酒鋼二高線加熱爐改造實踐

常杰偉

（酒鋼宏興鋼鐵股份有限公司煉軋廠二高線作業(yè)區(qū)， 甘肅 酒泉 735100）

酒鋼二高線加熱爐改造實踐

常杰偉

（酒鋼宏興鋼鐵股份有限公司煉軋廠二高線作業(yè)區(qū)， 甘肅 酒泉 735100）

通過對酒鋼二高線加熱爐的改造，預(yù)期提高加熱能力，解決爐墻串火和煤氣泄漏的問題，適當(dāng)降低能耗加深爐壓，調(diào)整加熱溫差。為了達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，主要針對蓄熱式燒嘴進(jìn)行改造，改造燃燒系統(tǒng)時對鋼立柱做適當(dāng)改造和修復(fù)，重新鋪設(shè)爐墻鋼板，拆除爐底擋墻，更換耐火材料。檢測并修復(fù)優(yōu)化加熱爐的燃燒系統(tǒng)的蓄熱燒嘴和蓄熱體、換向系統(tǒng)的換向閥、換向控制功能，點火烘爐系統(tǒng)和煙氣系統(tǒng)。

雙蓄熱式加熱爐 蓄熱式燒嘴 換向控制 點火烘爐

酒鋼宏興鋼鐵股份有限公司（全文簡稱酒鋼）二高線加熱爐于2002年建成投產(chǎn)，已經(jīng)連續(xù)服役近15年，是以熱裝為主的步進(jìn)梁雙蓄熱式加熱爐，自投產(chǎn)以來，運行狀況良好。

隨著使用時間的延長，加熱爐爐體及有關(guān)設(shè)備的問題逐步暴露，安全隱患日益增多，已達(dá)到了加熱爐使用的一代爐齡。加熱爐運行的安全風(fēng)險增大，加熱能力偏小，已制約著軋線產(chǎn)品質(zhì)量的提升和生產(chǎn)順行，需要盡快進(jìn)行大修。

1 加熱爐現(xiàn)狀

1.1 爐型結(jié)構(gòu)

加熱爐為平爐頂、雙框架滾輪提升的方坯步進(jìn)梁式加熱爐，懸臂輥側(cè)進(jìn)料側(cè)出料。

加熱爐分為一加熱段、二加熱段、均熱段上和均熱段下4個段，按照這4個燃燒控制段進(jìn)行加熱，每個均熱段間設(shè)有隔墻。

1.2 燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)采用空、煤氣蓄熱式燒嘴供熱，預(yù)制燒嘴式蜂窩體蓄熱室。全爐配備29個空氣蓄熱式燒嘴和29個煤氣蓄熱式燒嘴。另配備13個焦?fàn)t煤氣常規(guī)燒嘴，用于冷爐啟動，總?cè)紵芰? 900 m3/h。

每個供熱段配備1個大型二位四通煤氣換向閥，1個大型二位四通空氣換向閥，用于加熱爐分段集中換向。換向閥采用液壓驅(qū)動。煤氣換向閥布置在加熱爐北側(cè)靠近車間主通道，空氣換向閥布置在加熱爐南側(cè)，兩閥之間距離18 m。

1.3 主要設(shè)備參數(shù)

1）助燃風(fēng)機(jī)參數(shù)：風(fēng)量為37 732 m3/h，風(fēng)壓為9 575 Pa；電機(jī)功率為160 kW。

2）空氣側(cè)排煙風(fēng)機(jī)參數(shù)：風(fēng)量為54 285 m3/h，風(fēng)壓為4 462 Pa；電機(jī)功率為132 kW。

3）煙氣側(cè)排煙風(fēng)機(jī)參數(shù)：風(fēng)量為67 082 m3/h，風(fēng)壓為5 808 Pa；電機(jī)功率為160 kW。

2 改造前存在的問題

1）爐墻、頂以及燒嘴設(shè)備與爐墻之間的漏氣、漏火現(xiàn)象，加熱爐附近環(huán)境中CO含量超標(biāo)。

2）燒嘴布局不合理，供熱能力不足。

3）引風(fēng)機(jī)能力不足，爐壓偏高。

4）加熱質(zhì)量待提高，加熱頭尾溫差超過30℃，不能滿足工藝需要。

3 改造方案

原設(shè)計蓄熱式燒嘴的供熱能力達(dá)不到設(shè)計參數(shù)的要求，有效的爐底強(qiáng)度不算太高，因此重點在蓄熱式燒嘴的改造上。

3.1 爐本體設(shè)備和設(shè)施

1）鋼結(jié)構(gòu)。原則上，爐子鋼結(jié)構(gòu)不做大的改動，燃燒系統(tǒng)改造時，少數(shù)鋼立柱需要做適當(dāng)改造，對已損壞的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，爐墻鋼板重新鋪設(shè)。

2）爐體耐火材料。加熱爐使用性能的好壞與砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、耐火材料的選擇和使用密切相關(guān)。均熱段的爐頂壓下及爐底的擋墻對燒嘴布置有一定影響，擬拆除，爐底的擋墻拆除。

爐墻采用可塑料工作層，輕質(zhì)隔熱磚與纖維板（使用溫度1 200℃）復(fù)合內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，側(cè)墻耐火材料組成見表1。

表1 側(cè)墻耐火材料組成 mm

3.2 燃燒系統(tǒng)

加熱爐燃燒換向控制由目前的四段控制改為三段，即均熱段、二加熱段及一加熱段。這樣滿足了坯料加熱溫度、溫差的要求。

全爐共布置24套（48個蓄熱箱）大功率蓄熱式燒嘴，取消端墻上的蓄熱式燒嘴，蓄熱體的總量由目前17.5 m3大幅度增加到約25 m3左右，在引風(fēng)機(jī)能力足夠、蓄熱體不堵塞的前提下，實際加熱能力會有明顯提高。

3.2.1 蓄熱燒嘴

蓄熱式燒嘴（RCB）蓄熱式燒嘴是一種通過蓄熱球從窯爐煙氣中回收熱量來預(yù)熱空氣以此達(dá)到交替燃燒均勻加熱目的的燒嘴。蓄熱式燒嘴主要應(yīng)用于工業(yè)燃?xì)饧訜犷I(lǐng)域，以低NOx排放，很高的燃燒熱效率著稱。它是繼自身預(yù)熱式燒嘴后的又一大技術(shù)進(jìn)步。近年來，在英國，西歐，北美，澳洲和日本等地作為節(jié)能技術(shù)核心廣泛傳播和示范推廣，應(yīng)用于鍛造爐、熱處理爐、金屬熔化爐和玻璃池窯等。酒鋼二高線加熱爐的空氣和煤氣蓄熱燒嘴采用半內(nèi)置蓄熱式燒嘴，空氣蓄熱燒嘴和煤氣蓄熱燒嘴單體制作，完全分開，燒嘴本體與燒嘴噴口為一體式結(jié)構(gòu)，為確保燒嘴的密封，燒嘴磚部分現(xiàn)場用可塑性材料在爐墻施工時打制成一體[1]。

3.2.2 蓄熱體

蓄熱體目前廣泛用于工業(yè)熱工設(shè)備節(jié)能技術(shù)方面，使工業(yè)熱工設(shè)備提高效率，降低能耗，提高產(chǎn)量和改善質(zhì)量，是解決能源與環(huán)境問題的重要而有效的手段。蓄熱體采用陶瓷蜂窩體，外形尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，材質(zhì)采用剛玉質(zhì)材料，保證有較高的耐火度和良好的抗渣性。擋板磚材質(zhì)采用剛玉質(zhì)。蓄熱體后安裝不銹鋼格柵，防止蓄熱體倒塌。

3.2.3 換向系統(tǒng)

3.2.3.1 換向系統(tǒng)組成

所有控制段均采用分段分側(cè)換向，煤氣側(cè)、空氣側(cè)采用大型雙執(zhí)行器三通閥。換向閥門全部為氣動，以潔凈的壓縮空氣作為動力源，氣源壓力為0.5MPa。

正常工作時換向周期60 s左右，以時間為控制參數(shù)。全爐共采用6套空氣三通換向閥和6套煤氣三通換向閥。蓄熱燃燒器換向周期可調(diào)，以時間和排煙溫度為控制參數(shù)，利用先進(jìn)的燃燒控制技術(shù)，相鄰兩個溫度控制段交錯換向。

換向系統(tǒng)采用PLC可編程控制器控制，可完成自動程序換向控制、手動強(qiáng)制換向控制，并設(shè)有功能顯示、工作狀態(tài)顯示等，使操作者對蓄熱燃燒系統(tǒng)的操作和監(jiān)視十分方便。每套燒嘴均設(shè)有煙溫顯示，各段煙氣總管煙溫變化由各段煙管上的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，設(shè)有煙溫超溫報警及強(qiáng)制換向功能，發(fā)出聲光報警信號，并顯示故障位置及原因，但其他加熱段均保持正常工作，充分保證生產(chǎn)操作具有可靠的連續(xù)性[2]。

3.2.3.2 換向閥（見圖1）

換向閥是具有兩種以上流動形式和兩個以上油口的方向控制閥，是實現(xiàn)液壓油流的溝通、切斷和換向，以及壓力卸載和順序動作控制的閥門。

圖1 換向閥示意圖

空氣、煤氣均采用大型雙執(zhí)行器的二位三通閥，采用氣壓驅(qū)動。二位三通換向閥采用立式雙列布置，共三個通道。一側(cè)兩通道，一通道為煤氣（或空氣）入口，另一通道為煙氣出口，另一側(cè)通道接至燒嘴蓄熱室。煤氣（或者空氣）通道與煙氣通道分別由兩個閥板控制，換向閥工作時，一個閥板打開，另一個閥板關(guān)閉。換向指令發(fā)出后，處于開啟的閥板首先關(guān)閉（氣缸前部接口安裝了單向節(jié)流閥，保證其平穩(wěn)和對閥座較小的沖擊力），到位后，由其下面的檢測開關(guān)發(fā)出信號，給原關(guān)閉的閥板指令，使其動作并打開，到位后給出到位信號，至此換向動作完成。換向閥的特點如下：

1）密封良好，運行可靠。

2）氣缸及附件采用進(jìn)口產(chǎn)品。

3）閥瓣、閥桿采用不銹鋼材質(zhì)制作，連桿與球頭為一體式結(jié)構(gòu)。

4）閥瓣與閥座采用雙層密封，軟密封考慮更換方便。

5）位置信號檢測采用行程開關(guān)，現(xiàn)場配置接線盒。

6）換向閥便于維護(hù)檢修，檢修口壓板螺栓設(shè)置成對穿式。

7）換向閥設(shè)置觀察口。

3.2.3.3 換向控制

換向系統(tǒng)的動作采用PLC控制，并采用計算機(jī)終端作人機(jī)交換界面，將各個換向閥的運行狀態(tài)、排煙溫度進(jìn)行實時顯示。

換向控制系統(tǒng)主要功能有：

1）定時換向。當(dāng)換向系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)時，換向閥以一定的時間間隔完成換向動作。

2）定溫?fù)Q向。當(dāng)排煙溫度過高時，系統(tǒng)將強(qiáng)制換向閥換向，直至排煙溫度下降到設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。

3）手動換向。當(dāng)系統(tǒng)處于手動狀態(tài)時，可在計算機(jī)顯示器上對系統(tǒng)中的每個換向閥進(jìn)行手動換向，便于調(diào)試和故障處理。

4）超溫報警。

5）動作異常報警。當(dāng)換向閥閥位異?；蜷L時間動作不到位時，計算機(jī)顯示器上會出現(xiàn)報警指示燈閃爍并指示故障點所在位置，系統(tǒng)作出相應(yīng)的應(yīng)急反應(yīng)或人工干預(yù)。

3.3 點火烘爐系統(tǒng)

加熱爐采用焦?fàn)t煤氣進(jìn)行點火烘爐，在加熱爐端墻上設(shè)置4套（150 m3/h）點火燒嘴，利舊，其余的燒嘴全部取消。側(cè)墻更換4套低壓渦流點火燒嘴。

大幅度減少點火燒嘴數(shù)量，可以減少通過停用的點火燒嘴供入爐內(nèi)的空氣[3]。

3.4 煙氣系統(tǒng)

擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來一般在46～55℃左右，含有飽和水汽、殘余的 SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其攜帶的硫酸鹽、亞硫酸鹽等會結(jié)露，如不經(jīng)過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴(kuò)散。為此濕法FGD系統(tǒng)通常配有1套氣-氣換熱器（GGH）煙氣再熱裝置。氣-氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種，即常說的GGH。它用未脫硫的熱煙氣（一般130～150℃）去加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到80℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項重要設(shè)備，由于熱端煙氣含硫最高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故氣-氣換熱器的煙氣進(jìn)出口均需用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。

經(jīng)蓄熱式燒嘴排出的煙氣，分別通過燒嘴前空氣和煤氣管路流經(jīng)換向閥，換向閥煙氣出口接每段的煙氣支管，各段的空煙支管和煤煙支管分別接空煙總管和煤煙總管，經(jīng)各自的引風(fēng)機(jī)和煙囪排出，2個鋼煙囪利舊。

空煙引風(fēng)機(jī)利舊原煤煙引風(fēng)機(jī)。

新增煤煙引風(fēng)機(jī)，型號Y9-38NO16D，配電機(jī)Y355L2-6，功率250 kW。通過仔細(xì)測算，原設(shè)計的引風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓都偏低，估計很重要的一個原因就是對酒鋼的海拔高度考慮不充分，同時實際煙氣的密度與一般引風(fēng)機(jī)的設(shè)計密度有一定的差別，多方面的因素導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)的實際能力沒有技術(shù)參數(shù)描述的高。

4 改造后的效果

改造后加熱能力到達(dá)了預(yù)期的效果，解決了爐墻串火和漏煤氣的問題，消除了設(shè)備隱患，能耗、爐壓、加熱溫差都達(dá)到了預(yù)計的要求。

[1] 王占學(xué).塑性加工金屬學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2] 宋海濤，白天平，方旭芳.加熱爐的節(jié)能改造實踐[C]//河北省2010年煉鋼—連鑄—軋鋼生產(chǎn)技術(shù)與學(xué)術(shù)交流會論文集（上），2010.

[3] 武建軍，黃飛，郭淑萍.宣鋼棒材加熱爐節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[C]//2006年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會議文集，2006.

（編輯：苗運平）

Reformation Practice of JISCO Second High Speed Wire Furnace

Chang Jiewei
（Second High Speed Wire Operation Area of Rolling Mill,JISCO Hongxing Iron and Steel Co.,Ltd.,Jiuquan Gansu 7351000）

As to the reforming of JISCO second high speed wire furnace,it is expected to increase heating capacity and solve the problems of furnace wall fire and gas leakage,so as to appropriately reduce energy consumption,deepen furnace pressure and adjust heating temperature difference.In order to achieve the desired goal,the regenerative burner is mainly reformed.The steel column is properly modified and repaired when the combustion system is reformed.The steel plate of the furnace wall is relaid,the bottom wall of the furnace is removed,and the refractory material is replaced.A regenerative burner and a regenerator for optimizing the combustion system of a heating furnace are detected and repaired,reversing valve of the reversing system,reversing control function,ignition baking system and flue gas system are also detected and repaired.

double-regenerative heating furnace,regenerative burner,reversing control,ignition furnace

TG155.12

A

1672-1152（2017）04-0078-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.30

2017-04-25

常杰偉（1977—），男，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)，大學(xué)本科，現(xiàn)就職于酒鋼宏興鋼鐵股份有限公司煉軋廠二高線作業(yè)區(qū)，機(jī)械設(shè)備責(zé)任工程師。