轧钢加热炉节能及降低氧化烧损优化措施

程龙

（中钢设备有限公司，北京 100080）

轧钢加热炉在具有热惯性的同时，又表现出较明显的热滞后性，基于对设备能耗的调整，可直接改变设备的工作性能以及所得产品的质量。轧钢企业发展历程中，轧钢加热炉是重要参与要素，其具有较大的节能降耗空间，在此方面作出探索极具现实意义。

1 轧钢加热炉节能降耗概述

各企业生产条件、发展规模等都存在差异，要以此类因素为参考合理配置轧钢加热炉，诸如加热钢材的规格、温度的控制等，都是配置工作中重要的突破口。

基于节能措施的落实，有助于提高轧钢加热炉的工作水平，但前提是钢坯出炉温度具有合理性，应满足加工要求，否则，以盲目的方式削减煤气用量反而会带来适得其反的结果。伴随轧钢加热炉的运行，当其达到最大产能状态时，可从缩短钢坯“过烧时间”的角度切入，从而达到减少煤气用量的效果。现阶段，轧钢加热炉的种类丰富，各自的炉况存在差异，因此，烧损钢材程度自然不尽相同，应注重实际生产情况，合理优化过程控制系统，在许可的范围内最大程度上减少炉的烧损量。从理论分析以及大量实践能够得知，在相同生产条件下，若加热炉适配了一套科学的过程控制系统，此时，较常规状态而言，烧损量降幅可达0.5%，而加热炉的日生产规模较大，因此，产生的累积减少量尤为可观。关于轧钢加热炉实物，见图1。

图1 轧钢加热炉

2 实现轧钢加热炉节能相关措施

2.1 优化炉内结构

各企业所选用的轧钢加热炉并非完全一致，因燃气种类的不同，所对应的炉内结构也存在差异。依据企业的生产方式选择相配套的设备，若其单纯使用高热值煤气，此条件下以常规换热型加热炉较为合适，但部分企业主要使用的是低热值煤气，此时，若要提高产能并减少能源损耗，较为合适的是双蓄热型加热炉。显然，关于轧钢加热炉的选择并未形成一套特定的标准，其需要以企业的真实状况为依据灵活选择，部分企业使用的煤气种类丰富，此时，其对应的加热炉可选类型自然也更多，在实际选择中，除了要注重现阶段的生产状况外，还要兼顾远期发展规划，力求给企业的持续发展创造广阔空间。并且，无论应用何种加热炉，其基本前提都是确保钢坯加热质量，否则，加热炉的选择将失去意义。

2.2 提高加热炉装备水平

衡量加热炉运行能力的因素中，以节能水平以及钢坯加热质量最为关键，其又受到轧钢加热炉装备水平的影响。从企业的角度来看，合理装备加热炉必须注重以下两点：

（1）以实现企业持续发展为基本目标，所选用的轧钢加热炉不仅要满足当前的发展需求，还要为未来发展提供支持，在选择时应高度注重其智能化水平。

（2）选择科学的装备操作方法，根据行业特定，基于手工机械操作的方式显然存在局限之处，难以保证钢坯加热质量，而达到节能的目标更是无从谈起，因此，技术人员应该加深认识，明确装备的功能特点，日常工作中加强管理，提高员工的操作水平。

2.3 合理调节空气系数

因轧钢加热炉类型的差异化，其对应的燃料种类也各不相同，除了较常规的单一燃料型外，部分情况下还存在混合料型，多数企业都将最佳空燃比控制技术引入日常生产中，密切监控燃气热值变化趋势，以此为依据，调整空气与煤气流量，使二者维持在较合理的比例水平，以提高煤气的燃烧效率。此技术的良好应用需得到煤气热值仪等相关设备的支持，部分企业生产条件有限，此时，较合适的是周期性寻优法，即确定某个时间段，以维持煤气流量恒定为基本条件，适当改变空气量，对比分析实际生产状况，从而探寻最合适的空气燃料比。

2.4 引入连铸坯热送热装工艺

现阶段，连铸坯热送热装也取得了较好的应用效果，其持续释放物理热，在此基础上，辅以科学的控制措施，可实现对轧制工序的扩展，向其中融入了连铸工序，从而也可以起到节能降耗的效果。控制工作应侧重于技术层面，有效衔接各道工序。关于该设备的实物，具体见图2。

图2 连铸坯热送热装设备

2.5 提高热送热装率和热装温度

提高热送热装率和热装温度，降低加热炉的燃料消耗，降低烧损是不需要大的设备投资就可以取得明显降成本效果的措施。近年来的数据统计分析显示，在同等的条件下，每提高10%的热送热装率，可降低煤气消耗2%～3%，降低烧损0.01%。提高热送热装率和热装温度不仅可以节约煤气，还大大减少了氧化烧损.大批量连续生产，可以提高加热炉产能30%。

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

轧钢加热炉运行过程中，氧化烧损是较严重的问题，通过对设备的改进，从而提高其自动化水平，具有积极意义，具体应从如下几点入手：

（1）加热炉的散热性能会在很大程度上影响氧化烧损情况，其主要受到炉内保温层的影响，因此，合理优化保温层是可行解决途径，可在炉内原结构的基础上增加保温层，例如，选择高性能的保温材料并将其固定在风管道处，此举有助于缓解氧化烧损。

（2）炉内持续性氧化烧损的情况下，明显加大了炉体受损概率，因此，要合理配置加热炉，尤为关键的是，炉体材料的选择，要求其具有优良的可塑性，良好适应炉内温度大幅度升降的环境。

（3）日常生产中，应加强对炉温的控制，为避免氧化烧损问题，就必须将炉内温度稳定在合理水平，应确保其不超过620℃。

3.2 引入新型蓄热式燃烧技术

蓄热式燃烧技术得以应用的前提是高温低氧环境，其优势在于缓解氧化烧损，从而为生产创造良好条件，实现节能降损的目标。在该技术中，其燃烧方式发生了变化，选择的是大空间扩散燃烧的形式，此时，加热炉燃烧具有均匀性，可将炉温维持在相对平稳的状态，解决了传统方式下温度在某区域异常升高的情况，空气系数过剩问题得到了控制，生产中形成的废弃物含量减少。此外，蓄热式燃烧技术在燃料使用上也进行了优化，其选择的是低热值煤气，其直接表现则是煤气用量的减少，帮助企业节约了生产成本。

新型蓄热室可以将空气或煤气预热到比出炉烟气温度只低100℃左右，热效率可达到70%以上。蓄热式加热炉吨钢能耗为370Nm3高炉煤气，高炉煤气价格0.03 元/m3，加热成本为11.1 元/t，非蓄热式加热炉成本为40 元/t。

4 结语

轧钢加热炉普遍存在氧化烧损等问题，可通过设备选型、技术优化等方式进行解决，进而提高加热炉的工作性能，使其在加热质量以及效率等方面的表现都更为良好，在维持正常生产的同时，减少废弃物排放。现阶段的解决途径较多，需根据企业生产状况来决定，且要经过设计、实践、优化等一系列过程，才能从根本上提高轧钢加热炉的工作能力。