加热炉强化热辐射技术的实践

陈军

（河钢集团宣钢公司一钢轧厂，河北张家口 075100）

加热炉强化热辐射技术的实践

陈军

（河钢集团宣钢公司一钢轧厂，河北张家口 075100）

加热炉是轧钢生产中的重要设备之一，2015年河钢宣钢宣龙公司三高线开始轧制圆钢品种钢，随着数量的增加，钢坯热装率随之降低，而煤气单耗升高趋势却非常明显。为降低轧钢生产的单吨煤气消耗，高效合理地利用煤气资源，减少对大气环境的污染等，采用黑体技术对加热炉进行了强化热辐射技术改造。通过与浙江西化节能公司、北京恩吉黑体节能公司等接触、制定改造方案和实施，于2015年8月正式运行，经过1年多的观察，运行效果良好。

1 实施原理及方案

（1）工作原理。加热炉是轧钢生产线的主要耗能设备，虽然钢的年产量约60万t，但每吨钢的煤气单耗达278.27 m3，为此利用加热炉黑体技术扩大辐射传热的方式，解决炉温不稳定、钢坯受热不均匀等问题。强化热辐射技术的节能率超过10%，通过安装的黑体不但使热能有序、有方向、有目的加热钢坯，还能起到保护加热炉炉衬，延长加热炉使用寿命的效果。辐射传热是工件接受热量的主要方式，炉衬又在辐射传热过程中占有重要地位，工件接受的热辐射很大一部分直接来自炉衬。因此从辐射传热的原理出发，提高炉膛发射率、增大炉衬表面积以及对辐射的发射方向进行约束，以提高炉内的辐射传热效率。

（2）实现方式。热辐射综合强化传热节能技术，就是根据以上原理采用高新节能元件和热辐射材料，达到强化炉内辐射传热的效果。由于加热炉炉膛内的火焰发出的热量并未全部直接传递到工件，需设置众多的节能元件到炉膛内后，通过其高发射率、独特的几何结构等特性，以快速聚集那些散射的辐射能量，重新约束热辐射的发射方向，缩短热辐射传播的路径，使辐射热量直接传递到钢坯上，提高辐射传热效率，加快传热速度。根据辐射强度与温度的四次方定律，使温度越高其强化辐射效果越强。

2 具体应用

（1）强化热辐射技术的技术保障和关键。在加热炉炉顶按1 m2布置约50个节能元件，炉墙1 m2布置35～40个节能元件。工作步骤与要求：施工人员清理和修补炉膛内表面，在炉膛内衬（炉顶）作节能元件安装基体，安装热节能元件，在炉顶设置节能元件，以烧结材料连接节能元件与炉衬，冷态时机械固定，烘炉后节能元件与炉衬烧结形成整体，用热辐射材料进行强化处理炉膛内衬。

（2）通过对炉膛整体做辐射强化处理，增大炉衬辐射面积1倍以上，提高炉膛发射率，调节炉衬辐射方向，增加钢坯有效辐射受热，使煤气消耗明显降低。由于强化热辐射技术的节能途径独特，在炉体热分布上游强化加热，开拓加热炉节能空间。热辐射由无序漫辐射变为定向辐射，达到强化传热效果，增加传热面积，减少热损失，降低排烟温度的目的。

（3）改造前后效果对比。①改造前后热传播方式对比：由于热传播方式的改进，炉温均匀性和稳定性得到提高，钢坯受热均匀性得到改善；②强化热辐射技术的效果比较：在热送量基本相同的情况下，煤气单耗明显降低，每吨钢的煤气消耗降低约11.57 m3。

三高线加热炉黑体技术实施1 a多以来，煤气消耗明显降低，实现了节能降耗、挖潜增效的目的，既有效降低了工序成本，又减少了废气生成量，对降低大气环境污染起到了积极的作用。