探讨轧钢加热炉节能及降低氧化烧损的途径

姚海涛，魏福顺

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

轧钢加热炉既具有热惯性又具有热滞后性，频繁调整能耗对设备使用寿命、产品质量都有一定的影响，合理地组织批量生产可以起到很好的节能降耗效果。加热炉在轧钢企业生产中占据核心位置，节能、降氧化烧损空间大，对提高企业经济效益意义重大。

1 轧钢加热炉的基本概述

1.1 轧钢加热炉的基本设计原则

在设计轧钢加热炉时，应根据企业生产需求和基本生产条件来确定加热炉的结构，常考虑的有投资规划、所需加热的钢材种类和规格、燃料种类、加热温度、加热炉工作效率和产量、能耗等[1-3]。

1.2 降低加热炉耗能的关键点

在采取轧钢加热炉节能措施时，首先应确保钢坯出炉温度达到加工要求，如果无法满足生产要求和产量，盲目减少煤气用量是没有意义的，当生产量达到最优范围后，煤气使用量将明显优于未经控制的能耗。当轧钢加热炉达到最大产能时，适当缩短钢坯的“过烧时间”，可以有效地减少加热钢坯的煤气使用量。对于不同的加热炉，受到炉况影响，烧损钢坯的程度也存在一定的差异，需要结合具体情况采取科学合理的过程控制系统，有效降低加热炉的烧损量，根据实践和计算可以看出，具有良好过程控制系统的加热炉烧损可降低至少0.5%，对于年产量较大的加热炉，累计减少的烧损量是很大的。

2 实现轧钢加热炉节能的有效措施

2.1 优化加热炉的内部设计结构

从企业的角度出发，轧钢加热炉内部结构受企业使用的主要燃气种类影响，对使用单一低值煤气的公司而言，当所需加热的钢种数量和种类都很高时，要想实现更好的节能效果，可以考虑使用空气和煤气双蓄热型加热炉。而对于单纯使用高热值煤气的公司而言，要想实现高产量、高稳定性的目标，选择常规换热型加热炉更为合适。实际上，企业选择轧钢加热炉的标准并不固定，很多企业可以选择使用的煤气种类较为齐全，在确定加热炉类型时的选择很多，企业不仅要结合现阶段生产情况选择加热炉，还应充分考虑企业未来发展规划，为企业留出发展空间，无论企业最终如何选择加热炉，都必须确保钢坯加热质量，实现稳定生产，这样设计的加热炉才更具科学性。

2.2 提高加热炉装备水平

轧钢加热炉装备水平直接关系到加热炉的节能效果和钢坯加热质量，通常，不同企业的加热炉装备需求和标准有所不同，导致加热炉装备水平存在一定差异性，对于生产企业来讲，在装备加热炉时应从以下几个方面入手：①根据该行业的发展，立足企业长久发展，优选出符合企业生产和发展情况的轧钢加热炉，随着加热炉的不断升级改进，智能化的新型加热炉能够有效提高轧钢加热质量；②在装备加热炉时应注意采用科学的装备操作方法，往往手工机械操作很难达到良好的节能效果和稳定的加热质量，这就要求相关技术人员充分了解装备功能，企业要加强操作岗位人员的培训力度，细化管理内容，将各项工作做到极致。

2.3 科学地管控空气系数

轧钢加热炉类型不同使用的燃料也不同，既有单一燃料型，也有混合燃料型，在提高轧钢加热炉燃烧效果方面，很多企业陆续使用最佳空燃比控制技术，针对加热炉燃气热值的改变情况，及时调控空气和煤气流量比例，从而充分燃烧炉内煤气，实现最小空气系数效果。当生产企业选择这种管控技术时，应配合煤气热值仪等，如果企业不具备相关条件，可以考虑采取周期性寻优方式，将时间段固定，提供一定煤气流量，在这种情况下控制不同的空气量，探究出最该炉温时空气和燃料比例，该数值则是这一时间段内最佳的空气燃料比，需要注意的是，这个周期长短取决于燃气热值波动的时间范围。

2.4 采用连铸坯热送热装工艺技术

连铸坯热送热装可以分为直接装炉轧制和热送装炉轧制两种类型，利用连铸坯发出的物理热，配合适当的生产管控措施，将连铸工序巧妙地融入到轧制工序中，最终实现节能降耗目标。从技术管理的层面调控，严格把控其他方面，例如：在炼钢和热轧间的衔接和工艺控制方面进行有效把控，实现连续、批量的生产。

2.5 制定科学的操作流程，加强点检、维修和维护力度

作为企业生产操作的一线人员，熟悉加热炉操作流程，掌握加热炉和附属设备的工作原理，制定科学的烘炉和停炉流程。对于加热炉管理岗位的人员应强化监督意识，监督操作人员工作过程，加强设备信息检查，严格并及时审查操作流程中的弊端和漏洞，以便及时、适当地调整加热炉的供热负荷。加热炉点检、维修、维护工作能够确保加热炉处于良好的运行状态，在进行日常工作时要做好相关记录，当设备出现故障时能够及时查处故障原因，并追究相关工作人员责任，从而提高各岗位人员的工作责任感。

2.6 采用人工智能操控系统

当今社会智能化信息技术发展迅速，智能化操控推动了各行各业的发展，人工智能化操控系统实现了系统的自动化控制，从结构层面来看，该系统分为推理机、知识库等模块，其中最关键的部分是知识库，系统根据加热原料、钢种、规格等生产加工条件，从而对不同的加热趋势做出自动预测，形成并显示炉温和升温曲线，随后引导基础的自动化系统完成相应的操作。

3 降低轧钢加热炉氧化烧损的有效措施

3.1 提高加热炉的自动化水平

提高设备的自动化水平使降低轧钢加热炉氧化烧损的有效途径之一，可以从这几个方面入手：①轧钢加热炉的保温层影响加热炉的散热效率，选择优质的保温层可以减少散热量，从而起到保护加热炉内部结构的作用，在轧钢加热炉内增加保温层，将保温材料绑扎到加热炉的风管道，能够有效减少氧化烧损；②轧钢加热炉的氧化烧损容易损坏加热炉的炉体，所以，在设计加热炉时应选择耐火性和可塑性较强的炉体材料，可以避免生产过程中加热炉急冷急热带来的影响，选用气流速度快的塑料，焊接锚固设备立柱，提高加热炉的抗氧化烧损性能；③在生产过程中，设备操作人员应做好炉温控制，常规的轧钢加热炉内部温度不能超过620℃，从而避免出现氧化烧损问题。

3.2 扩大蓄热式燃烧技术的应用

蓄热式燃烧技术是一种在高温低氧环境下燃烧轧钢加热炉内燃料的生产技术，这项技术可以有效降低加热炉氧化烧损影响，从而实现节能降损。

蓄热式燃烧采用了大空间扩散燃烧取代静态火焰局部高温燃烧，使加热炉均匀地燃烧，炉温更加稳定，避免温度集中导致的氧化损害，同时消除了局部高温导致的空气系数过剩，减少废弃物的排放量，提高加热质量；以低热值煤气作为燃料的蓄热式燃烧技术不仅减少加热炉氧化烧损程度和面积，还减少了煤气使用量，有效节约企业燃料成本。

4 结语

轧钢加热炉的节能降耗空间大，其中蓄热式加热炉最为显著，可以有效降低轧钢系统能耗。降低加热炉能耗可以从降低热损耗、引入先进技术、改良设备等方面努力，提高加热炉的加热质量和加热效率，降低能耗量和减少废弃物排放量是目前钢铁企业发展的主要目标，而这个过程较为系统，只有从设计、管理、操作等多层面着手，才能提高加热炉的节能效果，提升企业经济效益。