保温炉的安全运行与节能优化改进

李 敬 于爱民

（安阳钢铁股份有限公司）

保温炉的安全运行与节能优化改进

李 敬 于爱民

（安阳钢铁股份有限公司）

介绍了安钢第二炼轧厂保温炉在使用过程中出现的炉体耐材脱落、烧嘴容易脱火及燃料消耗偏高等问题，并针对这些问题进行了原因分析，采取了相关的工艺优化措施，最终达到了保温炉安全稳定运行和节能降耗的目的。

保温炉 安全运行 节能降耗

0 前言

第二炼轧厂于2014年6月新建两座保温炉，于同年7月投入生产运行；保温炉的使用既提高了该生产线高特钢的生产效率，又减少了对热连轧其他品种正常生产的影响，大幅度降低了炼钢、轧钢工序生产的事故风险，避免了重大质量事故损失。但自2016年开始，保温炉在运行使用过程中出现了一些问题，笔者针对这些问题利用停炉期间进行了工艺优化改进，最终确保了保温炉的安全稳定运行，有效降低了保温炉的燃料消耗。

1 保温炉的主要技术参数

使用的保温炉的主要技术参数见表1。

表1 保温炉技术参数

2 运行中的主要问题

2.1 炉体耐材断裂、脱落严重，燃料消耗增加

（1）保温炉炉体内衬原设计结构形式为低水泥浇注料整体浇注而成；然而，因保温炉并非是连续生产使用设备，一般只在生产高特钢或研发新品种钢期间才点火投用，并且一般使用周期为一个月2～3次，一次2～4天左右。点炉、停炉频繁，且周期短，炉体内耐材热震性能减弱，导致后期炉体浇注料出现了开裂、脱落现象。

（2）保温炉内钢坯的存、取方式为天车直吊式，在天车吊装、存放钢坯过程中因各种原因，钢坯两端容易碰撞和剐蹭炉体东、西两侧炉墙；导致炉墙耐材脱落。

（3）炉体耐材的断裂、脱落，导致两座保温炉在正常使用过程中热损失增加、炉内温度偏低、；导致燃料消耗的上升，并且给保温炉的安全稳定运行带来了隐患。保温炉炉体内衬耐材断裂和脱落情况如图1所示。

图1 保温炉炉体内衬耐材断裂和脱落情况

2.2 烧嘴着火后，经常出现火焰脱火现象；给燃烧控制系统安全运行带来隐患

（1）点炉期间，燃烧控制系统中的空、煤气配比严重失调；点火后，烧嘴前火焰喷出速度大于燃烧速度，造成烧嘴前火焰出现脱火现象。烧嘴点火后的脱火现象和正常燃烧状态如图2所示。

（2）保温炉使用间隔周期较长，煤气主管道内存有一定的积水；造成烧嘴前煤气压力偏低；煤气流量过小；点火后，火焰燃烧不稳定，容易出现脱火现象。

图2 烧嘴点火后的状态

3 针对问题采取相关优化措施

3.1 优化炉体侧墙耐材形式和结构

根据保温炉在生产运行过程中的实际使用情况和条件，结合《工业炉设计手册》最终选择了不定型耐火材料中陶瓷纤维模块作为此次优化改进材料；该材料可具备以下优点：

（1）陶瓷纤维模块热导率低，导热系数约为浇注料的1／10，并且模块与模块之间无收缩缝，绝热效果显著［1］。

（2）陶瓷纤维模块具有柔韧性，对剧烈的温度波动和机械震动有优良的抵抗性能，可根据生产情况快速提温和冷却［2］。

（3）纤维模块的体积密度低比浇注料轻90%到95%，有效减轻了保温炉侧墙钢结构负荷，延长了炉子钢结构的使用寿命。

（4）陶瓷纤维模块的施工安装简便，6面可压缩安装灵活度大，可有效缩短后期检修维护时间。

（5）修补完毕后无需烘炉养护，直接可投入使用，降低了烘炉时间，节约了煤气消耗成本。

（6）材料价格适中，可大大节约每次的检修费用。

利用保温炉停炉期间，技术人员对两座保温炉侧墙耐材进行了优化改进，现场改进安装后的情况如图3所示。

3.2 炉体侧墙增设防撞护板

为防止吊装钢坯期间对两端侧墙耐材和钢结构出现碰撞损坏情况，根据保温炉侧墙尺寸和原钢结构形式，分别在保温炉东、西两侧墙设计、加装了材质为1Gr18Ni9Ti的不锈钢防撞护板一和二，其结构如图4所示。

图3 现场改进安装后的情况

图4 保温炉侧墙防撞护板

3.3 定期校验燃烧控制系统中各仪表数据，加强操作人员的理论知识培训

针对保温炉燃烧控制系统中空、煤气流量配比失调而导致烧嘴容易脱火的问题，要求电气专业人员每月定期对保温炉燃烧控制系统中所有的仪表检测元件进行校验标定，确保空、煤气在使用过程中流量、压力、温度的准确性，从而为操作人员的精确调整提供了有力保障。另外，对保温炉操作人员实施集中热工理论知识培训，使其掌握了不同燃料热值、压力下，烧嘴燃烧时的不同火焰状态的调整、处理方法，确保了烧嘴的稳定燃烧和保温炉的安全稳定生产运行。

3.4 优化改进保温炉煤气主管上的排污管道、阀门

原设计中，在保温炉煤气主管道的一端上安装有DN15的排污管道和配套阀门，但在后期运行中发现尤其在冬季，煤气主管道内的积水不能有效排空，给燃烧控制系统的安全运行带来了隐患；为解决该问题，利用保温炉停炉期间，在煤气主管道的另一端加装了一根DN25的排污管道及阀门。改进后，效果明显，管道内的积水可以有效排空，防止了管道积水现象的产生，同时确保了烧嘴前的煤气压力，保障了烧嘴的安全稳定燃烧。

4 取得效果

（1）保温炉侧墙耐材优化改进前后的部分参数对比见表2。

表2 保温炉侧墙耐材优化改进前后的部分参数对比

从表2可以明显看到，采用陶瓷纤维模块后，无论炉体散热损失还是燃料消耗都大幅度降低；同时，陶瓷纤维模块的使用给后期的检修维护提供了便利，缩短了该炉的检修时间，达到了改进的效果和目的。

（2）保温坑燃烧控制系统优化采用措施后，保温炉点火后的烧嘴火焰恢复到了正常的燃烧状态（如图3所示）；烧嘴不再出现脱火现象，处于了完全正常的连续燃烧状态。通过上述工艺优化措施的实施，有效解决了保温炉侧墙耐材容易断裂、脱落和烧嘴容易脱火的问题，延长了保温炉侧墙耐材的使用寿命，降低了炉内热损失，年可节约了煤气成本约23万元；另外，保温炉工艺优化的不断实施，也为高特钢和新品种钢今后的研发和生产创造了更优越的条件。

5 结束语

热工设备是钢铁企业中的能耗大户，积极开拓和实施新的节能工艺和方法对于钢铁企业的节能减排工作致关重要；同时也是我们热工人员应该长期坚持不懈的努力方向。

［1］ 蒋光羲，吴德昭.加热炉［M］.北京：冶金工业出版社，1987：87－89.

［2］ 王秉铨.工业炉设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2012：233－235.

SAFE OPERATION AND ENERGY SAVING OPTIMIZATION OF THE HEAT PRESERVATION FURNACE

Li Jing Yu Aimin
（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd）

The problems that refractory matter fall off，nozzle blow－off and high energy consumption in using process of holding furnace in No.2 steel make factory of Anyang Steel are introduced， by analyze the cause of the problems， take relative optimized measure，finally reached the purpose of safe operation and energy conservation.

holding furnace safe operation energy conservation

联系人：李敬，工程师，河南.安阳（455004），安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂技术质量科；

2017—6—10