軋鋼加熱爐節(jié)能技術(shù)探討

白艷偉 陸明偉 白冰

摘要：軋鋼節(jié)能加熱爐的有效利用，可以明顯減少能源損耗，這不僅是目前鋼鐵企業(yè)的環(huán)保目標(biāo)，同時也是鋼鐵工業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的主要方式。就能源消耗比例來講，軋鋼加熱爐占據(jù)了很大的比例，因此利用軋鋼節(jié)能加熱爐勢在必行。

關(guān)鍵詞：軋鋼；節(jié)能；加熱爐

中圖分類號：TG307 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

加熱爐自動化控制和節(jié)能仍是我國冶金行業(yè)中的發(fā)展難題，也是熱工專業(yè)人員必須攻克的難題之一。加熱爐節(jié)能的方法多種多樣，在選擇加熱爐時，必須要選用結(jié)構(gòu)合理的加熱爐型，還要耐高溫、保溫性好的材料，并且采用使用先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)和設(shè)備，這些都能提高加熱爐節(jié)能效率和熱工自動化控制具有重要的意義。

1節(jié)能加熱爐的設(shè)計革新及運(yùn)用

1.1加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計

對于企業(yè)而言，加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要視企業(yè)可以使用的燃?xì)夥N類等情況具體而定，對于那些只能燃燒低熱值煤氣的公司，若對于加熱鋼種種類和數(shù)量要求較高，那么綜合自身實(shí)際情況以及想要達(dá)到的節(jié)能效果，采用空、煤氣雙蓄熱式加熱爐將是更好的選擇。而另一方面，如果公司的條件只能燃燒高熱值煤氣，而且也為了達(dá)到高產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)的要求，則公司采用常規(guī)換熱式加熱爐則不失為一種更好的選擇。由此可見，對于公司的加熱爐的選擇而言，并沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，公司可以燃燒的煤氣種類齊全，那么其可以選擇的加熱爐種類就越寬泛，即加熱爐的選擇必須與企業(yè)的實(shí)際情況相一致。因此，任何企業(yè)都需要對于鋼坯加熱質(zhì)量及生產(chǎn)穩(wěn)定性需要做綜合考慮之后，作出關(guān)于加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計的決定。

1.2加熱爐裝備水平的確定

當(dāng)前，對于加熱爐裝備水平的大小，不同的企業(yè)通常有不同的標(biāo)準(zhǔn)和需求。加熱爐裝備水平與公司的鋼坯加熱質(zhì)量及節(jié)能效果密切相關(guān)，因而對于公司而言：第一，選擇一款適合自身情況的加熱爐裝備至為關(guān)鍵，從當(dāng)前行業(yè)發(fā)展趨勢來看，如從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度開率，公司需要引進(jìn)更加智能的新型加熱爐，以提高自身的軋鋼質(zhì)量；第二，裝備的操作方法的科學(xué)性及熟悉度對于裝備功能的發(fā)揮十分重要，而通常按照低水平的手工機(jī)械操作，往往難以達(dá)到穩(wěn)定的加熱質(zhì)量和節(jié)能效果的，因此軋鋼公司在對于軋鋼加熱爐的操作員工的培訓(xùn)，也是其不可忽略的重要問題。

2軋鋼加熱爐節(jié)能措施

2.1保證產(chǎn)量的連續(xù)性與穩(wěn)定性

首先，優(yōu)化生產(chǎn)組織，并提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。熱連軋生產(chǎn)線產(chǎn)品的規(guī)格與種類多元化，相應(yīng)的加熱工藝也存在一定差異，加熱爐的熱滯后性與熱慣性相對較好，每次進(jìn)行加熱制度調(diào)整，都需要利用一定時間進(jìn)行過渡，這樣一來，勢必會隨之產(chǎn)生空燒現(xiàn)象。這就需要制定完善的生產(chǎn)計劃，以此確保生產(chǎn)的連續(xù)性與穩(wěn)定性，從而大大降低制度調(diào)整的頻率，縮減空燒時間。其次，實(shí)時跟蹤質(zhì)量，保證加熱效率與質(zhì)量。軋鋼加熱爐的質(zhì)量直接影響著生產(chǎn)，鋼坯的表面溫度太高，就會造成軋輥打滑。但是鋼坯斷面的溫差過大，軋機(jī)扭矩與軋制力會明顯超標(biāo)，進(jìn)而造成電機(jī)電流超高跳閘和卡鋼。而加熱質(zhì)量不合格很容易造成安全事故，或者增加產(chǎn)品單耗。

2.2減少冷卻熱損失

在加熱爐的冷卻系統(tǒng)熱損失中，關(guān)鍵就在于水梁立柱的冷卻熱損失，即水冷與汽化冷。就生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息來看，汽化冷卻系統(tǒng)加熱爐的冷卻熱損失大約占據(jù)了總消耗的8-12%，但是水冷系統(tǒng)加熱爐的冷卻熱損失大約占據(jù)了總消耗的15%。水冷爐坯的水印溫差大于3℃，汽化冷卻爐的水印溫差小于2℃，平均出鋼的溫度大于1℃。另外，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)所生成的蒸汽，可以作為優(yōu)質(zhì)的資源實(shí)現(xiàn)與蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)的有機(jī)融合，經(jīng)濟(jì)價值十分突出。采用汽化冷卻可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和效益雙贏，應(yīng)優(yōu)先采用一定規(guī)模的加熱爐。

2.3降低排煙的熱損失

加熱爐排煙熱損失量、排煙量直接受排煙溫度的影響，想要降低排煙熱損失，必須利用富氧燃燒技術(shù)適當(dāng)減少排煙量，并合理設(shè)置帶壓下的長熱回收段，可以促使排煙溫度明顯下降。其一，富氧燃燒技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)采用氧氣濃度較高的富氧空氣，具有其自身的獨(dú)特優(yōu)勢，即燃燒速度較快，火焰的溫度比較高，傳熱的能力非常強(qiáng)，排煙量明顯縮減等。富氧燃燒技術(shù)可以在減少廢氣排放的基礎(chǔ)上，提高加熱爐的燃燒溫度與相應(yīng)的響應(yīng)速度，有助于降低加熱爐的燃料消耗。另外，此技術(shù)還能夠有效改善煙氣黑度，以此提升系統(tǒng)輻射系數(shù)，提高傳熱速度，降低加熱的時間，從而促進(jìn)出鋼效率的提升。加熱爐加快生產(chǎn)，可以降低單位產(chǎn)量的熱損失，有利于降低產(chǎn)品的單位消耗。其二，對加熱爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，合理設(shè)置長熱回收段。在加料端上，適當(dāng)添加帶壓力下的長熱回收段，以此保證煙氣具備良好的對流換熱系數(shù)，盡量延緩煙氣和鋼品間的換熱時間，并盡可能直接向鋼坯中傳輸熱量，有效降低排煙溫度。

2.4適當(dāng)降低有效的吸熱量

產(chǎn)品加熱需要耗費(fèi)一定的有效吸熱量，這主要是由產(chǎn)品的出爐溫度所決定的。為了有效降低加熱產(chǎn)品的有效熱量，應(yīng)從兩方面著手，即提高熱量輸送與包裝溫度、降低平均出鋼溫度。其一，對于軋鋼熱爐而言，采取科學(xué)有效措施提高板坯熱裝比例與溫度，是非常關(guān)鍵的節(jié)能措施，其中的熱裝率越高，那么燃耗的節(jié)省率就會隨之提高，那么節(jié)能降耗的效果就會更加明顯。其二，對鋼坯斷面的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并適當(dāng)降低平均出鋼溫度。采取準(zhǔn)確控制斷面溫度差異的方式，降低鋼坯的出鋼溫度與加熱爐溫度，加熱爐的熱損失也會隨著不斷降低。

3加熱爐設(shè)計應(yīng)采用的新技術(shù)

3.1高效環(huán)保的燃燒器、轉(zhuǎn)換器的運(yùn)用

燃燒器是加熱爐的關(guān)鍵部件，隨著環(huán)保理念日益深入人心，越來越多的人開始關(guān)注低NOx燃燒器，該燃燒器由于綜合了高燃燒效率和爐溫均勻性等特點(diǎn)備受關(guān)注。因而，對于大型加熱爐，企業(yè)需要將加熱爐升級為低NOx可調(diào)焰燒嘴、低NOx扁平焰燒嘴及高調(diào)節(jié)比平火焰燒嘴的設(shè)備水平。對于轉(zhuǎn)換器而言，投資與維護(hù)成本低當(dāng)前是企業(yè)熱衷的重要方面。因此，如何制造及批量化生產(chǎn)處高效、低成本換熱器，對其結(jié)構(gòu)及材料方面的考慮也是當(dāng)前該行業(yè)的一大熱點(diǎn)。

3.2脈沖（數(shù)字化）燃燒技術(shù)的應(yīng)用

軋鋼加熱爐脈沖燃燒技術(shù)近年來逐漸成為眾多企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，作為一種全新的燃燒控制技術(shù)，總體而言，其優(yōu)點(diǎn)十分明顯：易控制、溫度場均勻、燃料利用率高。其主要思路在于將改變傳統(tǒng)的模擬量燃燒控制思路，采用新技術(shù)計算火焰長度、溫度分布等情況，因而爐子供熱負(fù)荷變化的影響將進(jìn)一步縮小，空、煤氣流量調(diào)節(jié)等復(fù)雜的步驟也將被省去。當(dāng)然，當(dāng)前這種技術(shù)對于煤氣類型以及爐內(nèi)溫度的要求較高，因此其可運(yùn)用的環(huán)境相當(dāng)有限。

3.3適當(dāng)采用型鋼特制爐外涂料

為進(jìn)一步提高加熱爐熱效率，根據(jù)近期對于不同加熱爐外部涂料的檢測結(jié)果顯示，某鋼廠型鋼車間應(yīng)用“杰能王”納微米高溫遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料后，爐體外表溫度有了較為明顯的降低。因此，企業(yè)在對加熱爐進(jìn)行設(shè)計時還可以適當(dāng)采用型鋼特制的“杰能王”納微米高溫遠(yuǎn)紅外涂料，從而可以在很大程度上提高加熱爐熱效率?！敖苣芡酢奔{微米高溫遠(yuǎn)紅外涂料作為一種近期試驗(yàn)成功的具備很高輻射率的節(jié)能涂料，其通過增大爐襯的黑度，增強(qiáng)鋼坯與爐氣（或火焰）之間的輻射換熱，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

結(jié)束語

利用軋鋼節(jié)能加熱爐電氣控制系統(tǒng)，能夠在很大程度上提高能源利用率，而且其可以全面替代既有鋼廠生產(chǎn)中所利用的常規(guī)人工控制方法，既能夠提高板坯加熱水平與質(zhì)量，又可以提升爐區(qū)的整體自動化水平，并進(jìn)一步縮減工人工作量與強(qiáng)度，不僅如此，其在各個領(lǐng)域操作的信息化管理上也獨(dú)具優(yōu)勢，所以，能夠有效提高企業(yè)的市場綜合競爭力，以此推動企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定長遠(yuǎn)發(fā)展。

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（作者單位：1 2沈陽格竹科技有限公司；

3遼寧中安消防工程有限公司）