王雨峰¹  李志軍²  楊錫紅²

關鍵詞：蓄熱式加熱爐   懸臂輥出料

摘要：介紹了高爐煤氣供熱的懸臂輥出料推鋼加熱爐的設計和使用情況。

1.背景

錫興帶鋼是國內最早的短流程帶鋼生產線，受燃料條件限制一直以重油為燃料，加熱爐結構也多年未進行改造，改造前產量只有45-55t/h，而燃油消耗達到40kg/t鋼，氧化燒損和脫炭現象嚴重，生產成本很高。

隨著公司高爐的投產，采用高爐煤氣取代重油對加熱爐供熱成為可能。加熱爐于2007年9月改造投產，取得非常好的效果，但改造設計時高爐煤氣量不夠，因此設計仍考慮以天然氣與高爐煤氣互換互補的方案，蓄熱室結構做了專門設計。實際生產時以高爐煤氣供熱，取得了非常好的效果。

2.加熱爐改造條件及要求

坯料規格：150²×3500mm

          140×1800×3500mm

          180×180×3500mm

鋼種：普碳、合金鋼、工具鋼、彈簧鋼

入爐溫度：20℃～800℃

鋼坯加熱溫度：1050℃～1200℃

產量：80t/h

燃料：高爐煤氣和天然氣，初期天然氣80%，高爐煤氣20%。

燃料方式：蓄熱式燃燒

爐型：三段推鋼式

幾個特殊要求：

2.1受場地影響采用推鋼機推鋼入爐，不能采用出鋼機推鋼出爐，而托出機方案現場空間也不夠，采用懸臂輥出料成為唯一可用方案。

2.2坯料短，產量要求高，爐內需雙排料，懸臂輥必須適應這一要求。

2.3要求對爐壓控制好，減少進出料冒火。

2.4帶鋼生產對坯料氧化脫碳要求高，原重油爐脫碳難以控制，要求高爐煤氣改造后減少脫碳，以適應生產特種鋼的要求。

2.5公司高爐煤氣緊張，要求加熱爐熱效率達到70%以上。

3.改造方案

高爐煤氣蓄熱式加熱爐已被廣大用戶采用，對于工程應用問題早已解決，但仍有些問題未徹底清楚，對于本工程提出的各種要求必須有針對性采用各種措施。

3.1懸臂輥出料

推鋼式加熱爐很少采用懸臂輥出料，尤其大斷面坯。步進爐上采用懸臂輥時，步進梁具有輕拿輕放功能，坯料對輥的沖擊��；而推鋼爐坯料是滾落到輥上，尤其大斷面坯料，對懸臂輥沖擊大，為此設計了專用結構懸臂輥，承受大負荷沖擊。

3.2鋼坯氧化和脫碳

造成氧化和脫碳的原因很復雜，高氧化氣氛和火焰沖擊會加大氧化和脫碳，本設計從以下方面解決。

3.2.1氣流分布

按兩種結構分布

高溫區：煤氣貼近鋼坯設置，空氣與鋼坯間由煤氣“隔離”，造成鋼坯表面處于低氧區，氣流呈平流結構，火焰不沖擊鋼坯。

低溫區：空氣煤氣左右布置，大交叉噴射混合，混合效果好，煤氣空氣豎向分布，雖然存在強烈混合但對鋼坯不造成沖擊。

天然氣設置于高爐煤氣與空氣通道中間，噴頭為散射結構，強化與空氣的混合。

以上結構可以實現鋼坯附近低氧火焰不沖擊鋼坯，從而減少氧化和脫碳。

3.2.2爐溫控制對氧化和脫碳影響很大，通過選取合理的鋼壓爐底強度，保證在爐溫1260℃的情況下滿足80t/h產量要求。

3.3爐壓控制

很多高爐煤氣蓄熱式加熱爐爐壓高、冒火嚴重，本設計從蓄熱室、閥門選擇、管道設計、風機選型等各方面按低阻力系統設計，引風機能力適當放大，保證了爐膛壓力的穩定控制。

3.4熱效率

加熱爐熱效率是一個綜合結果，以下幾個方面至關重要。

3.4.1爐內燃料的充分燃燒，在進入排煙蓄熱室前必須充分燒凈，這要求空煤氣充分混合同時不能形成局部高溫。

3.4.2蓄熱室設置足夠的蓄熱體，保證長期蓄熱效果。

3.4.3設計上盡量減少煤氣換向死區，減少煤氣在換向過程中的浪費。

3.4.4可靠的換向閥，保證煤氣的可靠切斷，若排煙期間煤氣泄漏必然會造成加熱爐的低效率。本工程采用自切斷型二位三通閥，爐溫采用4段控制，適應產量波動的低能耗控制。

爐內水管呈八字布置，水管采用復合絕熱，水管滑塊采用半熱滑塊和全熱滑塊結構，減少水管對鋼坯的影響。

爐體結構見附圖所示。

4.改造運行效果

改造工程自2007年9月投產，運行一年半時間，各方面情況如下：

·單位能耗降低

由此可見，改造后比改造前平均噸鋼能耗下降15.995kg/t標煤，折重油11.1965kg/t，以重油市價3000元/噸計，則為公司節省能源成本33.59元/噸鋼，效果明顯。

·提高控制水平，改善工作環境：改前為人工手動控制，空燃配比憑經驗，受燃油粘度及含水量影響，爐壓爐溫波動大，爐內氣氛不佳，爐尾及爐門處經常出現冒火冒黑煙現象，對操作及周邊造成環境污染；改后以自動控制為主，且高溫空燃氣進入爐內，燃燒穩定，爐內基本看不到火焰，爐壓真正準確實現微正壓，爐內氣氛清晰透明，完全杜絕了爐門爐尾冒煙及煙囪冒黑煙現象，08年一年來從未由受理此類投訴。

·加熱質量提高：爐內燃燒狀態穩定均勻，無局部加熱現象，加熱均勻，氧化燒損率由原2-2.5%降到現在不大于1.2%，脫碳率由原6%下降到現2%以下。

·提高爐體壽命，減少生產過程中的事故率：改前每生產2-3個月即停爐一周左右，進行打爐底及修復爐體和燒損的燒嘴磚工作，而改后由于控制穩定，爐溫均勻，生產一年內未停爐檢修；改前由于有一段實爐底在均熱段，氧化鐵皮易于堆積，造成出鋼困難，半個月左右進行停產1-3時進行清理。懸臂輥出鋼方式，完全避免了出鋼機事故對出鋼的影響，且運行穩定，一年內無不良故障出現。

·08年4月由無錫市節約能源監測站進我改后加熱爐進行檢驗，加熱爐熱效率達70.92%，排煙溫度為111℃，爐墻溫度(依前后左右頂順序)155℃\85℃\82.5℃\79℃\106℃，其中由煙氣所帶走的物理熱僅4.06%，汽化冷卻帶走的物理熱僅5.83%。而由無錫市惠山區環境監測站煙塵煙氣測試報告得知：加熱爐廢氣排放中煙塵量平均為1.13kg/h，比改前4.64kg/h下降75.65%，SO2平均為3.6kg/h，比改前31.19kg/h下降88.45%。