加熱爐強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的實踐

陳軍

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司一鋼軋廠，河北張家口 075100）

加熱爐強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的實踐

陳軍

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司一鋼軋廠，河北張家口 075100）

加熱爐是軋鋼生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一，2015年河鋼宣鋼宣龍公司三高線開始軋制圓鋼品種鋼，隨著數(shù)量的增加，鋼坯熱裝率隨之降低，而煤氣單耗升高趨勢卻非常明顯。為降低軋鋼生產(chǎn)的單噸煤氣消耗，高效合理地利用煤氣資源，減少對大氣環(huán)境的污染等，采用黑體技術(shù)對加熱爐進(jìn)行了強(qiáng)化熱輻射技術(shù)改造。通過與浙江西化節(jié)能公司、北京恩吉黑體節(jié)能公司等接觸、制定改造方案和實施，于2015年8月正式運行，經(jīng)過1年多的觀察，運行效果良好。

1 實施原理及方案

（1）工作原理。加熱爐是軋鋼生產(chǎn)線的主要耗能設(shè)備，雖然鋼的年產(chǎn)量約60萬t，但每噸鋼的煤氣單耗達(dá)278.27 m3，為此利用加熱爐黑體技術(shù)擴(kuò)大輻射傳熱的方式，解決爐溫不穩(wěn)定、鋼坯受熱不均勻等問題。強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的節(jié)能率超過10%，通過安裝的黑體不但使熱能有序、有方向、有目的加熱鋼坯，還能起到保護(hù)加熱爐爐襯，延長加熱爐使用壽命的效果。輻射傳熱是工件接受熱量的主要方式，爐襯又在輻射傳熱過程中占有重要地位，工件接受的熱輻射很大一部分直接來自爐襯。因此從輻射傳熱的原理出發(fā)，提高爐膛發(fā)射率、增大爐襯表面積以及對輻射的發(fā)射方向進(jìn)行約束，以提高爐內(nèi)的輻射傳熱效率。

（2）實現(xiàn)方式。熱輻射綜合強(qiáng)化傳熱節(jié)能技術(shù)，就是根據(jù)以上原理采用高新節(jié)能元件和熱輻射材料，達(dá)到強(qiáng)化爐內(nèi)輻射傳熱的效果。由于加熱爐爐膛內(nèi)的火焰發(fā)出的熱量并未全部直接傳遞到工件，需設(shè)置眾多的節(jié)能元件到爐膛內(nèi)后，通過其高發(fā)射率、獨特的幾何結(jié)構(gòu)等特性，以快速聚集那些散射的輻射能量，重新約束熱輻射的發(fā)射方向，縮短熱輻射傳播的路徑，使輻射熱量直接傳遞到鋼坯上，提高輻射傳熱效率，加快傳熱速度。根據(jù)輻射強(qiáng)度與溫度的四次方定律，使溫度越高其強(qiáng)化輻射效果越強(qiáng)。

2 具體應(yīng)用

（1）強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的技術(shù)保障和關(guān)鍵。在加熱爐爐頂按1 m2布置約50個節(jié)能元件，爐墻1 m2布置35～40個節(jié)能元件。工作步驟與要求：施工人員清理和修補(bǔ)爐膛內(nèi)表面，在爐膛內(nèi)襯（爐頂）作節(jié)能元件安裝基體，安裝熱節(jié)能元件，在爐頂設(shè)置節(jié)能元件，以燒結(jié)材料連接節(jié)能元件與爐襯，冷態(tài)時機(jī)械固定，烘爐后節(jié)能元件與爐襯燒結(jié)形成整體，用熱輻射材料進(jìn)行強(qiáng)化處理爐膛內(nèi)襯。

（2）通過對爐膛整體做輻射強(qiáng)化處理，增大爐襯輻射面積1倍以上，提高爐膛發(fā)射率，調(diào)節(jié)爐襯輻射方向，增加鋼坯有效輻射受熱，使煤氣消耗明顯降低。由于強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的節(jié)能途徑獨特，在爐體熱分布上游強(qiáng)化加熱，開拓加熱爐節(jié)能空間。熱輻射由無序漫輻射變?yōu)槎ㄏ蜉椛?，達(dá)到強(qiáng)化傳熱效果，增加傳熱面積，減少熱損失，降低排煙溫度的目的。

（3）改造前后效果對比。①改造前后熱傳播方式對比：由于熱傳播方式的改進(jìn)，爐溫均勻性和穩(wěn)定性得到提高，鋼坯受熱均勻性得到改善；②強(qiáng)化熱輻射技術(shù)的效果比較：在熱送量基本相同的情況下，煤氣單耗明顯降低，每噸鋼的煤氣消耗降低約11.57 m3。

三高線加熱爐黑體技術(shù)實施1 a多以來，煤氣消耗明顯降低，實現(xiàn)了節(jié)能降耗、挖潛增效的目的，既有效降低了工序成本，又減少了廢氣生成量，對降低大氣環(huán)境污染起到了積極的作用。