王雨峰¹  李志军²  杨锡红²

关键词：蓄热式加热炉   悬臂辊出料

摘要：介绍了高炉煤气供热的悬臂辊出料推钢加热炉的设计和使用情况。

1.背景

锡兴带钢是国内最早的短流程带钢生产线，受燃料条件限制一直以重油为燃料，加热炉结构也多年未进行改造，改造前产量只有45-55t/h，而燃油消耗达到40kg/t钢，氧化烧损和脱炭现象严重，生产成本很高。

随着公司高炉的投产，采用高炉煤气取代重油对加热炉供热成为可能。加热炉于2007年9月改造投产，取得非常好的效果，但改造设计时高炉煤气量不够，因此设计仍考虑以天然气与高炉煤气互换互补的方案，蓄热室结构做了专门设计。实际生产时以高炉煤气供热，取得了非常好的效果。

2.加热炉改造条件及要求

坯料规格：150²×3500mm

          140×1800×3500mm

          180×180×3500mm

钢种：普碳、合金钢、工具钢、弹簧钢

入炉温度：20℃～800℃

钢坯加热温度：1050℃～1200℃

产量：80t/h

燃料：高炉煤气和天然气，初期天然气80%，高炉煤气20%。

燃料方式：蓄热式燃烧

炉型：三段推钢式

几个特殊要求：

2.1受场地影响采用推钢机推钢入炉，不能采用出钢机推钢出炉，而托出机方案现场空间也不够，采用悬臂辊出料成为唯一可用方案。

2.2坯料短，产量要求高，炉内需双排料，悬臂辊必须适应这一要求。

2.3要求对炉压控制好，减少进出料冒火。

2.4带钢生产对坯料氧化脱碳要求高，原重油炉脱碳难以控制，要求高炉煤气改造后减少脱碳，以适应生产特种钢的要求。

2.5公司高炉煤气紧张，要求加热炉热效率达到70%以上。

3.改造方案

高炉煤气蓄热式加热炉已被广大用户采用，对于工程应用问题早已解决，但仍有些问题未彻底清楚，对于本工程提出的各种要求必须有针对性采用各种措施。

3.1悬臂辊出料

推钢式加热炉很少采用悬臂辊出料，尤其大断面坯。步进炉上采用悬臂辊时，步进梁具有轻拿轻放功能，坯料对辊的冲击小；而推钢炉坯料是滚落到辊上，尤其大断面坯料，对悬臂辊冲击大，为此设计了专用结构悬臂辊，承受大负荷冲击。

3.2钢坯氧化和脱碳

造成氧化和脱碳的原因很复杂，高氧化气氛和火焰冲击会加大氧化和脱碳，本设计从以下方面解决。

3.2.1气流分布

按两种结构分布

高温区：煤气贴近钢坯设置，空气与钢坯间由煤气“隔离”，造成钢坯表面处于低氧区，气流呈平流结构，火焰不冲击钢坯。

低温区：空气煤气左右布置，大交叉喷射混合，混合效果好，煤气空气竖向分布，虽然存在强烈混合但对钢坯不造成冲击。

天然气设置于高炉煤气与空气通道中间，喷头为散射结构，强化与空气的混合。

以上结构可以实现钢坯附近低氧火焰不冲击钢坯，从而减少氧化和脱碳。

3.2.2炉温控制对氧化和脱碳影响很大，通过选取合理的钢压炉底强度，保证在炉温1260℃的情况下满足80t/h产量要求。

3.3炉压控制

很多高炉煤气蓄热式加热炉炉压高、冒火严重，本设计从蓄热室、阀门选择、管道设计、风机选型等各方面按低阻力系统设计，引风机能力适当放大，保证了炉膛压力的稳定控制。

3.4热效率

加热炉热效率是一个综合结果，以下几个方面至关重要。

3.4.1炉内燃料的充分燃烧，在进入排烟蓄热室前必须充分烧净，这要求空煤气充分混合同时不能形成局部高温。

3.4.2蓄热室设置足够的蓄热体，保证长期蓄热效果。

3.4.3设计上尽量减少煤气换向死区，减少煤气在换向过程中的浪费。

3.4.4可靠的换向阀，保证煤气的可靠切断，若排烟期间煤气泄漏必然会造成加热炉的低效率。本工程采用自切断型二位三通阀，炉温采用4段控制，适应产量波动的低能耗控制。

炉内水管呈八字布置，水管采用复合绝热，水管滑块采用半热滑块和全热滑块结构，减少水管对钢坯的影响。

炉体结构见附图所示。

4.改造运行效果

改造工程自2007年9月投产，运行一年半时间，各方面情况如下：

·单位能耗降低

由此可见，改造后比改造前平均吨钢能耗下降15.995kg/t标煤，折重油11.1965kg/t，以重油市价3000元/吨计，则为公司节省能源成本33.59元/吨钢，效果明显。

·提高控制水平，改善工作环境：改前为人工手动控制，空燃配比凭经验，受燃油粘度及含水量影响，炉压炉温波动大，炉内气氛不佳，炉尾及炉门处经常出现冒火冒黑烟现象，对操作及周边造成环境污染；改后以自动控制为主，且高温空燃气进入炉内，燃烧稳定，炉内基本看不到火焰，炉压真正准确实现微正压，炉内气氛清晰透明，完全杜绝了炉门炉尾冒烟及烟囱冒黑烟现象，08年一年来从未由受理此类投诉。

·加热质量提高：炉内燃烧状态稳定均匀，无局部加热现象，加热均匀，氧化烧损率由原2-2.5%降到现在不大于1.2%，脱碳率由原6%下降到现2%以下。

·提高炉体寿命，减少生产过程中的事故率：改前每生产2-3个月即停炉一周左右，进行打炉底及修复炉体和烧损的烧嘴砖工作，而改后由于控制稳定，炉温均匀，生产一年内未停炉检修；改前由于有一段实炉底在均热段，氧化铁皮易于堆积，造成出钢困难，半个月左右进行停产1-3时进行清理。悬臂辊出钢方式，完全避免了出钢机事故对出钢的影响，且运行稳定，一年内无不良故障出现。

·08年4月由无锡市节约能源监测站进我改后加热炉进行检验，加热炉热效率达70.92%，排烟温度为111℃，炉墙温度(依前后左右顶顺序)155℃\85℃\82.5℃\79℃\106℃，其中由烟气所带走的物理热仅4.06%，汽化冷却带走的物理热仅5.83%。而由无锡市惠山区环境监测站烟尘烟气测试报告得知：加热炉废气排放中烟尘量平均为1.13kg/h，比改前4.64kg/h下降75.65%，SO2平均为3.6kg/h，比改前31.19kg/h下降88.45%。