蓄热式加热炉改进措施

左发

（山东省冶金设计院股份有限公司， 山东　莱芜　271104）



蓄热式加热炉改进措施

左发

（山东省冶金设计院股份有限公司， 山东莱芜271104）

结合莱钢某生产线蓄热式加热炉的生产运行情况，分析其存在的问题，并从加热炉燃烧系统、汽化冷却系统和操作控制等方面提出加热炉的节能改进措施。

蓄热式加热炉预热段燃烧系统汽化冷却系统节能

莱钢某生产线加热炉为侧向多点供热双蓄热式加热炉，分三段炉温控制，其中预热段有部分无加热区。加热炉内金属构件的冷却方式为自然循环汽化冷却。该加热炉在运行和生产的过程中，存在设备和操作等方面的问题，例如：坯料加热质量差，蓄热烧嘴局部存在设计缺陷。

该加热炉设计主要技术参数如表1所示。

表1　加热炉设计主要技术参数

1　运行生产过程中存在的问题

1）该加热炉均热段炉长相对较短，在连续生产过程中难以有效地起到均热坯料的目的。该段热电偶往往受到加热段辐射换热的影响，显示温度不能反映坯料的真实情况。在加热断面尺寸较大的坯料时，通常在均热段供热较小的状态下，热电偶显示的温度就能达到工艺要求。有时为了满足加热工艺要求，将该段烧嘴关闭。

2）均热段前端的两个烧嘴蓄热体损坏较快，影响到空煤气的换热和换向阀的使用寿命。

3）由于强制排烟加热炉内纵向流动的气流很少，使得预热段无加热区的坯料升温较慢，当较少部分的高温火焰与低温坯料快速热交换后迅速拉低炉温，而在炉温一旦低于某个温度的情况下，很可能在换向后出现不能自燃的危险。

4）烧嘴进气管口的布置位置会使气流产生偏流现象，局部蓄热体热量得不到充分利用，使得蓄热体蓄热利用率降低。

5）由于烧嘴式蓄热加热炉自身的特殊结构，使其炉墙的热量损失较其他类型的加热炉要高得多。

在加热断面尺寸较大的坯料时，由于加热炉内宽较小，水管绝热层遮蔽火焰，影响了坯料的正常受热，使得黑印区域较大。另外，滑轨使用的合金滑块是被连续焊接在纵水管上的，所以合金滑块的表面温度低，坯料黑印比较明显。

1）由于操作工不注重空煤比的调节，使得进入炉内的煤气有富余。当富余煤气进入烧嘴内部可能会发生二次燃烧，加剧了蓄热材料的损坏。

2）由于将排烟温度控制在较低的范围，低于烟气的露点温度，一方面增加了对管道的腐蚀，另一方面使得蓄热温度达不到较高水平，影响燃料理论燃烧温度。

2　建议改进措施

由于采取强制排烟方式将炉内烟气排出炉外，因而没有纵向流动的气流，使得段间对流换热传递热量不明显。为了保证有效控制某段炉温，减小该段对其他段辐射换热的影响，宜在段间设置上、下隔墙，增强该段的辐射换热能力。

如果蓄热室尺寸设计与预热气体流量不匹配，会使系统设备损坏和烧嘴的换热效率降低。当蓄热体量少时，高温烟气进入蓄热室后，蓄热室蓄热量很快饱和，这时烟气排出温度就高，不仅带走大量的热量，还会造成系统设备的损坏。当减小排烟量后，在空气或煤气通过蓄热室时，蓄热室的蓄热量不足以将空气或煤气预热到设计的温度，使烧嘴的换热效率降低。因此，在设计蓄热室时，要充分考虑蓄热能力与气体流量的匹配问题，并做好相应的热态试验。

强制排烟的加热炉各段之间的对流换热不明显，在排烟引力富余的情况下，由于预热段无加热区，使得坯料得不到有效加热。因此，在设置无加热区加热段时，通过在炉尾增加附加烟道，适当调节排烟管道调节阀，使部分烟气经过无加热区通过烟道排出炉外，预热坯料。

现有烧嘴进气侧的布置易产生气流偏流现象。产生气流偏流后，同一蓄热室内蓄热体得不到均匀受热，使得部分蓄热材料利用率低下。因此，增加气体分流导向装置，使气体均匀通过蓄热体，提高蓄热体的换热效率。

改造加热炉时，节能的新材料是首选。对于没有炉顶压下结构的矩形炉型，在改造设置段间上隔墙时，可采用轻型的复合材料，一方面降低改造的难度，另一方面便于维护和更换。鉴于烧嘴式蓄热加热炉炉墙结构的特殊性，其散热和蓄热损失比普通加热炉要高，所以其炉体的绝热措施显得尤为重要，而传统的复合炉墙结构似乎不能满足节能的要求。因此，要充分考虑炉体耐材的经济厚度和热损失，采用导热系数低的轻型复合耐材，在一定程度上达到节能的目的。

推钢式加热炉炉内金属构件冷却方式主要有汽化冷却和水冷却两种冷却方式。汽化冷却方式比水冷却方式好，节能效果明显[1]，但是传统的滑道，对坯料的加热质量影响较大，主要表现为坯料黑印缺陷。要提高坯料的加热质量，可将传统的滑块换为孔洞式滑块或其他与坯料接触面温度高的异形滑块。对于加热质量要求较高的合金坯料，可以采用无水冷却的陶瓷质热滑道。

对于传统的水冷却金属构件的绝热包扎，采用复合包扎方式，即内层用硅酸铝纤维毯包扎，外层用浇注料浇注。这种绝热包扎方式对于内宽较小的加热炉，由于包扎层厚度的影响，对炉内火焰的遮蔽影响较大，影响坯料的加热质量。为了减小传统包扎方式的遮蔽影响，采用新型轻型绝热复合材料。该复合材料内层可以是导热系数和耐热温度均较低的耐火材料，外层可以是耐热温度高的耐火材料。这种包扎方式包扎厚度较传统复合包扎方式的小。

强制排烟方式较自然排烟方式不同，气体从一侧混合燃烧，烟气从对面侧排出，如果空煤比调节不当，会降低蓄热室的换热效率和加重坯料的氧化烧损。当煤气富余时，不仅使煤气消耗增加，而且富余的煤气进入对面蓄热室内产生二次燃烧时会烧坏蓄热材料，降低蓄热室的换热效率；当空气富余时，会加重坯料的氧化烧损。因此，应合理调节空煤气比，使炉内燃烧氛围呈现弱氧化性气氛，提高炉温，降低煤气消耗和氧化烧损率。

炉温、排烟温度和炉压是相互影响的。排烟温度过低或过高，对炉温和燃烧设备会产生不利影响。炉压受排烟温度的限制，过低会造成吸冷风而增加煤气消耗，过高则散热损失增大。操作人员应根据生产和设备情况，合理调节温度和炉压，达到综合节能的目的。

3　结语

设置段间隔墙，预热气体，增加附加烟道，增加分流导向装置，应用炉体新材料，合理控制空煤比、温度和炉压，可以解决蓄热式加热炉在运行生产过程中存在的问题，降低能源消耗，提高燃料利用率，提高坯料的加热质量。

[1]王秉铨.工业炉设计手册：第2版[M].北京：机械工业出版社，1996.

（编辑：胡玉香）

The Improvement Measures of Regenerative Furnace

ZUO Fa
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，Ltd.，Laiwu Shandong 271104）

Combined with the production application of a regenerative furnace in Laiwu Steel production line,the existing problems are analyzed,and several energy-saving measures for heating furnace are proposed from combustion system,vaporization cooling system and operation control.

regenerative furnace,preheating section,combustion system,vaporization cooling system,energy conservation

TF066.2

A

1672-1152（2016）02-0081-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.31

2016-03-10

左发（1983—），男，主要从事冶金工业炉设计工作，工程师。