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浅析降低轧钢加热炉氧化烧损的有效措施

2020-06-01 375 上传者：管理员

摘要：本文基于“节能降耗”理念，以钢铁企业轧钢加热炉为例，首先明确加热炉优化的前提条件，并结合轧钢加热炉的运行特点从节能及降低炉内氧化烧损两个方面提出优化措施，旨在提升钢铁企业的经济效益。

关键词：
氧化烧损
热力工程
节能降耗
轧钢加热炉
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轧钢加热炉在具有热惯性的同时，又表现出较明显的热滞后性，基于对设备能耗的调整，可直接改变设备的工作性能以及所得产品的质量。轧钢企业发展历程中，轧钢加热炉是重要参与要素，其具有较大的节能降耗空间，在此方面作出探索极具现实意义。

1、轧钢加热炉节能降耗概述

各企业生产条件、发展规模等都存在差异，要以此类因素为参考合理配置轧钢加热炉，诸如加热钢材的规格、温度的控制等，都是配置工作中重要的突破口。基于节能措施的落实，有助于提高轧钢加热炉的工作水平，但前提是钢坯出炉温度具有合理性，应满足加工要求，否则，以盲目的方式削减煤气用量反而会带来适得其反的结果。伴随轧钢加热炉的运行，当其达到最大产能状态时，可从缩短钢坯“过烧时间”的角度切入，从而达到减少煤气用量的效果。

现阶段，轧钢加热炉的种类丰富，各自的炉况存在差异，因此，烧损钢材程度自然不尽相同，应注重实际生产情况，合理优化过程控制系统，在许可的范围内最大程度上减少炉的烧损量。从理论分析以及大量实践能够得知，在相同生产条件下，若加热炉适配了一套科学的过程控制系统，此时，较常规状态而言，烧损量降幅可达0.5%，而加热炉的日生产规模较大，因此，产生的累积减少量尤为可观。关于轧钢加热炉实物，见图1。

图1 轧钢加热炉

2、实现轧钢加热炉节能相关措施

2.1 优化炉内结构

各企业所选用的轧钢加热炉并非完全一致，因燃气种类的不同，所对应的炉内结构也存在差异。依据企业的生产方式选择相配套的设备，若其单纯使用高热值煤气，此条件下以常规换热型加热炉较为合适，但部分企业主要使用的是低热值煤气，此时，若要提高产能并减少能源损耗，较为合适的是双蓄热型加热炉。显然，关于轧钢加热炉的选择并未形成一套特定的标准，其需要以企业的真实状况为依据灵活选择，部分企业使用的煤气种类丰富，此时，其对应的加热炉可选类型自然也更多，在实际选择中，除了要注重现阶段的生产状况外，还要兼顾远期发展规划，力求给企业的持续发展创造广阔空间。并且，无论应用何种加热炉，其基本前提都是确保钢坯加热质量，否则，加热炉的选择将失去意义。

2.2 提高加热炉装备水平

衡量加热炉运行能力的因素中，以节能水平以及钢坯加热质量最为关键，其又受到轧钢加热炉装备水平的影响。从企业的角度来看，合理装备加热炉必须注重以下两点：

(1）以实现企业持续发展为基本目标，所选用的轧钢加热炉不仅要满足当前的发展需求，还要为未来发展提供支持，在选择时应高度注重其智能化水平。

(2）选择科学的装备操作方法，根据行业特定，基于手工机械操作的方式显然存在局限之处，难以保证钢坯加热质量，而达到节能的目标更是无从谈起，因此，技术人员应该加深认识，明确装备的功能特点，日常工作中加强管理，提高员工的操作水平。

2.3 合理调节空气系数

因轧钢加热炉类型的差异化，其对应的燃料种类也各不相同，除了较常规的单一燃料型外，部分情况下还存在混合料型，多数企业都将最佳空燃比控制技术引入日常生产中，密切监控燃气热值变化趋势，以此为依据，调整空气与煤气流量，使二者维持在较合理的比例水平，以提高煤气的燃烧效率。此技术的良好应用需得到煤气热值仪等相关设备的支持，部分企业生产条件有限，此时，较合适的是周期性寻优法，即确定某个时间段，以维持煤气流量恒定为基本条件，适当改变空气量，对比分析实际生产状况，从而探寻最合适的空气燃料比。

2.4 引入连铸坯热送热装工艺

现阶段，连铸坯热送热装也取得了较好的应用效果，其持续释放物理热，在此基础上，辅以科学的控制措施，可实现对轧制工序的扩展，向其中融入了连铸工序，从而也可以起到节能降耗的效果。控制工作应侧重于技术层面，有效衔接各道工序。关于该设备的实物，具体见图2。

图2 连铸坯热送热装设备

2.5 提高热送热装率和热装温度

提高热送热装率和热装温度，降低加热炉的燃料消耗，降低烧损是不需要大的设备投资就可以取得明显降成本效果的措施。近年来的数据统计分析显示，在同等的条件下，每提高10%的热送热装率，可降低煤气消耗2%～3%，降低烧损0.01%。提高热送热装率和热装温度不仅可以节约煤气，还大大减少了氧化烧损.大批量连续生产，可以提高加热炉产能30%。

3、降低轧钢加热炉氧化烧损的有效措施

3.1 提高加热炉的自动化水平

轧钢加热炉运行过程中，氧化烧损是较严重的问题，通过对设备的改进，从而提高其自动化水平，具有积极意义，具体应从如下几点入手：

(1）加热炉的散热性能会在很大程度上影响氧化烧损情况，其主要受到炉内保温层的影响，因此，合理优化保温层是可行解决途径，可在炉内原结构的基础上增加保温层，例如，选择高性能的保温材料并将其固定在风管道处，此举有助于缓解氧化烧损。

(2）炉内持续性氧化烧损的情况下，明显加大了炉体受损概率，因此，要合理配置加热炉，尤为关键的是，炉体材料的选择，要求其具有优良的可塑性，良好适应炉内温度大幅度升降的环境。

(3）日常生产中，应加强对炉温的控制，为避免氧化烧损问题，就必须将炉内温度稳定在合理水平，应确保其不超过620℃。

3.2 引入新型蓄热式燃烧技术

蓄热式燃烧技术得以应用的前提是高温低氧环境，其优势在于缓解氧化烧损，从而为生产创造良好条件，实现节能降损的目标。在该技术中，其燃烧方式发生了变化，选择的是大空间扩散燃烧的形式，此时，加热炉燃烧具有均匀性，可将炉温维持在相对平稳的状态，解决了传统方式下温度在某区域异常升高的情况，空气系数过剩问题得到了控制，生产中形成的废弃物含量减少。此外，蓄热式燃烧技术在燃料使用上也进行了优化，其选择的是低热值煤气，其直接表现则是煤气用量的减少，帮助企业节约了生产成本。

新型蓄热室可以将空气或煤气预热到比出炉烟气温度只低100℃左右，热效率可达到70%以上。蓄热式加热炉吨钢能耗为370Nm3高炉煤气，高炉煤气价格0.03元/m3，加热成本为11.1元/t，非蓄热式加热炉成本为40元/t。

4、结语

轧钢加热炉普遍存在氧化烧损等问题，可通过设备选型、技术优化等方式进行解决，进而提高加热炉的工作性能，使其在加热质量以及效率等方面的表现都更为良好，在维持正常生产的同时，减少废弃物排放。现阶段的解决途径较多，需根据企业生产状况来决定，且要经过设计、实践、优化等一系列过程，才能从根本上提高轧钢加热炉的工作能力。

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