本鋼特鋼廠蓄熱式燒嘴步進(jìn)梁式加熱爐的應(yīng)用

1、本鋼特鋼廠蓄熱式燒嘴步進(jìn)梁式加熱爐的應(yīng)用摘 要：介紹了本溪鋼鐵集團(tuán)公司特鋼廠蓄熱式燒嘴步進(jìn)梁式加熱爐的特點(diǎn)、技術(shù)性能參數(shù)及對該爐的控制和管理情況，并介紹了蓄熱式燃燒系統(tǒng)的主要特征。該爐投產(chǎn)后，加熱能力、加熱質(zhì)量大幅提高，氧化燒損及煤氣排放量大幅降低。關(guān)鍵詞：步進(jìn)梁式加熱爐；燃燒系統(tǒng)；蓄熱式燒嘴1 加熱爐的特點(diǎn) 本溪鋼鐵集團(tuán)公司特鋼廠新建2座單(雙)排裝料、加熱能力為120th(冷料)的步進(jìn)梁式加熱爐。該爐采用先進(jìn)的高溫空氣蓄熱式燃燒技術(shù)。11 采用新型空氣單預(yù)熱蓄熱式燒嘴 采用新型空氣單預(yù)熱蓄熱式燒嘴，燃燒組織更優(yōu)化，可在鋼坯上下表面形成微還原性氣氛，減少氧化燒損；采用允許工作溫度達(dá)1600的

2、高級蜂窩狀蓄熱體材料，傳熱特性好，使用時(shí)間長；燒嘴的金屬部件遠(yuǎn)離高溫區(qū)，燒嘴使用壽命長，維護(hù)工作量少。12采用多段爐溫控制系統(tǒng) 爐溫控制分為均熱段、第1加熱段和第2加熱段，各段之間用隔墻隔開，可靈活、準(zhǔn)確地控制各段爐溫和空、燃比，實(shí)現(xiàn)各種加熱工藝和爐溫制度，使燃料燃燒過程更加可控，提高燃料利用率。換向系統(tǒng)也相應(yīng)分為3段控制，還可分成更多的組段錯(cuò)開換向，使換向?qū)t溫、爐壓以及空煤氣系統(tǒng)壓力的波動影響減小。13具有多種節(jié)能措施 (1)采用高效蓄熱式預(yù)熱技術(shù)，可將助燃空氣預(yù)熱到1000C以上，排煙溫度降至140； (2)墊塊的錯(cuò)位和采用高溫Co合金墊塊，有效減少了鋼坯黑印，間接減少了燃料消耗； (3

3、)合理的爐內(nèi)水梁支撐，力求減少冷卻管的面積，同時(shí)水梁采用雙層絕熱包扎，以減少冷卻水帶走的熱量； (4)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)合爐襯砌筑結(jié)構(gòu)，減少了散熱損失，提高了爐子使用壽命； (5)配備了先進(jìn)的自動化系統(tǒng)，可集中控制管理加熱爐各系統(tǒng)和整個(gè)加熱過程，確保了空燃比和合理的爐壓控制，提高了爐子的熱效率； (6)加熱爐采用多段爐溫自動控制系統(tǒng)，可靈活調(diào)節(jié)各區(qū)段的供熱量，以實(shí)現(xiàn)最低能耗； (7)采用高效液壓系統(tǒng)，可節(jié)約能源，并具有輕抬輕放和安全自鎖功能。2加熱爐的技術(shù)性能 該加熱爐加熱的主要鋼種為低合金鋼、碳結(jié)鋼等，室溫裝爐。加熱爐的有關(guān)參數(shù)見表1。3 加熱爐的控制與管理 加熱爐為雙排及單排布料，裝出料方式

4、為端進(jìn)端出。鋼坯從裝爐、加熱至出鋼的整個(gè)過程中，鋼坯的輸送、測量、裝料、出料、步進(jìn)、物料跟蹤及與軋機(jī)和連鑄的數(shù)據(jù)信息交換，均通過爐區(qū)電控系統(tǒng)進(jìn)行順序、定時(shí)、聯(lián)鎖與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)操作自動化和計(jì)算機(jī)管理。 該加熱爐共設(shè)80只蓄熱式燃燒器，每側(cè)40只。燃燒器的總供熱能力為23000m3h，與冷裝120th時(shí)所需的供熱量相比，燒嘴裝備能力富裕20。供熱能力分配見表2。4 蓄熱式燃燒系統(tǒng)41 燃燒系統(tǒng)的主要特征411新型組合式燒嘴 新型組合式燒嘴是一種結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)越的蓄熱式燒嘴，其空、煤氣噴口為上下組合。燒嘴安裝在爐膛上部時(shí)，空氣噴口在上，煤氣噴口在下，空、煤氣流上下斜交混合；燒嘴安裝在爐膛下部時(shí)則

5、反之?？諝忸A(yù)熱到很高溫度時(shí)(如1000以上)，空、煤氣混合燃燒會產(chǎn)生很高的燃燒溫度，為避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)，及高溫下產(chǎn)生過量NOx，不能讓空、煤氣流即時(shí)充分混合，而應(yīng)逐漸擴(kuò)散彌漫燃燒，即空、煤氣混合燃燒要有一個(gè)適當(dāng)?shù)倪^程，在此過程中，與鋼坯表面接觸的氣氛是還原性或微還原性的，鋼坯不易被氧化。另外，高溫空氣燃燒機(jī)理不同于一般燃燒，其燃燒速度非?？?，因此逐漸擴(kuò)散彌漫燃燒不會在爐內(nèi)形成不完全燃燒。 組合式燒嘴的空、煤氣噴口是扁平的，因而燃燒形成扁“火焰”(實(shí)際上高溫空、煤氣燃燒在爐溫高的情況下沒有明顯可見的火焰)，這有利于對鋼坯的均勻輻射傳熱。燒嘴在后端蓋設(shè)有裝卸蓄熱體的檢修門，以方便更換蓄熱體。 每

6、個(gè)燒嘴的空、煤氣管上都裝有閥門，燒嘴調(diào)節(jié)靈活方便。一排或上下燒嘴的負(fù)荷，可根據(jù)爐子實(shí)際工況，靈活調(diào)節(jié)。組合式燒嘴結(jié)構(gòu)緊湊，在爐子上布置方便，尤其是在步進(jìn)梁式加熱爐上使用這種燒嘴，可避免火焰直對步進(jìn)梁立柱。 這種燒嘴用在軋鋼加熱爐上，可顯著減少鋼坯的氧化燒損，減輕爐子清渣工作量，也可減少脫碳，提高鋼坯的加熱質(zhì)量。412新型蓄熱體 組合式蓄熱式燒嘴的蓄熱體采用陶瓷蜂窩體。其傳熱能力比小球大45倍，氣流阻力只有小球的13。用換向周期4080s設(shè)計(jì)蓄熱體的蓄熱能力和傳熱能力較適當(dāng)，如果換向周期過短(如2030s)，換向過于頻繁，影響換向閥的使用壽命，換向造成的煤氣損失也多；如果換向周期過長(如1201

7、80s)，則排煙溫度和空氣預(yù)熱溫度波動范圍大，平均預(yù)熱溫度較低，綜合換熱效率較低。 采用蜂窩體，蓄熱室體積小，燒嘴結(jié)構(gòu)緊湊，使在較小的爐側(cè)鋼柱間距內(nèi)(如1160mm)布置一個(gè)燒嘴成為可能，整個(gè)爐子也才有可能布置足夠數(shù)量的燒嘴，以滿足供熱負(fù)荷的需要。 蜂窩體比小球更不易堵塞，原因是蜂窩體內(nèi)的氣流通道是直通道，在高速氣流正、反吹作用下，灰塵不易在通道內(nèi)積存。而小球蓄熱室內(nèi)的氣流通道為迷宮式，氣流中夾帶的塵粒較易在小球表面附著導(dǎo)致通道堵塞。 采用耐高溫(1600)、抗熱震性好、使用壽命長的莫來石材料，壽命可保證1年。413 采用小型三通換向閥的分散換向系統(tǒng) 使用大型四通閥時(shí)，稱為系統(tǒng)集中換向，而使用

8、小型四通閥和小型三通閥時(shí)，則稱為系統(tǒng)分散換向。 集中換向有明顯的缺點(diǎn)。從換向閥到各個(gè)燒嘴，有很長和直徑較大的管路，換向時(shí)積存在管道內(nèi)的空氣(或煤氣)與煙氣互相置換，置換過程中，爐內(nèi)停熄燃燒。因管路大而長，故置換過程長，爐內(nèi)停熄燃燒的時(shí)間也長(712s)，造成爐溫波動較大。集中換向還造成空、煤氣壓力和爐膛壓力波動較大。空、煤氣雙預(yù)熱時(shí)，如果集中換向，煤氣損失達(dá)35。 每個(gè)燒嘴(或上下兩個(gè)燒嘴)安裝1個(gè)小型換向閥，組成分散換向系統(tǒng)，可克服集中換向的缺點(diǎn)，換向時(shí)爐內(nèi)停熄燃燒時(shí)間可減少到152s，換向煤氣損失可減小到05以下。 分散換向，采用小型三通閥優(yōu)于用小型四通閥。因?yàn)椴捎眯⌒退耐ㄩy只能進(jìn)行同側(cè)相

9、鄰兩個(gè)燒嘴換向，這種換向方式易造成高溫?zé)煔馍踔廖赐耆紵臍怏w被短路排出，造成爐寬方向溫度不均，燃料燃燒的熱量利用不充分。采用小型三通換向閥則可以實(shí)現(xiàn)爐子兩側(cè)相對燒嘴間的換向，可完全避免同側(cè)相鄰燒嘴換向的缺點(diǎn)。 同時(shí)，三通換向閥靠近燒嘴，換向閥與燒嘴之間的連接管道短而小，換向時(shí)爐內(nèi)間斷燃燒時(shí)間短，可使換向瞬間對爐溫和爐壓的影響降到最小。 生產(chǎn)過程中，當(dāng)單個(gè)燒嘴發(fā)生故障時(shí)，可單獨(dú)關(guān)閉燒嘴前的空氣手動硬密封蝶閥，在線維修發(fā)生故障的燒嘴；當(dāng)三通閥發(fā)生故障時(shí)，同樣可關(guān)閉設(shè)在三通閥前的手動硬密封蝶閥，在線維修故障閥門，而不影響加熱爐的正常生產(chǎn)： 加熱爐各段每上下一對燒嘴共同使用一個(gè)空氣三通換向閥，共有4

10、0個(gè)空氣三通閥。42蓄熱式燃燒系統(tǒng)概述421燃燒系統(tǒng)概述 蓄熱式燃燒系統(tǒng)由蓄熱式燒嘴、換向裝置、煤氣、空氣和廢氣管路，管路上的調(diào)節(jié)閥門以及強(qiáng)制排煙裝置等組成。 蓄熱式燒嘴成對工作，二者交替變換燃燒和排煙工作狀態(tài)，燒嘴內(nèi)的蓄熱體相應(yīng)變換放熱和吸熱狀態(tài)。通過蓄熱體，出爐煙氣的余熱被轉(zhuǎn)換成空氣的物理熱，而得到回收利用，煙氣排出溫度可降到150以下，空氣可預(yù)熱到1000以上，熱回收率達(dá)到85以上，溫度效率達(dá)到90以上。因此，不僅可節(jié)約大量能源，向大氣排放的煙氣量也大幅下降，有很好的環(huán)保效果。蓄熱式燒嘴是該系統(tǒng)的核心。 先進(jìn)的蓄熱式燒嘴除能充分回收煙氣余熱外，還應(yīng)具有良好的組織火焰、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、不使?fàn)t體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化等性能特征。換向裝置是實(shí)現(xiàn)蓄熱式燒嘴換向工作的關(guān)鍵設(shè)備，其應(yīng)密封性好、工作可靠。合理配置系統(tǒng)管路和工藝閥門，才能使系統(tǒng)具有可調(diào)性和安全性。422蓄熱式燒嘴 組合式蓄熱式燒嘴的優(yōu)點(diǎn)： (1)煤氣和空氣通道截然分開，沒有竄氣的可能，十分安全。 (2)可在鋼坯上下表面形成還原性氣氛，減少了氧化和脫碳。 (3)爐墻結(jié)構(gòu)與普通加熱爐相同(無需加厚)，對筑爐材料施工、烘爐操作等無特殊要求，不會因澆注料爐墻出現(xiàn)裂縫而造成空、煤