李志军 石少华
关键词：热脏发生炉煤气加热炉 低能耗 蓄热式
摘要：介绍了热脏发生炉煤气加热炉的煤气炉选型、炉型、换热器及蓄热式燃烧技术的缺陷，实现低煤耗的各技术环节。
1. 背景
热脏发生炉煤气自从上世纪90年代以来被广大中小企业采用，燃烧技术得到大力发展，如各种燃煤设备：往复炉排、链条炉排等在钢铁行业得到大力推广，但其环保能力差、煤耗高，而且不适应高产量加热炉。而煤气化后的直接利用要相对好很多，因此在被限制使用了几十年后又重新被采用。燃烧技术比较成熟，但重油价格高、煤价低，中小企业没有付产煤气，只能以重油或煤为燃料。与其它燃煤技术相比具有以下优点：
① 与炉排燃煤机相比，炉子可多点供热，烟气余热可以充分回收，能耗低。
② 与净发生炉煤气相比，煤气的显热可保持送入炉内，煤气中的焦油可随煤气入炉燃烧，能耗低。
③ 煤气中的粉尘通过高温除尘后可保证燃烧烟气的粉尘含量小于100mg/m3，满足环保要求。
虽然热煤气具有一些缺点，如管道粗大，容易堵塞，输送距离近等，这些问题与生产的组织和能耗成本相比，仍可以被用户接受，所以目前仍被广大用户使用。
但有些有缺陷的技术也同时被用户采用，如简易煤气炉、热脏煤气的高温蓄热式燃烧技术，正确认识新技术才能正确使用。
2.关于煤气发生炉炉型
国内最初的热脏煤气炉炉型是以前苏联引进的，最早在鞍钢、太钢等企业使用。这些炉型仍是目前最成熟的炉型，后来有些W-G炉也供热煤气，由于其对煤种要求高，用户逐渐减少。
90年代国内出现了一大批简易煤气发生炉，其主要变化如下：
① 改变炉篦结构便于制造，但其通风能力和布风效果远远比传统炉差，故其气化能力大大减小。
② 炉体改为无水套结构，减少钢材用量，但煤层的高温区炉渣熔化造成下部炉渣粘结严重，事故多，打扦多。
③ 加煤装置改为单仓、水封等。
④ 各种减少成本的其它措施。
⑤ 取消除尘器和盘阀，直接用水封装置对煤气切断，甚至正常生产时煤气从水套中流过降低煤气温度造成此处焦油多，易堵塞。
这些简易炉的共性如下：
① 气化能力低，一般气化强度只有100—200kg/㎡·h。
② 炉内气化不均匀，事故多。
③ 价格便宜。
④ 加煤装置漏气严重。
⑤ 水封处堵灰严重，经常清理。
合理的煤气炉型要求如下：
(1) 采用宝塔炉型，炉篦应为铸钢件，保持空气流在炉膛断面上的均匀分布。
(2) 采用全水套结构或下部半水套结构，目的是使煤渣的焙化区域被水套冷却，使其不与炉衬粘结并被冷却，便于破渣出炉。
(3) 加煤系统具有自封闭功能，如双中罩滚桶阀等机构，使加煤过程中减少煤气外溢。
(4) 造气风机应采用变频器控制，便于煤气发生炉的负荷调节。
(5) 煤气炉出口设有高温旋风除尘器并配备合理的切断阀，如盘阀、干式水封等。
两段炉是近几年被煤气发生炉厂推广的，其优点是：可以除去煤气中的焦油并回收，一般可回收煤量的3—4%，在推广初期由于电捕焦器的不可靠工作造成煤气管道中的焦油大量堵塞。
当使用两段炉时，应在每台煤气炉后设两道可靠的电捕焦，确保可靠地捕集焦油。
两段炉的气化强度比单段炉小，不能强化生产，其气化能力应有充分认识。
3.管道系统
煤气压力低，由于高温含焦油和灰不能进行加压，故其管道流速小，一般取2-4m/s，管道结构避免大量直弯头使用。
热发生炉煤气具有热而脏的本性，管道应做内绝热结构，内衬足够的材料保证管外温度低，内衬满足烧刷作业要求，一般应内衬50—100mm耐火纤维板和116—232mm轻质砖。
由于管道内易积灰，管道上应设置放灰装置，使其可在线排灰。管道结构减少弯头。
4.燃烧方式
蓄热式燃烧技术和传统燃烧均可采用，但必须针对工况选择。
传统燃烧时燃烧器对火焰组织好，可采用套筒旋流结构或细流股结构。某种条件下，亚高速烧嘴也可取得相当好的燃烧效果。
蓄热式燃烧近年被大量误用，而且在很多被拆除的情况仍被一些用户再使用，其中技术之外因素起了决定作用。
当炉温低于煤灰灰熔点以下时，可以采用蓄热式燃烧，而当炉温高于灰熔点以上时，不能采用蓄热式燃烧技术；当炉温高于灰熔点时，煤气中的煤灰在炉内被熔化，液态煤灰随烟气经过蓄热体时被降温而发生相变凝固，在蓄热体表面造成堵塞。根据多家使用的结果，一般在1—2个月左右蓄热体会完全堵塞，必须停炉检修。
而当炉温低于灰熔点时，虽然灰份多但在经过蓄热体时并未有发生粘结灰分，可以被烟气带走，一般可使蓄热体维持一年左右。
一般1200℃以下的炉子可以采用蓄热式燃烧，但一般轧钢加热炉炉温均高于1200℃，不宜采用蓄热式燃烧，很多采用过蓄热式燃烧的加热炉均改成传统燃烧。
5.换热器
当采用传统燃烧时，必须采用高效换热器对烟气余热进行充分回收，一般可将空气预热至500℃以上。
热脏煤气中含的灰随烟气经过换热器时，煤灰会粘附在换热管表面上，严重时会将烟气通道完全堵塞。
因此，换热器的前后及中部应留有足够的清灰口，当保温时应及时清理表面积灰，保持换热器的长期换热效果。
6.加热炉炉体
加热炉本体结构上应保持合理的炉底强度，保证炉内的高效传热，如炉衬结构、水管结构、燃烧器布置等均应保持合理性，合适的预热段长度是非常必要的。
7.加热炉煤耗
采用传统燃烧技术，保持加热炉的煤耗为60kg/t以下钢(DW=6000kcal/kg)是可以实现的，已有多座加热炉具有此指标。除结构的合理设计外，合理的管理和维护也是保证低煤耗不可缺少的手段。坯料热装热送可使煤耗降低10kg/t左右。
8.结论
(1) 采用传统燃烧技术对加热炉进行合理的设计，可以保持吨钢煤耗为60kg/t左右。
(2) 轧钢加热炉谨慎使用蓄热式燃烧技术，尤其大于1200℃的加热炉应避免使用蓄热式燃烧技术。
(3) 热脏发生炉煤气加热炉要实现稳定生产、低燃料消耗指标应注意各个环节，作为一个系统工程处理。 | 
