蓄熱式加熱爐運行存在問題及解決措施

王世麟,李德貴（昆明鋼鐵股份有限公司,云南　安寧　650302）

蓄熱式加熱爐運行存在問題及解決措施

王世麟,李德貴
（昆明鋼鐵股份有限公司,云南安寧650302）

摘要：針對昆鋼棒線廠棒材車間蓄熱式加熱爐存在的煤氣泄漏、蓄熱室蓄熱小球滑落、加熱爐爐壓大等問題，分析了原因，并提出了解決上述問題的技術措施，提高了蓄熱爐的性能,改善了使用效果。

關鍵詞：蓄熱小球；爐壓；泄漏

1　前言

高效蓄熱式加熱爐由高效蓄熱式熱回收系統(tǒng)、換向式燃燒系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其熱效率可達75%，這種換向式燃燒方式改善了爐內的溫度均勻性。由于能很方便地把煤氣和助燃空氣預熱到1000℃左右，可以在高溫加熱爐使用高爐煤氣作為燃料，從根本上解決了因高爐煤氣大量放散而產生能源浪費及環(huán)境污染的問題。

昆鋼80萬噸棒材高效蓄熱式加熱爐是昆鋼建成的第一座使用高爐煤氣作為燃料的加熱爐，該加熱爐為內置蓄熱室加熱爐，年加熱能力80萬噸。

2　加熱爐性能及存在問題

昆鋼80萬噸棒材蓄熱式加熱爐使用純高爐煤氣作為燃料，采用空氣、煤氣雙預熱，在爐子兩側墻下部各設5個空氣蓄熱室和5個煤氣蓄熱室，分預熱段、加熱段和均熱段三加熱，分別供入煤氣和空氣，分三段進行控制。

其主要技術參數如下:

爐了型式:側進側出三段蓄熱式步進梁加熱爐

爐了產量:冷裝最大：156t/h;熱裝：160t/h

加熱料坯:150mm×150mm×12000mm

爐了尺寸:12800mm(內寬)X20880mm(有效長)

鋼坯加熱溫度:1050～1150℃

燃料及熱值:單一高爐煤氣，Q=(750±50)×4.186KJ/m3

燃料/空氣耗量:51200/64000m3/h(最大值)

燃料/空氣預熱溫度:1000/1000℃

排煙溫度:≤150℃

爐底管冷卻方式:汽化冷卻

排煙方式:排煙機

煙囪：2根Φ1400/1300×10×25000mm

棒線廠棒材車間加熱爐于2004年8月投產使用至今約10年，此外隨著技術的發(fā)展內置通道式雙蓄熱加熱爐由于自身存在缺陷和安全上的不足，使得加熱爐在使用中存在著許多問題，對生產和安全構成較為嚴重影響，車間對存在的問題進行調查、分析和探索，通過加強管理，技術改造等手段，使這些問題得到有效解決，保證了加熱爐的平穩(wěn)安全運行。

2.1煤氣泄漏

氣體泄漏部位主要是在蓄熱室弧型拱頂與爐底的連接處，加熱爐爐壓較小時，煤氣使用量較小表現為煤氣泄漏，爐壓較大，煤氣使用量較大時，煤氣泄漏直接形成爐底冒火，煤氣泄漏產生以下問題：第一：加熱爐爐底煤氣濃度超標，高達200ΡΡM以上，人員無法作業(yè)，帶來嚴重的安全隱患。第二：煤氣泄漏形成冒火，直接對爐底鋼板，加熱爐水封槽、裙罩形成烘烤，鋼板變形，對加熱爐形成次生損傷。第三：使加熱爐煤氣單耗增加，增加能源損耗。

造成煤氣泄漏主要原因是由爐體產生縫隙造成。80萬噸棒材加熱爐為內置蓄熱式加熱爐，內置蓄熱式的特點是，加熱爐的燃燒噴口、熱空氣和熱煤氣通道、煙道由耐火材料整體澆筑而成，由于耐火材料本身的不嚴密性，長期使用，爐墻上產生裂縫。經檢測發(fā)現裂縫經爐墻噴口、通道延伸至蓄熱室。由于爐墻每隔一定距離布置膨脹縫，蓄熱室弧形頂與爐底間布置有膨脹縫，并且加熱爐每180s進行一次換向操作，煤氣通道和空氣通道內氣流呈噴出與吸入的交替往復狀態(tài)，耐火材料長期經受氣體的沖刷，致使部分膨脹縫間隙變大，煤氣通過蓄熱室產生泄漏，爐內及蓄熱室泄露的煤氣最終通過爐皮鋼板泄漏到爐體外，產生上述所述影響。

2.2蓄熱室蓄熱小球滑落

生產中發(fā)現一般檢修三個月后，管道內即可以聽到有小球滑落撞擊管道的聲音，當煙氣調節(jié)閥開度增大，換向的時候小球滑落的聲音尤為明顯，該加熱爐每個蓄熱室裝小球的數量平均在3噸，如果出現小球滑落，最明顯的影響就是該段的煙溫上升過快，無法控制，出現小球滑落的管道只存在于煤氣蓄熱室。如果不及時檢修，蓄熱室內的小球將全部滑落到管道內，換向后該段排煙溫度即超過150℃，出現煤氣煙管“放炮”現象，存在較大的安全隱患。出現該問題不僅增加了檢修的頻次，況且更換蓄熱小球，增加了成本。

檢修的時候通過檢查蓄熱室發(fā)現，小球滑落是主要原因是蓄熱室的鑄鐵篦子局部被燒壞，造成小球滑落。另一個原因是部分支撐鋼結構高于蓄熱箱體，鑄鐵篦子鋪設在支撐鋼結構上，存在間隙，該加熱爐使用的蓄熱小球的直徑是18mm，由于存在此間隙的蓄熱室不多，且不易被察覺，所以經常在檢修的時候被忽略掉。雖然間隙少，但是加熱爐頻繁換向，致使蓄熱室內的小球不用多長時間即可全部滑落到蓄熱箱體及管道內。還有一點，由于煤氣蓄熱室內的支撐鋼結構和箱體較空氣蓄熱室變形量大，所以小球滑落只存在于煤氣蓄熱室。

2.3加熱爐爐壓大，頭尾冒火嚴重

通過觀察發(fā)現，車間加熱爐在運行過程中存在爐壓大，爐體易冒火，爐壓調節(jié)困難等現象。通過分析出現上述現象的主要原因既有設計的原因，如蓄熱量與產能的匹配，蓄熱體質量過少，也有運行中產生的問題，如蓄熱體堵塞等。

出現設計問題的主要原因是：（1）該加熱爐設計產量為80萬噸，加上當初設計預留20%的量，該加熱爐的加熱能力最大為96萬噸，當隨著生產工藝的不斷升級，車間整個產能達到115萬噸。為了滿足生產工藝的要求，爐內加熱負荷增加，在不改變蓄熱體量的情況下，必然使排煙的負荷增加，出現爐壓過大的情況；（2）車間為了提升技術經濟指標，降低成本，將該加熱爐加熱爐坯料斷面由150方改為165方，加熱同等重量的坯料，由于煉鋼的熱送不穩(wěn)定，165方的熱透性不好，導致加熱爐的熱負荷比加熱150方時負荷增加，多余的煙氣已很難通過煙氣調節(jié)閥進行調節(jié)排出，導致爐壓過大。

生產運行中出行問題導致爐壓過大的主要原因是：（1）蓄熱小球由于熱震性能不好或者被燒壞，導致蓄熱小球板結在一起，排煙不暢；（2）高爐煤氣臟，高爐煤氣粉塵黏附在蓄熱小球表面，降低了熱交換效果和空氣、煤氣的預熱溫度；（3）爐子端墻、側墻邊堆積了大量的氧化渣。特別是預熱段，和均熱段，氧化渣堆積導致噴口堵塞，增加了爐子排煙的困難。

由于上述原因，當蓄熱小球進行蓄熱，蓄熱室進行排煙時，由于爐溫過高，蓄熱小球的高溫性能不好，附著在蓄熱小球表面的低熔點物質發(fā)生溶融，產生粘接。將蓄熱小球之間的空隙堵塞，使蓄熱室排煙和供熱都不暢，使爐壓升高[1]。

3　解決措施

3.1煤氣泄漏解決措施

煤氣泄漏的解決措施主要是對造成煤氣泄漏的漏點進行封堵，保證加熱爐的嚴密性。主要措施是：（1）對于膨脹縫等較大的縫隙，首先用鋯鋁陶瓷纖維石棉進行填充，保證其嚴密性，為了使石棉在使用過程中不被爐氣吹飛，塞縫后用高鋁磚對石棉進行壓墊。對于較小的縫隙，使用高溫粘接劑用石棉進行塞縫；（2）對側墻鋼板與爐體鋼板的連接處進行連續(xù)焊接，由于爐底兩塊鋼板的連接處一般設有槽鋼作支撐，對于槽鋼的兩邊也進行連續(xù)焊接[2]。對于支撐鋼結構與爐底變形鋼板之間的間隙先用石棉填充，然后用較小的鋼板連接進行點焊支撐；（3）對于側墻上焊接作業(yè)困難的拼縫以及燒損面積較大無法通過焊接修補的地方，制作一個開口的箱體，將拼縫或者損壞部位圍進去，然后通過開口處灌澆注料，這樣做效果明顯，工作量較大。

3.2蓄熱室蓄熱小球滑落解決措施

解決蓄熱室蓄熱小球滑落的措施主要是：（1）對變形的蓄熱室箱體進行更換；（2）對于擺放蓄熱小球的支撐面認真檢查，特別是支撐面的四周與箱體的接觸面，避免出現大于15mm的縫隙；（3）鋪設完鑄鐵篦子后，對蓄熱室四周認真檢查，如果有大于15mm的縫隙，都需用石棉塞縫。因為石棉能耐高溫，蓄熱小球填充后，石棉受到擠壓，所以在排煙和進氣時，石棉不會被吹飛；（4）在鑄鐵篦子上鋪設用1Cr18Ni9Ti不銹鋼絲（2.0mm）編成，間距8×8mm的兩層不銹鋼網。

3.3爐壓大，頭尾冒火解決措施

（1）設計方面的問題只有通過加熱爐技改來一并解決，在現有條件下，我們降低熱負荷的方法就是提高熱送熱裝比例，強化管理，冷熱坯均勻交叉入爐，避免集中冷坯入爐將爐溫拉低，造成爐內鋼坯溫度分布不均，熱負荷增加的情況，另一方面通過增加熱爐橫移缸的行程，減少加熱爐裝坯數量，增加鋼坯之間的間隙，以此提高熱輻射和傳導傳熱的能力，減少供熱負荷，降低爐壓。

（2）更換材質更好的蓄熱小球，在不改變蓄熱式加熱爐結構的基礎上，只能對爐子所用的材質方面進行選擇，其中最有效的方法就是提高蓄熱球質量，蓄熱球質量的好壞直接影響到爐子的性能。高質量的蓄熱球應具有良好的蓄熱性能、抗高溫結塊性及較高的硬度。質量不好的蓄熱球使用較短時間就會出現大量結塊，從而影響蓄熱室透氣及蓄熱性能，導致溫度提升困難。現采用的蓄熱小球AL2O3的含量為80.2%，體積密度為2.8g/cm3,比表面積為200～220m2/m3,熱震值為30次（1100℃水冷），減少小球的板結，提高加熱爐使用周期。

（3）按周期對加熱爐進行除渣，根據加熱爐的使用情況，按周期對加熱爐進行除渣，同時保證加熱爐除渣設備，例如爐底刮渣板，排渣口的正常運行。

（4）協(xié)調各組熱工參數，做好供熱量與排煙量、蓄熱室溫度與爐溫、空燃比與排煙溫度這三組熱工參數的協(xié)調。把最關鍵的幾個熱工參數進行優(yōu)化組合，提出最優(yōu)的控制和操作方法。

4　結語

通過幾年的生產實踐和應用管理，使加熱爐的性能和使用周期大大提高，取得了較好的效果。但是隨著車間產能的不斷釋放，要保證加熱爐的長周期安全運行，就必須堅持在設備巡檢、預防性維護、故障處理等方面加強管理。努力實現安全生產，提高設備的使用完好率，總結經驗，學習先進技術，保障設備的長周期運行。

參考文獻：

[1]呂以清,劉兆新.改善蓄熱式加熱爐使用效果的生產實踐[J].工業(yè)爐,2007(09):15-17.

[2]梁海風,沈奕光.蓄熱式加熱爐運行中的問題及處理方法[J].冶金能源,2004(07):38-40.

作者簡介：王世麟（1984-），男,云南宣威人，工程學士，助理工程師，研究方向：熱工及軋鋼工藝。