蓄热式轧钢加热炉炉压问题的分析与对策

收稿日期:2007-02-10;修回日期:2007-04-05

作者简介:罗国民(1969 ),男,高级工程师,主要从事高温空气

燃烧技术的研究和应用工作.

蓄热式轧钢加热炉炉压问题的分析与对策

罗国民

(广东松山职业技术学院,广东曲江512126)

摘 要:由于蓄热式加热炉的供热方式和排烟方式较传统加热方式发生了根本性改变,炉压波动给加热炉生产带来了不利影响一直困扰轧钢生产。在对韶钢蓄热式加热炉生产实践研究的基础上,分析炉压问题的原因与对策,并在应用中取得实效。

关键词:蓄热式;加热炉;炉压

中图分类号:TF061 26 文献标识码:B 文章编号:1001-6988(2007)04 0016 02

Analyse and Countermeasure on Problem of Regenerative Rolling

Heating Furnace Pressure

LUO Guo min

(Guangdong Songshan Polytechnic College,Qujiang 512122,China)

Abstract:Regenerative combustion is a new c ombustion technology that regenerator warm up the air and fuel gas.The pressure of heating furnace is wave because the change on the fuel feeding and the smoke excluding at all.This paper is focused on applied of regenerative combustion technology on SGIS third steel rolling factory s heating furnace,and introduced the reason and project of pressure wave proble m.

Key words:regenerative;heating furnace;furnace pressure 随着国内蓄热式轧钢加热炉陆续投产,由于其设计与传统加热炉不同,其供热方式和排烟方式发生了根本改变,生产过程中经常出现炉压波动,吸冷风和冒火严重,甚至烧坏炉门钢结构。对于步进式加热炉则直接影响炉底机械和进出料设备的安全运行。操作人员在较长时间内无法控制,直接影响生产。韶钢蓄热式加热炉投产后,为改变此状况,对炉压问题进行系统的研究,找到了对策,炉压得到合理控制,能耗指标也得到一定改善。

1 原因分析

1.1 蓄热式轧钢加热炉自身原理与特点

蓄热式换向燃烧的原理决定采用蓄热式技术的加热炉是间隙式供热,间隙式排烟,脉冲式燃烧。如果设计不合理,操作不当,容易产生炉压波动。并且蓄热式轧钢加热炉的炉膛压力分布已完全改变,不再是传统加热炉沿着炉长方向的分布,而是沿着炉

宽方向的压力分布。炉膛压力随火焰由近到远逐渐增加,且在根部产生负压回流区。

实际生产中,多个侧排烟通道的阻力是不均匀的,且在运行中随蓄热体的破裂、板结而增加阻力,并引起炉压变化。这要求合理设计烧嘴结构与布置,计算排烟阻力与炉压分布,并用合理的加热炉炉体结构与之配合。

另外在每一个换向周期内排烟温度的变化也会引起炉压的变化。不过这种渐进的变化对炉压的影响不是很大。1.2 设计与设备原因

蓄热式轧钢加热炉是采用引风机强制排烟,所以引风机抽力即扬程的设计直接影响炉压。但由于其设计与传统加热炉不同,影响因素较多,许多蓄热式连续轧钢加热炉由于设计不当而引风机抽力不够,表现为炉压超常,炉膛压力达50Pa,个别加热炉炉膛压力甚至更高,冒火达几米高,有封闭式炉门的加热炉和侧出料的步进炉也不例外,甚至窜火到炉体膨胀缝、仪表管、

底部排渣口等。设计不当的主要因素有:供热与排烟设计不匹配,烧嘴设计、安装分布不合理,炉体结构设

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计不合理,引风机设计不合理等。

设备的选择也是一个原因,加热炉设备要有好的炉压调节性能,当炉压变化时可控制与调节。

1.3 操作原因

由于蓄热式连续轧钢加热炉是近十年来兴起的节能新技术,没有现成的操作方法和规程,韶钢蓄热式加热炉投产时制定的操作规程也是参照国内蓄热式室式炉的操作规程,注重安全操作,没有对操作方法和加热工艺进行系统性地优化。操作员对蓄热式加热炉设备不熟悉,对其工作原理理解不透。由于操作而引起的炉压问题,表现为供热量与排烟量不协调,空燃比不稳定,从而炉压变化频繁,难以控制。

1.4 煤气压力波动原因

由于蓄热式轧钢加热炉不同于传统煤气烧嘴加热炉,其供热量调节受煤气压力的波动影响大。而韶钢的高炉煤气压力波动较大,造成煤气流量波动,煤气流量的这种瞬时的波动如果没有排烟的自动调节将引起炉压波动。

2 对策分析与应用

2.1 供热设计

无论是蓄热烧嘴式加热炉,外置蓄热器式加热炉,还是内置蓄热室式加热炉,在供热时应尽量采用分段或分点延时换向供热,这对组合式换向容易实现,对集中换向比较难实现。但换向的延时只是解决换向瞬间吸冷风的问题,对于主要问题即炉膛压力超高问题影响不大。要解决炉膛压力超高问题必须多方面考虑,供热设计时要求合理设计烧嘴结构与布置,达到真正均匀扩散燃烧的效果,减少炉宽方向的压力差。同时要与排烟设计相结合。另外在设计时要考虑炉膛内部压力对换向瞬间炉口压力变化的补偿和协调,对于端进出料加热炉一是设计延迟换向,二是设计一组远离炉头和炉尾的喷口向炉头和炉尾交叉射流,三是在炉头和炉尾采用烟气回流技术。对于侧进出料加热炉主要是考虑介质压力变化和蓄热室阻力特性变化等因素对炉压的影响。2.2 排烟设计

排烟设计要根据燃料的不同,进行精确的计算。计算时要充分考虑热焓当量比、空燃比、介质气体流速、动力特性等。尤其是动力特性,除了介质在供热管道与排烟管道及风机的动力特性,更重要的是介质通过蓄热室的动力特性,因为蓄热室排烟阻力会在生产中变化而导致炉压变化。另外空燃比的设计要考虑高温低氧燃烧需要,并据此对蓄热室进行合理设计。

2.3 蓄热室设计

蓄热室设计要同时考虑排烟和供热,蓄热体的堆积高度既要满足供气压力与小于临界流化速度的需要,同时要满足换向周期的需要和满足排烟温度控制的需要,另外要满足降低排烟阻力的需要,但要避免产生沟流现象。

蓄热室结构和形状的设计也很重要,尽量使介质气流分布均匀,同时尽量避免围壁效应。

选择性能好的蓄热体材料,避免在生产中由于蓄热体的破碎和板结造成排烟阻力的突然增加。

2.4 引风机选择

引风机选择要根据蓄热式加热炉的特点,充分考虑后期生产蓄热室阻力增大的需要,对抽力设计留有足够的余地。最重要的是风机的可调节性能,韶钢第三轧钢厂蓄热式加热炉通过增加变频调速以及自动化调节手段改善风机的调节性能,简单有效地控制炉膛压力在微正压即10Pa左右。

2.5 改善操作

操作对于炉压的控制至关重要。首先对操作人员进行多次!洗脑式∀技术培训,以蓄热式加热炉工作原理为基础,介绍系统的构成、设备的性能和各热工参数的相互关系。要求操作人员克服传统加热炉的操作习惯,充分认识蓄热式轧钢加热炉是一个集供热、排烟、余热回收为一体的复杂热工系统,其设备又是包含机械、液压、电气、热工、燃气等多专业的紧密系统,热工参数较传统加热炉复杂,并且各参数之间又是相互影响、相互作用的统一系统,所以要采用系统工程的原理对其热工操作进行优化,形成韶钢这种!三协调∀蓄热式加热炉最优操作法,即供热量与排烟量协调,蓄热室温度与炉温协调,空燃比与排烟温度协调。

由于供热量受煤气压力波动的影响大,造成炉压波动大,另外由于蓄热室在换向瞬间的阻力波动,加大了因煤气压力的波动造成的炉压波动。炉压的波动不仅造成周期性的炉头和炉尾的冒火和吸冷风,同时造成排烟温度和空气、煤气预热温度的不稳定。直接影响炉温的稳定,所以操作上必须勤调排烟量与供热量的匹配来调节控制炉膛温度和压力。

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