节能35%-70%蓄热式加热炉

改造蓄热式加热炉的理论础

蓄热式高温空气燃技术，19世纪中期开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。其原理是采用蓄热室余热回收装置，交替切换*气和空气，使之流经蓄热体，达到在上回收高温*气的显热，提高助燃空气温度的效果。但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工炉上的应用。新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍，因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积可以大为缩小。另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为20～30min，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3min。新型蓄热室传热和换向时间短，带来的效果是排*温度低（200℃以下），被预热介的预热温度高（只比炉温低100～150℃）。因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达到85%以上，热回收率达80%以上[1]。

由于唐钢一铁厂的高炉煤气热值仅为725×4.18kJ/m3，理论燃温度只有1100℃左右，实际燃温度更低，采用常规燃技术不能满足轧钢加热炉的温度需要。而高温空气燃技术将空气和煤气都预热到1000℃以上，高炉煤气的理论燃温度达到2000℃以上从而使纯高炉煤气的燃温度满足轧钢加热炉炉温1200℃以上的要求。

3改造方案及技术特点

根据中型厂的生产波动大，而加热炉区域场地较窄的特点，并结合一铁外供煤气的大小（30000～35000m3/h）。本着安全可行，调节灵活。节能效果突出的原则，采用招标的方式，终选择了和北京神雾科技公司的合作，采用北京神雾公司的“蓄热式嘴”技术。根据中型厂年产型钢40万吨，不同品种轧机生产能力在45～80t/h之间，设计加热炉大加热能力85t/h。

3.1加热炉主要参数和技术性能

加热钢种：碳素结构钢、低合金钢、合金钢
钢坯规格：断面140mm×140mm、165mm×165mm、165mm×225mm、165rnm×280mm
长度：小2600 mm，长3200mm
钢坯入、出炉温度：常温入炉，出炉1050～1220℃
钢坯加热温差：≤50℃
炉型：端进、端出推钢式连续加热炉，双排装料
炉子加热能力（大）：85t/h
炉子的主要尺寸：
炉子有效长：22820mm
炉子总长（砌体长度）：24792mm
炉子内宽：7300mm
炉子总宽（砌体宽度）：8348mm
燃料：高炉煤气低位发热值（标态）725×4.18 kJ/m3
煤气消耗（标态）：33650m3/h
空气消耗（标态）：22120m3/h
*气生成（标态）：48795m3/h
空气预热温度：≥1000℃
煤气预热温度：≥1000℃
吨坯单位热耗：1.20GJ
炉底管冷却方式：汽化冷却

3.2技术、结构特点

蓄热式燃器

加热炉每侧外部安装17个煤气蓄热和19个空气蓄热式燃器，每个空气蓄热器与煤气蓄热器相邻布置，蓄热式燃器分为单喷口和双喷口两种，以适应不同位置的蓄热式燃器布置。一个空气喷口和一个煤气喷口，组成一个燃单元。蓄热器中的蓄热体采用陶瓷小球和陶瓷蜂窝体的复合蓄热结构，它具有换向时间适中（中型厂设计换向时间2min），耐急冷急热性好、导热性能好等点；每个燃器前的煤气和空气连接管上都安有手动调节阀，从而使得各个燃器、特别是上部与下部燃器弟力能够按需要进行调节；方便，可以在不影响炉子正常生产的情况下利用常规检修更换蓄热体。

3.2.2引火嘴

中型厂的产品中有一部分合金钢，这些品种对预热段的加热炉温有上限要求。如09CuP要求预热段炉温低于800℃，而高炉煤气的安全燃温度需高于800℃，为解决这一矛盾，在预热段增加12支使用转炉煤气的引火嘴，以保高炉煤气在800℃以下的安全稳定燃。12支引火嘴小时耗气低500m3/h，采用电子打火点燃，使用安全可靠。

3.2.3自动控制

炉温控制系统采用在工炉窑控制中广泛使用的双交叉限幅控制方式，为保各个供热区温度的可控性，首先对各区设置独立的，以温度为主环，空煤气流调节为副环的炉温控制回路。根据工艺的供热分配情况，共分为3个温度调节回路，分别对应预热段、加热段和均热段3个供热区。炉膛压力控制为减少换向对炉压调节的采用手动调节煤气*道及空气*道的废气调节阀门，保炉膛压力稳定在给定范围。

3.2.4换向控制

换向采用四腔四通换向阀，换向燃控制按定时的原则，并按规定的换向时序，控制3个煤气换向阀和3个空气换向阀的动作，也可手动控制换向。

3.2.5安全保护系统

仪表控制安全连逻辑保护系统在煤气总管压力过低、空气压力过低、仪表气源压力过低、电源故障情况下，发生自动停炉；当发生自动停炉时，系统完成如下动作：总管煤气立即切断，并在10min后停引风机，鼓风机则需要手动停止。另外还有紧急手动停炉：手动停炉系统为独立于PLC控制的硬件连系统。用于在特殊情况下，如控制系统故障时，由操作员通过操作台的急停按钮，完成停炉操作。

4加热炉改造效果

4.1运行情况

中型厂加热炉自2001年12月3日烤炉以来，使用情况良好，较大幅度地减轻了火工的劳动强度。在正常使用中，通过电视画面可以了解到加热炉的运行情况、炉温控制非常容易，各班火工普遍反映调节准确、方便。氧化损明显减少，加热炉扒渣工作由过去的每班改为每次检修扒渣。由于有各种报*记录，出现问题可以及时发现。对于热工方面的问题，也可以通过分析各种记录及时找出问题的所在，很快得以解决。自动停炉控制系统的设立，当出现异常情况时，可以及时自动停炉，对防止大事故的发生起到了很好的保护作用。经实践明这套系统运行稳定。

经过3个月的运行，加热炉运行本稳定，目前加热炉的均热段炉温控制在1200～1300°C之间，加热段炉温在1100℃左右，排*温度仅120°C，燃产物的显热得到大限度的回收。大加热能力已达到87t/h，2002年2月平均吨钢消耗为494m3/t。吨材热耗较改造前下降了26.9%。

4.2经济效益

改造完成后中型厂年产型钢40万吨，目前煤气单耗494m3/t。按重油价格1.33元/kg，高炉煤气价格0.05元/m3计算。

每年可为公司减少重油外采费用：38.43×1.33×40＝2044.48（万元）

中型厂每年增加高炉煤气费用：（494－167）×0.05×40＝654（万元）

中型厂年创经济效益：2044.48—654＝1390.48（万元）

投资回收期：

加热炉总投资为1087.61万元，仅以年节约燃料费计算投资回收期为：（1087.61/1390.48）×12＝9.4（月）

全部投资回收期仅需9.4个月即可收回，经济效益十分明显。

4.3社会效益

在取得良好经济效益的同时，也取得了良好的社会效益。每年中型厂由于热耗降低减少CO2排放6000 m3以上，这将极大地改变环境。同时，由于高效蓄热燃，*气的排放温度低于150℃，这不仅减少了排*的热效应而且其排放*尘的黑度是肉眼所看不见的，这对保护环境是一大贡献。

由于高温煤气和空气混合燃产生了较高的理论燃温度，这种低热值的高炉煤气可以迅速、稳定、充分的燃，高温*气均匀充满整个炉膛，钢坯加热温度十分均匀，为轧制高的钢材创造了条件，据2002年1～2月份统计数据显示，中型厂生产作率较去年提高1.9%。加热炉区噪声减小，环境清洁，彻底杜绝了加热炉冒黑*造成的环境污染，工作环境较以前大有改观。

5结论

中型厂加热炉蓄热式改造，成功地将低发热值的高炉煤气应用于轧钢加热炉，并且节能效果显著，它为其他加热炉改造积累了宝贵经验。但应该看到，蓄热式加热炉在设备、蓄热体方面还存在一些问题，由于蓄热式嘴壳体采用螺栓连接，密封要求较高，目前加热炉周围存在煤气的微泄漏；嘴壳体内保温层较薄，嘴外壳温度较高，达到100℃左右。我们要在使用过程中不断摸索，总结经验，努力去完善这一技术。