用大型四通换向阀集中换向，设备布置简洁。

（4）分段供热，各段热负荷调节方便，可以按照加热工艺的需要，灵活调节炉温制度。同一段中的上部、下部烧嘴的供热量也可调节，便于改变上下热负荷分配，从而减少钢坯上、下

表面差温。

（5）在炉下部侧墙开设扒渣门，可及时清理氧化铁皮，减少停炉打渣时间。

4.2.3．3换向装置

本方案空气和煤气均采用大型四腔四通换向阀，即每段多个烧嘴集中换向，本加热炉分为均热段、加热一段、加热二段供热），每段各采用一套空气/烟气四通换向阀，共3套；每段各采用一套煤气/烟气四通换向阀，共3套。

换向阀采用液压驱动，动作平稳、震动小。换向周期约40～80秒。换向动作由PLC控制系统提供逻辑控制，换向控制系统可实现定时、定温自动换向，也可远程手动强迫换向。整套系统具有结构