馬后炮培訓(xùn)微課堂-加熱爐知識(shí)

1、加熱爐馬后炮微課堂主要內(nèi)容 加熱爐基本理論 加熱原理及加熱控制 燃料分類及燃燒計(jì)算 加熱爐蓄熱室技術(shù) 換向裝置 汽化冷卻系統(tǒng) 爐用附屬設(shè)備 加熱爐檢修及烘爐一、加熱爐基本理論 加熱爐加熱是軋鋼重要的工序，加熱溫度控制的好壞直接影響軋至產(chǎn)品的質(zhì)量。加熱爐一般包括加熱爐本體、冷卻系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、進(jìn)出料、排煙系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等七部分組成。習(xí)慣按裝出料方式分為推鋼式和步進(jìn)式兩種。加熱爐基本理論加熱爐本體包括爐基礎(chǔ)、爐墻、爐頂?shù)绕鲶w部分。冷卻系統(tǒng)包括爐內(nèi)水管冷卻、爐外前后端墻冷卻、引風(fēng)機(jī)冷卻及推鋼爐上料臺(tái)架冷卻等，其中主要是爐內(nèi)水管冷卻，目前我公司薄板一線加熱爐為水冷方式，其余為汽化冷卻

2、。燃燒系統(tǒng)包括燒嘴、鼓風(fēng)機(jī)及空氣管路、煤氣管路，燃燒系統(tǒng)的強(qiáng)弱直接影響加熱爐加熱能力。進(jìn)出料 推鋼爐一般有裝鋼輥道、上料臺(tái)架，出鋼是斜坡直接滑下；步進(jìn)爐有裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)，裝、出鋼機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)齒輪傳動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)。排煙系統(tǒng)包括引風(fēng)機(jī)及煙氣管路，排煙系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度來(lái)控制爐壓。余熱回收主要是蓄熱室蓄熱體將所排煙氣熱量吸收留下廢氣排出的過(guò)程，我公司蓄熱體有小球和蜂窩體兩種。自動(dòng)控制一般由一次儀表采集的各種變量送入PLC，再由PLC根據(jù)設(shè)定控制方式和控制目標(biāo)值分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)過(guò)程變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)各點(diǎn)的溫度、壓力、流量的調(diào)節(jié)控制。加熱爐基本理論與加熱爐有關(guān)的名詞：

3、加熱能力氧化燒損燃料單耗爐底強(qiáng)度推鋼比二、加熱原理及加熱控制鋼坯加熱是通過(guò)爐內(nèi)熱交換過(guò)程進(jìn)行的，爐內(nèi)熱交換過(guò)程有三種基本方式，即：對(duì)流傳熱、傳導(dǎo)傳熱、輻射傳熱。1、對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱是爐氣與鋼材表面接觸時(shí)的熱交換過(guò)程，包括爐氣各部分發(fā)生位移所產(chǎn)生的對(duì)流作用及爐氣分子之間的導(dǎo)熱作用。2、傳導(dǎo)傳熱傳導(dǎo)傳熱是溫度不同的物體直接接觸（或物體存在溫差）由于自由電子的運(yùn)動(dòng)（對(duì)于鋼材）或分子的運(yùn)動(dòng)（對(duì)于爐氣）而發(fā)生的熱交換現(xiàn)象，此種傳熱發(fā)生在鋼材表面及內(nèi)部和鋼材及爐底之間。3、輻射傳熱輻射傳熱是物體熱射線的傳播過(guò)程，溫度越高，輻射能量越大，此種傳熱存在于爐氣對(duì)爐壁、爐氣和爐壁對(duì)鋼坯表面。加熱原理及加熱控制三、

4、燃料種類及計(jì)算加熱爐燃料種類較多，煤、重油、焦?fàn)t煤氣，近年來(lái)由于蓄熱技術(shù)的發(fā)展，一些低熱值的煤氣也用于加熱爐，如，轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣。目前我公司加熱爐就是使用這兩種低熱值煤氣。以下是與加熱爐有關(guān)的燃料計(jì)算： 1、煤氣發(fā)熱值分為高發(fā)熱量和低發(fā)熱量?jī)煞N，計(jì)算中一般取用低發(fā)熱量，低發(fā)熱量是指單位燃料完全燃燒后，燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽冷卻到20時(shí)所放出的熱量，Q低 KJ/ Q低=（30.19CO+25.8H2 +85.6CH4+141C2H4+55.36H2S）4.1868 2、空氣需要量：標(biāo)準(zhǔn)狀況下1m3煤氣完全燃燒所需理論空氣量 LO=4.76（1/2CO+1/2H2 +（n+m/4)CnHm+3/2

5、H2S-O2) 0.01 實(shí)際空氣量大于理論空氣量，計(jì)算時(shí)加過(guò)剩空氣系數(shù)。 3、 燃燒產(chǎn)物計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)狀況下1m3煤氣完全燃燒所后產(chǎn)物，燃料中可燃成份含量越高，發(fā)熱量越高，理論燃燒產(chǎn)量也越大。3m燃料種類及計(jì)算VO=1/100（CO+H2+（n+m/2)CnHm+2H2S+CO2+N2+H2O)+79/100LO由于空氣過(guò)剩系數(shù)的影響，燃燒產(chǎn)物實(shí)際比理論多。4、理論燃燒溫度計(jì)算：在絕熱情況下，煤氣燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度，計(jì)算時(shí)較復(fù)雜，一般使用經(jīng)驗(yàn)公式：燃料為高爐煤氣時(shí) t理=1.2Q低+330 四 加熱爐蓄熱式技術(shù) 加熱爐采用低熱值的高爐煤氣作為燃料，為滿足加熱工藝要求，需將空氣、煤氣同時(shí)

6、預(yù)熱到1000 左右，以滿足加熱溫度的要求，因此采用蓄熱式燃燒技術(shù)。 1、蓄熱室 在加熱爐上廣泛使用的組合蓄熱室都是成對(duì)出現(xiàn)的，每一對(duì)蓄熱室都是燃燒系統(tǒng)的一個(gè)完整單元。當(dāng)一側(cè)蓄熱室處于燃燒工作狀態(tài)時(shí)，冷煤氣、冷空氣通過(guò)熾熱的蓄熱體，被加熱成熱煤氣、熱空氣去燃燒；另一側(cè)蓄熱室此時(shí)正處于蓄熱狀態(tài)，燃燒產(chǎn)物在引風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)燃燒通道通過(guò)蓄熱室蓄熱體，使蓄熱體蓄積下熱量后，經(jīng)煙道由煙囪排出。蓄熱室換向有換向閥控制，蓄熱室互換工作狀態(tài)。 蓄熱室結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)如下圖：加熱爐蓄熱式技術(shù)加熱爐蓄熱式技術(shù)2、蓄熱體選擇 蓄熱體形式很多，有小球、蜂窩體，拉西環(huán)等，其材質(zhì)也有多種，我們公司使用是高鋁小球，剛玉蜂窩體

7、，以下為小球和蜂窩比較：蜂窩體單位體積的換熱面積大，在相同條件下，蜂窩體的傳熱能力是小球的45倍。同樣換熱能力時(shí)，蜂窩狀蓄熱體的體積只需小球蓄熱體1/31/4。蜂窩體體內(nèi)氣流通道是直通道，小球蓄熱體的通道是迷宮式的，因此蜂窩體的流通阻力較小，小球蓄熱體的流通阻力較大，前者僅為后者的1/3左右。蜂窩體壁薄，僅為0512mm，透熱深度小，蓄熱放熱速度快，換向時(shí)間僅需4080秒，小球的換向時(shí)間一般為23分鐘。當(dāng)換向時(shí)間短時(shí)，被預(yù)熱介質(zhì)的平均溫度高，其熱回收效率高。且換熱周期內(nèi)的爐溫波動(dòng)小，有利于爐溫和鋼坯加熱溫度的控制。由于蜂窩狀蓄熱體為直通道，在高速氣流的正吹反吹的頻繁作用下，通道內(nèi)不容易積灰和堵

8、塞。蜂窩體造價(jià)較小球高。五、換向裝置換向系統(tǒng)主要由換向閥和換向程序及安全控制單元組成，整個(gè)系統(tǒng)必須嚴(yán)防空、煤氣在管路、燒嘴、換向閥內(nèi)混合，以免發(fā)生爆炸事故。換向閥換向可采用定時(shí)換向和定溫?fù)Q向，換向由PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，加熱爐各段的控制自成系統(tǒng)。目前使用我公司使用的換向閥有三通、四通兩種形式。換向裝置換向裝置本閥采用立式雙列布置，共三通道，采用氣壓驅(qū)動(dòng)。上部?jī)赏ǖ?，一為空氣（或煤氣）入口，另一通道為煙氣出口，下部通道接燒嘴蓄熱室（見附圖）。閥瓣與閥座采用平面密封，閥座上鑲有耐溫耐腐蝕特種密封材料，具有一定密封補(bǔ)償性能，閥瓣與驅(qū)動(dòng)桿采用柔性連接，因此密封可靠。兩閥瓣通過(guò)兩氣缸分別驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，并分別由

9、兩只電磁閥進(jìn)行控制。閥正常工作時(shí)，一個(gè)閥瓣打開，另一個(gè)關(guān)閉。換向指令發(fā)出后，處于開啟的閥瓣首先關(guān)閉，到位后，由其下面的檢測(cè)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，給原關(guān)閉的閥瓣指令，使其動(dòng)作并打開，到位后給出一到位信號(hào)，至此換向動(dòng)作完成。四個(gè)檢測(cè)開關(guān)任何一個(gè)在換向動(dòng)作指令給出后35秒還不能給出到位信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，表示有故障，應(yīng)及時(shí)排除。換向裝置換向裝置換向閥內(nèi)有兩組閥瓣，每次動(dòng)作開啟一組閥瓣和關(guān)閉一組閥瓣，以實(shí)現(xiàn)供氣（空氣）及排氣（廢氣）周期性同時(shí)換向。合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以保證閥瓣和閥座緊密接觸以及閥瓣同步動(dòng)作。換向動(dòng)作由PLC控制系統(tǒng)提供邏輯控制，換向控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定溫自動(dòng)換向，也可遠(yuǎn)程手動(dòng)強(qiáng)迫換向。 加熱

10、爐汽化冷卻系統(tǒng)包括爐內(nèi)水管、汽包及附屬安全閥壓力表、上升管、下降管及上水泵組。 加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)采用自然循環(huán)方式，汽包置于二層平臺(tái)上，汽包壓力宜控制在0.60.8Mpa。系統(tǒng)有連續(xù)排污、定期排污、汽包水位、壓力自動(dòng)報(bào)警、給水流量測(cè)量等控制。 汽包軟水水質(zhì)必須合格，要求符合GB1576工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)即：給水總硬度0.03mmol/L ,懸浮物5mg/L，溶解氧0.1mg/L，含油量2mg/L 含鐵量0.3mg/L，PH7 符合三等軟化水的指標(biāo)。 爐底縱水管、橫水管、立水管均為厚壁無(wú)縫鋼管，為減少鋼坯水管黑印，采用高合金的半熱滑塊，材質(zhì)高溫段有ZGCr25NI20Si2，ZGCr28NI48

11、，CO50，等，低溫段一般使用15CrMo 。六、汽化冷卻系統(tǒng)七、爐用附屬設(shè)備加熱爐附屬設(shè)備推鋼式加熱爐主要包括：頂鋼機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、水泵，出爐管道等。步進(jìn)式加熱爐主要包括：裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)、爐底液壓式步進(jìn)裝置、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、進(jìn)、出料爐門液壓裝置等。鼓風(fēng)機(jī)選用一般是按計(jì)算用量的1.3倍選型，引風(fēng)機(jī)一般是按計(jì)算值的1.5-1.8倍選型，目的是為克服爐役后期蓄熱室所增加的阻力。八、加熱爐檢修及烘爐加熱爐檢修分為小修、中修和大修。我公司加熱爐小修一般半年一次，主要是清理氧化鐵，蓄熱體檢查、換向閥密封檢查。中修一般一年半至兩年一次，主要是清理氧化鐵、蓄熱體更換、換向閥密封更換，砌體漲縫維護(hù)，爐用設(shè)備檢修等。大修一般5至6年一次，主要是除去基礎(chǔ)之外所有砌體重建，爐用設(shè)備檢修或更換等。加熱爐檢修及烘爐加熱爐烘爐：加熱爐新建或大修后，必須嚴(yán)格按根據(jù)耐材特性制定的烘爐曲線烘爐后才能投入使用