【2017年整理】本钢特钢厂蓄热式烧嘴步进梁式加热炉的应用.doc

本钢特钢厂蓄热式烧嘴步进梁式加热炉的应用摘 要：介绍了本溪钢铁集团公司特钢厂蓄热式烧嘴步进梁式加热炉的特点、技术性能参数及对该炉的控制和管理情况，并介绍了蓄热式燃烧系统的主要特征该炉投产后，加热能力、加热质量大幅提高，氧化烧损及煤气排放量大幅降低关键词：步进梁式加热炉；燃烧系统；蓄热式烧嘴1 加热炉的特点本溪钢铁集团公司特钢厂新建 2 座单(双)排装料、加热能力为 120t／h( 冷料)的步进梁式加热炉该炉采用先进的高温空气蓄热式燃烧技术1．1 采用新型空气单预热蓄热式烧嘴采用新型空气单预热蓄热式烧嘴，燃烧组织更优化，可在钢坯上下表面形成微还原性气氛，减少氧化烧损；采用允许工作温度达 1600℃的高级蜂窝状蓄热体材料，传热特性好，使用时间长；烧嘴的金属部件远离高温区，烧嘴使用寿命长，维护工作量少1．2 采用多段炉温控制系统炉温控制分为均热段、第 1 加热段和第 2 加热段，各段之间用隔墙隔开，可灵活、准确地控制各段炉温和空、燃比，实现各种加热工艺和炉温制度，使燃料燃烧过程更加可控，提高燃料利用率换向系统也相应分为 3 段控制，还可分成更多的组段错开换向，使换向对炉温、炉压以及空煤气系统压力的波动影响减小。

1．3 具有多种节能措施(1)采用高效蓄热式预热技术，可将助燃空气预热到 1000"C 以上，排烟温度降至 140℃；(2)垫块的错位和采用高温 Co 合金垫块，有效减少了钢坯黑印，间接减少了燃料消耗；(3)合理的炉内水梁支撑，力求减少冷却管的面积，同时水梁采用双层绝热包扎，以减少冷却水带走的热量；(4)采用优化设计的复合炉衬砌筑结构，减少了散热损失，提高了炉子使用寿命；(5)配备了先进的自动化系统，可集中控制管理加热炉各系统和整个加热过程，确保了空燃比和合理的炉压控制，提高了炉子的热效率；(6)加热炉采用多段炉温自动控制系统，可灵活调节各区段的供热量，以实现最低能耗；(7)采用高效液压系统，可节约能源，并具有轻抬轻放和安全自锁功能2 加热炉的技术性能该加热炉加热的主要钢种为低合金钢、碳结钢等，室温装炉加热炉的有关参数见表 13 加热炉的控制与管理 加热炉为双排及单排布料，装出料方式为端进端出钢坯从装炉、加热至出钢的整个过程中，钢坯的输送、测量、装料、出料、步进、物料跟踪及与轧机和连铸的数据信息交换，均通过炉区电控系统进行顺序、定时、联锁与逻辑控制，实现操作自动化和计算机管理。

该加热炉共设 80 只蓄热式燃烧器，每侧 40 只燃烧器的总供热能力为 23000m3／h，与冷装 120t／h 时所需的供热量相比，烧嘴装备能力富裕 20％供热能力分配见表 24 蓄热式燃烧系统4．1 燃烧系统的主要特征4．1．1 新型组合式烧嘴新型组合式烧嘴是一种结构合理、性能优越的蓄热式烧嘴，其空、煤气喷口为上下组合烧嘴安装在炉膛上部时，空气喷口在上，煤气喷口在下，空、煤气流上下斜交混合；烧嘴安装在炉膛下部时则反之空气预热到很高温度时(如 1000℃以上 )，空、煤气混合燃烧会产生很高的燃烧温度，为避免产生局部高温区，及高温下产生过量 NOx，不能让空、煤气流即时充分混合，而应逐渐扩散弥漫燃烧，即空、煤气混合燃烧要有一个适当的过程，在此过程中，与钢坯表面接触的气氛是还原性或微还原性的，钢坯不易被氧化另外，高温空气燃烧机理不同于一般燃烧，其燃烧速度非常快，因此逐渐扩散弥漫燃烧不会在炉内形成不完全燃烧组合式烧嘴的空、煤气喷口是扁平的，因而燃烧形成扁“火焰”(实际上高温空、煤气燃烧在炉温高的情况下没有明显可见的火焰)，这有利于对钢坯的均匀辐射传热烧嘴在后端盖设有装卸蓄热体的检修门，以方便更换蓄热体。

每个烧嘴的空、煤气管上都装有阀门，烧嘴调节灵活方便一排或上下烧嘴的负荷，可根据炉子实际工况，灵活调节组合式烧嘴结构紧凑，在炉子上布置方便，尤其是在步进梁式加热炉上使用这种烧嘴，可避免火焰直对步进梁立柱这种烧嘴用在轧钢加热炉上，可显著减少钢坯的氧化烧损，减轻炉子清渣工作量，也可减少脱碳，提高钢坯的加热质量4．1．2 新型蓄热体组合式蓄热式烧嘴的蓄热体采用陶瓷蜂窝体其传热能力比小球大 4～5 倍，气流阻力只有小球的 1／3用换向周期 40～80s 设计蓄热体的蓄热能力和传热能力较适当，如果换向周期过短(如 20～30s) ，换向过于频繁，影响换向阀的使用寿命，换向造成的煤气损失也多；如果换向周期过长(如 120～180s)，则排烟温度和空气预热温度波动范围大，平均预热温度较低，综合换热效率较低采用蜂窝体，蓄热室体积小，烧嘴结构紧凑，使在较小的炉侧钢柱间距内(如 1160mm)布置一个烧嘴成为可能，整个炉子也才有可能布置足够数量的烧嘴，以满足供热负荷的需要蜂窝体比小球更不易堵塞，原因是蜂窝体内的气流通道是直通道，在高速气流正、反吹作用下，灰尘不易在通道内积存而小球蓄热室内的气流通道为迷宫式，气流中夹带的尘粒较易在小球表面附着导致通道堵塞。

采用耐高温(1600℃)、抗热震性好、使用寿命长的莫来石材料，寿命可保证 1 年4．1．3 采用小型三通换向阀的分散换向系统使用大型四通阀时，称为系统集中换向，而使用小型四通阀和小型三通阀时，则称为系统分散换向集中换向有明显的缺点从换向阀到各个烧嘴，有很长和直径较大的管路，换向时积存在管道内的空气(或煤气)与烟气互相置换，置换过程中，炉内停熄燃烧因管路大而长，故置换过程长，炉内停熄燃烧的时间也长(7～12s)，造成炉温波动较大集中换向还造成空、煤气压力和炉膛压力波动较大空、煤气双预热时，如果集中换向，煤气损失达 3％～5％ 每个烧嘴(或上下两个烧嘴)安装 1 个小型换向阀，组成分散换向系统，可克服集中换向的缺点，换向时炉内停熄燃烧时间可减少到 1．5～2s，换向煤气损失可减小到 0．5％以下分散换向，采用小型三通阀优于用小型四通阀因为采用小型四通阀只能进行同侧相邻两个烧嘴换向，这种换向方式易造成高温烟气甚至未完全燃烧的气体被短路排出，造成炉宽方向温度不均，燃料燃烧的热量利用不充分采用小型三通换向阀则可以实现炉子两侧相对烧嘴间的换向，可完全避免同侧相邻烧嘴换向的缺点同时，三通换向阀靠近烧嘴，换向阀与烧嘴之间的连接管道短而小，换向时炉内间断燃烧时间短，可使换向瞬间对炉温和炉压的影响降到最小。

生产过程中，当单个烧嘴发生故障时，可单独关闭烧嘴前的空气手动硬密封蝶阀，维修发生故障的烧嘴；当三通阀发生故障时，同样可关闭设在三通阀前的手动硬密封蝶阀，维修故障阀门，而不影响加热炉的正常生产：加热炉各段每上下一对烧嘴共同使用一个空气三通换向阀，共有 40 个空气三通阀4．2 蓄热式燃烧系统概述4．2．1 燃烧系统概述蓄热式燃烧系统由蓄热式烧嘴、换向装置、煤气、空气和废气管路，管路上的调节阀门以及强制排烟装置等组成蓄热式烧嘴成对工作，二者交替变换燃烧和排烟工作状态，烧嘴内的蓄热体相应变换放热和吸热状态通过蓄热体，出炉烟气的余热被转换成空气的物理热，而得到回收利用，烟气排出温度可降到 150℃以下，空气可预热到 1000℃以上，热回收率达到 85％以上，温度效率达到90％以上因此，不仅可节约大量能源，向大气排放的烟气量也大幅下降，有很好的环保效果蓄热式烧嘴是该系统的核心先进的蓄热式烧嘴除能充分回收烟气余热外，还应具有良好的组织火焰、结构紧凑、安装维护方便、不使炉体结构复杂化等性能特征换向装置是实现蓄热式烧嘴换向工作的关键设备，其应密封性好、工作可靠合理配置系统管路和工艺阀门，才能使系统具有可调性和安全性。

4．2．2 蓄热式烧嘴组合式蓄热式烧嘴的优点：(1)煤气和空气通道截然分开，没有窜气的可能，十分安全2)可在钢坯上下表面形成还原性气氛，减少了氧化和脱碳3)炉墙结构与普通加热炉相同(无需加厚)，对筑炉材料施工、烘炉操作等无特殊要求，不会因浇注料炉墙出现裂缝而造成空、煤气相窜，从而消除了安全隐患4)易分段供热，各段热负荷调节方便，可以按照加热工艺需要，灵活调节炉温制度同一段中上、下部烧嘴的供热量也可调节，便于改变上、下热负荷分配，从而减少钢坯上下表面温差5)可直接冷炉点火升温6)能在炉下部侧墙开扒炉渣炉，可及时清理氧化铁皮，减少停炉打渣时间，这是炉墙通道式和外置蓄热室炉无法做到的。