常规加热炉节能技术的应用.pdf

第32卷 第6期 2010年12月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.6 December 2010 1前言 济钢热连轧厂于2006年正式建成投产， 拥有2 台大型常规步进梁式加热炉。这2台加热炉均为同 规格端进、 端出、 上下供热常规式步进梁加热炉， 有 效炉底面积为385 m2， 每台生产能力260 t/h， 采用高 炉、 焦炉、 转炉混合煤气， 厂外烟囱自然排烟。其原 料由炼钢厂2、 3铸机通过辊道和横移台车送至装 料辊道， 由长行程装钢机装炉。经过实际运行， 从安 全生产和节能环保等方面， 对这2台加热炉逐步进 行了改造， 应用了先进的节能技术， 达到了较好的使 用效果。 2节能技术的应用 2.1采用热装热送工艺 济钢热连轧厂加热炉与济钢炼钢厂2、 3铸机 连接， 连铸坯火焰切割后板坯温度1 000 ℃以上， 从 连铸连轧这一工艺环节中充分、 有效地利用连铸坯 的显热， 及时将热坯送到加热炉， 保证加热炉的热装 温度， 可减少板坯的在炉时间， 大大降低燃耗。目 前， 济钢热连轧厂的热装率已达到90％以上， 热装 温度在750～850 ℃。 根据测算， 板坯热装温度500 ℃， 可减少燃耗 30， 热装温度达到800 ℃， 可降低燃耗50， 从而 有效缩短生产周期， 降低生产成本。 2.2引进煤气热值分析仪 济钢热连轧厂生产使用的煤气由燃气分厂提 供， 煤气管线上有多个用户， 受到燃气发电负荷以及 其他用户的影响， 煤气热值不稳定。频繁波动的热 值使操作人员对空燃比和空气过剩系数的调整有较 大的误差， 空煤气配比不合理， 使得煤气不完全燃 烧， 造成了煤气的浪费， 导致能耗偏高。为此， 引进 德国SMART-2002煤气热值分析仪， 通过对不同热 值区间煤气的成分分析， 操作人员根据热值确定煤 气完全燃烧所需的理论空气量， 从而确定空燃比， 得 出最佳的空气过剩系数。煤气热值分析仪投入使用 后， 操作人员能够及时有效地控制烧嘴， 避免了煤气 的不完全燃烧。 2.3利用汽化冷却技术 1） 利用水汽化后变成蒸汽吸收热量的方式来冷 却水梁， 循环水量少， 能耗低； 2） 采用除氧软水闭式 循环冷却， 水梁及汽包等高压容器不结垢、 无腐蚀、 传热好， 延长了水梁立柱以及连接管道的使用寿命， 事故率低； 3） 高温水循环可减少板坯与水梁垫块接 触处产生的黑印。另外， 高温高压蒸汽可直接回收 利用， 正常情况下， 每台加热炉可产生8～10 t/h蒸 汽并网使用。 2.4改造炉内结构 1） 改造炉内横向挡火墙。加热炉试运行期间的 一个主要问题就是按照正常加热操作配比， 加热段 烧嘴能力达到满负荷时仍不能保证加热段炉温的正 常提升。经分析认为原因是炉内挡火墙设计不合 理， 加热炉本体设计本来就比较短， 高温烟气通过烟 道很快就会排出， 只能靠各段设置火压、 挡火墙进行 扼流， 降低烟气流速， 增加高温烟气在炉内的存留时 间以达到烟气和板坯间较好的换热效果， 增加热能 的利用率。因加热炉炉内挡火墙两侧设计时留有长 约1 m的豁口， 高温烟气在此不受阻遏， 没有来得及 与板坯进行充分的换热便直接从豁口处流走。为 此， 用耐火砖将挡火墙两端和炉墙连接起来， 高度为 800 mm， 以此增加挡火墙对下加热烧嘴喷出高速烟 气的遏流作用， 从而改善烟气和板坯的换热效果， 增 加热利用率。 炉内挡火墙改造后， 通过正常加热手段可有效 控制各段炉温， 尤其加热段炉温的控制得到加强， 同 摘要 济钢热连轧厂加热炉在生产中采用热装热送工艺及汽化冷却技术， 利用煤气热值分析仪确定煤气热值， 改造炉内 横向挡火墙， 内壁加贴多晶莫来石贴块， 并喷涂高温节能涂料， 完善不同工况下的加热制度， 使煤气平均消耗由1.3 GJ/t降 低到1.0 GJ/t， 缩短了生产周期， 降低了生产成本。 关键词 加热炉； 节能技术； 热装热送； 加热制度 中中图分类号号 TG307文献标识码 B文章编号 1004-4620 （2010） 06-0051-02 常规加热炉节能技术的应用 柴 永 祥 （济南钢铁股份有限公司 热连轧厂， 山东 济南 250101） 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 节能减排节能减排 收稿日期 2010-07-29 作者简介 柴永祥， 男， 1982年生， 2004年毕业于鞍山科技大学热能 与动力工程专业。现为济钢热连轧厂助理工程师， 从事加热炉生 产技术管理工作。 51 山东冶金2010年10月第32卷 时换热器的换热效果也得到明显改善， 单台加热炉 煤气用量由26 000 m3/h减少到22 000 m3/h， 节省了 煤气， 降低了燃耗。 2） 加热炉内壁贴多晶莫来石贴块， 并喷涂高温 节能涂料。为减少炉皮的散热， 改善烟气、 炉墙与板 坯的换热环境， 进一步提高高温烟气的热利用率， 增 强对板坯的加热效果， 在检修期间给加热炉内壁粘 贴了多晶莫来石贴块， 并对炉墙内壁和水梁表面进 行了高温节能涂料的喷涂处理。经过处理， 加热炉 内外环境、 加热能力有了明显的提升， 燃耗显著降 低。主要表现在2个方面 炉皮温度有了明显下降， 由原来的170～180 ℃， 有的部位甚至达到230 ℃以 上， 降低到现在的70～110 ℃； 提高了烟气对板坯的 辐射传热效果 ［1］， 但按照原来热电偶的检测温度为 参照， 板坯出炉的温度明显偏高。因此， 通过板坯加 热的实际效果结合轧线的信息反馈， 对加热温度进 行了优化， 见表1。 表1Q235B和SPHC改造前后炉温设定 ℃ 钢种 Q235B SPHC 均热段 改造前 1 270～1 290 1 280～1 300 改造后 1 250～1 270 1 250～1 270 加热段 改造前 1 300～1 320 1 300～1 330 改造后 1 270～1 290 1 270～1 290 加热制度优化后， 整体炉温下调了接近30 ℃， 根据初步测算， 煤气单耗由原来的1.3 GJ/t降为现在 的接近1.0 GJ/t。 2.5完善不同工况下的加热制度 加热炉受连铸和轧机生产过程的制约和影响 ［ 2 ］， 若其生产能力与之不匹配， 产能不能完全释放， 会造 成加热炉燃耗增加。因此， 需要根据生产实践， 不断 优化加热工艺， 进一步完善不同工况下的加热制度。 1） 根据连铸机、 轧机的生产情况， 确定待料和待 热时间， 制定详细的加热炉升降温和保温制度， 提高 煤气和炉内高温烟气的利用率。以坯料厚度规格 135 mm为例， 升降温制度见表2。 2） 根据不同的煤气热值， 优化在加热不同钢种 板坯时的空燃比和各段空气过剩系数， 提高煤气的 燃烧温度。加热普碳钢Q235B的参数设置见表3。 3） 优化不同钢种、 不同规格板坯在不同装炉温 度下的在炉时间， 使板坯在有效的加热时间内得到 充分的加热， 提高加热效率， 降低煤气消耗。不同规 格、 不同温度SPHC板坯在炉时间对比见表4。 表4不同规格SPHC板坯不同温度在炉时间 坯料宽 度/mm 1 070 1 270 1 370 1 470 1 550 在炉时间/min 300 ℃以下 ≥90 ≥100 ≥120 ≥130 ≥140 300～600 ℃ ≥70 ≥80 ≥85 ≥95 ≥110 600～800 ℃ ≥60 ≥65 ≥70 ≥80 ≥90 800 ℃以上 ≥50 ≥55 ≥60 ≥70 ≥80 另外， 优化不同钢种的出炉温度， 灵活调节各段 炉温， 在满足轧制温度和轧制稳定性的条件下， 板坯 温度和加热炉炉温尽量保持下限。 3结束语 经过几年的生产运行及节能技术的应用， 济钢 热连轧厂2座加热炉运行正常， 加热质量明显提高， 燃耗也逐步降低， 从投产初期煤气单耗1.3 GJ/t， 逐 步降低到目前的1.0 GJ/t左右， 2010年的最好水平达 到0.955 GJ/t， 缩短了生产周期， 降低了生产成本。 参考文献 ［1］ 青格勒， 程素森， 杨天钧， 等.步进梁式加热炉内的板坯温度场 数值模拟 ［J］ .北京科技大学学报， 2004， 26 （2） 164-168. ［2］ 王敏， 胡雄光， 孙茂林， 等.蓄热式轧钢加热炉板坯加热温度场 研究 ［J］ .首钢科技， 2007 （2） 24-27. Application of Energy Saving Technology in the Conventional Furnace CHAI Yong-xiang （The Hot Continuous Rolling Plant of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） AbstractAbstract The heating furnace of Jinan Steel Hot Continuous Rolling Plant adopted a series of energy saving technologies. They are as follows hot-charging and hot direct charging process, evaporation-cooling technology, using coal gas analyzer for determining gas heat value, reconstructing transverse flue bridge, adhibiting multicrystal mullite fabrics stickup and spraying high temperature energy-saving coatings on the wall, and perfecting heating system in different conditions. Therefore, the consumption of gas reduced averagely from 1.3 GJ/t to 1.0 GJ/t, production cycle shortened and production cost reduced. Key wordsKey words heating furnace; energy saving technology; hot-charging and hot direct charging; heating system 表2厚度135 mm规格升降温制度 停轧时 间/min 20～30 30～60 60～90 90～120 120～180 180以上 均热段 提前降温 时间/min 5 5 5 5 5 5 提前升温 时间/min 10 20 30 35 40 40 下降温 度/℃ 10 30 50 70 90 110 加热段 提前降温 时间/min 20 20 30 30 30 30 提前升温 时间/min 10 20 30 35 40 40 下降温 度/℃ 40 70 90 130 150 170 表3加热Q235B煤气热值与加热参数设置 热值/ （kJ m-3） 7 524 8 360 9 196 10 032 空燃比 1.80～1.85 2.00～2.05 2.20～2.25 2.40～2.45 加热段过剩系数 1.0～1.1 1.0～1.1 1.0～1.1 1.0～1.1 均热段过剩系数 0.95～1.00 0.95～1.00 0.95～1.00 0.95～1.00 52