热装率对加热炉节能的影响

热装率对加热炉节能的影响

摘要：本文简述当今加热炉的设计思想及理念，介绍加热炉的节能措施。并联系实际生产，收集现场数据，通过对煤气量和轧线产量的分析，得出其关系。并根据特殊情况分析了热装率对加热炉节能的影响，用实际证明了加热炉设计理念的正确性。

关键词：热装率 加热炉 节能

一、概述

作为板坯连铸连轧连续生产线在线设备的板坯加热炉，位于连铸机与轧机之间，它不但要完成通常轧钢车间加热炉所担负的为保证轧机正常轧制按工艺要求进行板坯加热的任务，同时必须具有衔接连铸机和轧机以保证整个生产线正常运行的坯料缓冲能力。另外，还由于板坯连铸连轧工艺及加热坯料规格的特点，因此，板坯连铸连轧加热炉有别于一般轧钢加热炉。节能降耗是当今社会发展的主题之一，加热炉作为能源消耗大户，对其能源的有效利用是节能降耗的重要环节。下面来分析一下加热炉的能量平衡。

加热炉能量收入有：热空气、热煤气本身携带的热能；板坯本身携带的热能；煤气燃烧的化学能。加热炉的能量支出有：烟气带走的热量；板坯吸收的热量；炉体吸收的热量；炉体泄漏到大气中的热能；整个炉体冷却水带走的热量。

二、节能措施

鞍凌公司轧钢厂加热炉的节能措施主要有以下几点： 1、为保证连铸连轧车间正常有序的生产主要依靠连铸与轧机的生产计划安排和调度，作为生产线上的加热炉，应该具有在正常生产情况下一定的缓冲能力，用以适应轧机换辊或短暂停轧时容纳热坯而不致使连铸送来的热坯下线，当轧机正常后能保证连续生产。加热炉采用长行程装钢机，为上下到工序争取时间。

合理确定炉子长度，并按节能炉型加热炉配置不供热的预热段，以充分利用高温段烟气预热入炉的坯料，降低排烟温度。在炉子烟道出口处设置带插入件的空气金属管状预热器，将助燃空气预热到～450℃，在空气预热器后设置煤气金属管状预热器，将煤气预热到～250℃，以回收出炉烟气带走的热量，节约燃料消耗量。

2、采用高合金的耐热垫块和将均热段内支承梁交错布置，以减少水管黑印，同时也达到了不因减少板坯断面温差而延长均热时间，从而减少了燃料消耗。

3、采取合理的水冷支承梁及其立柱的配置，力求减少水冷管的表面积，同时对支承梁及其立柱采用耐火棉毡与低水泥耐高温浇注料双层绝热结构进行包

扎，以减少冷却水的吸热损失和冷却水的用量。

4、采取可塑料整体捣制的炉顶和带复合层的炉墙结构，加强炉子砌体的绝热，减少散热损失。合理配置炉子两侧操作及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。

5、配备完善的热工自动化控制系统，确保严格的空燃比,在减少热损失的同时，最大程度的减少钢坯的氧化与脱碳；采用自适应或模糊控制技术控制炉压，减少炉压波动引起的炉气外溢和冷风吸入。

6、步进机构采用节能型的液压系统，可降低装机容量节约电耗。系统采用变量泵与比例阀以及配套的行程检测与控制装置，步进梁开始托起与放下钢坯时均以低速运行，实现“轻托轻放”以减少氧化铁皮脱落和避免由于撞击而使水冷梁的绝热层遭受破坏。

7、炉型及烧嘴选型与配置是提高炉气和炉体对炉内加热板坯的传热效率和保证炉宽上温度分布的均匀性的前提。

三、炉型要求

炉子自装料端至出料端沿炉长上分为不供热的缓冲段，加热段和均热段，为了便于灵活调节各段炉温，在均热段与加热段之间设有压下炉顶，这样可对炉内烟气起扼流作用，改善均热段的传热。

炉子加热段和均热段上部供热采用平焰烧嘴，其优点是传热效率高，温度及炉压分布均匀，炉膛空间小，炉顶形状简单，即实现全辐射炉顶的方案。

由于坯料较长，炉子下均热段采取端部直焰烧嘴，保证出炉钢坯长度上的温度均匀性，在设计上采取设置下加热坑内的水冷壁，以及加强坑内的通风来改善操作条件。

炉子下加热段采取可调节的燃烧控制的调焰烧嘴，这样使得炉型结构简单，下部深度较浅，热效率高，操作条件较好，同时利用始终处于最佳燃烧状态的炉侧烧嘴所喷出的气流搅动炉内气体，从而得到均匀的温度场和热流场。炉温的均匀性或炉子产量的变化均可以由控制烧嘴开闭的数量和时间来实现，也就是说，在炉温确定的条件下可以根据该区域内的热负荷要求，对所有烧嘴进行有序的开关，即所谓的间拔式操作。 这样下加热烧嘴中有部分烧嘴配备有切断阀。

四、试验分析

本文根据生产实际情况，从2011年4月1日到4月11日，收集了加热炉的煤气日消耗量、轧线日产量、单耗、热装率，通过分析这些数据的关系，得出板坯热装是加热炉区节能降耗的重要举措之一。

表1 加热炉指标

表1可以看出，4月7日和8日由于高炉休风，加热炉没有足够煤气，轧线停产。4月1日到4月6日热装率在68.93%- 85.84%之间，而4月9日到4月11日热装率比较小，在11.11%-30.68%的之间。下面分析一下煤气量与产量之间关系，和单耗与热装率之间的关系。

图1 煤气量与产量的关系图 2 热装率与单耗的关系

图1可以看出，热装率较高的情况下，煤气量的曲线和产量曲线是紧紧跟随的，而热装率较低的情况下，煤气量曲线和产量曲线是相分离的，煤气量与产量有一个线性关系，由于热装率的不同，这个线性关系有一个修正值。

图2可以看出，热装率与单耗成反比关系，4月9日，10日，11日由于热装率分别为11.11%、30.68%、22.58%，导致单耗大分别为2.33GJ/kg,1.98 GJ/kg，1.92 GJ/kg。

五、结论

在连铸连轧生产线上，保证热装率，是节能降耗的重中之重。在生产过程中，在保证作业率的前提下，有效合理的安排生产计划，了解现场实际情况，有效合理的组织生产是我们所关注的重点。