畢延恒

【摘 要】 承鋼將繼續(xù)開(kāi)展加熱爐優(yōu)化與節(jié)能降耗攻關(guān)活動(dòng)，進(jìn)一步降低加熱爐燃耗。文章分析其技術(shù)改造；探討其改造效果。

【關(guān)鍵詞】 推鋼爐技術(shù)；改造；效果

引言：

推鋼式加熱爐在使用過(guò)程中往往會(huì)面對(duì)一定的問(wèn)題，有必要進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)改造，從而實(shí)現(xiàn)提升加熱爐的使用效率、節(jié)約能量、延長(zhǎng)使用壽命等目標(biāo)。

一、推鋼式加熱爐爐體結(jié)構(gòu)與散熱方面的技術(shù)改造

（一）爐體結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造

由于在最初的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中具有一定的不足，使得加熱爐的冷卻結(jié)構(gòu)中的水管長(zhǎng)期處在不良的工作環(huán)境中。這些水管在較高的溫度影響下，一些部分發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕，甚至出現(xiàn)了關(guān)鍵零部件銹蝕脫落的狀況，在爐體的局部出現(xiàn)了漏火的現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了加熱爐的工作效率，使得大量的熱量被白白的浪費(fèi)掉。因此，我們對(duì)冷卻設(shè)施進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)，將原先借助于水管進(jìn)行冷卻的方式加以撤銷，并且大幅度提升冷卻設(shè)施的高度水平。通過(guò)采用整體鑄造的模式，使得擋火面有了較大的改進(jìn)，這對(duì)于加熱爐的熱量浪費(fèi)現(xiàn)象有較好的處理效果。另外，這也能夠很好的提升加熱爐的工作效率，使得其能夠借助較高的溫度來(lái)快速完成工作，從而提升生產(chǎn)效率。另外，我們對(duì)于加熱爐爐壁上的孔洞也進(jìn)行了有針對(duì)性的封堵，這進(jìn)一步減少了熱量外流的狀況。為了彌補(bǔ)窺視孔堵塞的不足，我們?cè)诩訜釥t的爐頭處開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的窺視孔，這不僅實(shí)現(xiàn)了能量節(jié)約，而且也可以更好的觀察爐內(nèi)情況。

（二）散熱方面的技術(shù)改造

對(duì)于散熱方面的技術(shù)改造，我們將加熱爐的均熱與加熱兩個(gè)部分均采用了技能涂料處理，并且增加了護(hù)爐鋼板的厚度與高度，從而使得更好的對(duì)加熱爐的熱量進(jìn)行儲(chǔ)存、隔離，大大的減少了熱量的外溢。節(jié)能涂料作為一種新的科技成果，近年來(lái)獲得了很廣泛的應(yīng)用，其比原來(lái)采用的遠(yuǎn)紅外涂料具有更高的節(jié)能作用，而且也具有更高的性價(jià)比。實(shí)際上，對(duì)于涂料的采用，不僅能夠節(jié)約能量，而且也可以很好的對(duì)加熱爐進(jìn)行保護(hù)，從而延長(zhǎng)加熱爐的使用壽命。技術(shù)改造之后，加熱爐的高效、節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)證實(shí)了所做技術(shù)改造的有效性。

二、技術(shù)改造措施

（一）生產(chǎn)技術(shù)及其來(lái)源

新建步進(jìn)梁加熱爐可利用現(xiàn)有廠房，建在中寬帶預(yù)留的2#加熱爐位置，該加熱爐具有以下優(yōu)點(diǎn)：支撐梁可以交錯(cuò)布置，加熱質(zhì)量好，無(wú)陰陽(yáng)面，鋼坯斷面和長(zhǎng)度方向溫差小。與軋機(jī)產(chǎn)量匹配合理，可以靈活調(diào)節(jié)爐內(nèi)裝鋼量，也可以將爐內(nèi)鋼坯全部出空。在連鑄坯熱送熱裝時(shí)與連鑄機(jī)和軋機(jī)之間的銜接匹配合理；同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)冷熱坯間隔裝料，有利于減少和防止鋼坯的氧化脫碳。鋼坯與爐底支撐梁之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不劃傷鋼坯下表面。鋼坯之間間隔布置，沒(méi)有粘鋼現(xiàn)象。因新加熱爐采用水封槽方式出渣，密封性好，進(jìn)冷風(fēng)少、鋼坯氧化燒損少。自動(dòng)化控制水平高，生產(chǎn)操作靈活；特別適合與連續(xù)軋機(jī)相匹配，易于實(shí)現(xiàn)全線的計(jì)算機(jī)控制和管理。加熱爐上采用了常規(guī)和蓄熱兩種不同的燃燒方式。均熱段采用常規(guī)燃燒方式，爐頂平焰、爐底側(cè)部直焰，并設(shè)置金屬管式換熱器對(duì)本段空氣進(jìn)行預(yù)熱。常規(guī)燃燒的火焰溫度較低，能有效地降低鋼坯的氧化燒損。爐頂采用平焰燒嘴，鋼坯上表面溫度非常均勻。而爐子下部采用側(cè)部直焰燒嘴，將燒嘴噴速設(shè)置得較高，該加熱爐爐寬又較窄，鋼坯下表面的溫度均勻性也能得到保證，保證了鋼坯的溫度均勻性，有效地降低了氧化燒損。加熱段采用雙蓄熱燃燒方式，可以加大該加熱爐的煙囪排煙能力，極大地降低了燃料消耗。

（二）改造技術(shù)的合理性

技術(shù)成熟。加熱爐在爐型、步進(jìn)機(jī)械、燃燒系統(tǒng)等關(guān)鍵部分均采用成熟技術(shù)，具有極高的可靠性和先進(jìn)性。充分考慮板坯加熱的溫度均勻性。均熱段上部為平焰燒嘴，下部為側(cè)部直焰燒嘴；水梁采用錯(cuò)位技術(shù)，圓柱形蘑菇頭墊塊，并增加墊塊高度。充分考慮節(jié)能、降耗、低排放。均熱段采用金屬管式換熱器預(yù)熱空氣，加熱段采用雙蓄熱預(yù)熱空氣和煤氣。高爐膛爐形和距鋼坯較遠(yuǎn)、摻混強(qiáng)度較大、噴速較高的燒嘴，可降低鋼坯的氧化燒損。采用數(shù)量少、直徑小的水梁，并盡量增大跨距，用保溫性能好的復(fù)合水管包扎。增加墊塊的間距和墊塊的高度，提高燃燒控制精度，采用低排放的平焰（FFB）和直焰（LGB）燒嘴。充分考慮加熱爐的壽命和可靠性。爐頂采用成熟的整體澆筑結(jié)構(gòu)，爐墻用分塊全澆結(jié)構(gòu)，提高爐體的壽命和可靠性。設(shè)備選型以壽命長(zhǎng)、故障少、可靠耐用為原則。

（三）管式加熱爐創(chuàng)新加熱方式

冶金管式加熱爐在爐體的下部安裝了縱向排列的環(huán)狀輻射段爐管的輻射段，在上部安裝了橫向排列的蛇形對(duì)流段爐管的對(duì)流段，對(duì)流段爐管末端由連接管與輻射段爐管首端連接，在對(duì)流段的爐管首端連接了金屬的進(jìn)口，同時(shí)出口連接在輻射段爐管末端，通過(guò)輻射和對(duì)流兩種方式來(lái)進(jìn)行冶金。這種冶金方式能使對(duì)流和輻射段都得到有效的發(fā)揮，大幅度提高了冶金的效率，同時(shí)還防止?fàn)t管產(chǎn)生加大的溫差應(yīng)力，另外設(shè)備的投入資金也大大降低，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維修費(fèi)用。

三、改進(jìn)與試驗(yàn)

（一）試驗(yàn)內(nèi)容

針對(duì)各加熱爐的流量分配不均、流量檢測(cè)不準(zhǔn)和調(diào)節(jié)閥精度和靈敏度不高的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)加熱爐的自動(dòng)溫度控制，在原有管路的基礎(chǔ)上，對(duì)3號(hào)加熱爐實(shí)施了局部改造試驗(yàn)：將原來(lái)由單個(gè)氣動(dòng)蝶閥同時(shí)調(diào)節(jié)東、西兩側(cè)煤氣流量或空氣流量的模式，改為東、西兩側(cè)各用1臺(tái)電動(dòng)球閥來(lái)獨(dú)立調(diào)節(jié)，同時(shí)取消了原用空氣、煤氣流量檢測(cè)元件，并對(duì)空氣、煤氣流量的檢測(cè)方法進(jìn)行了改進(jìn)。

（1）空氣、煤氣流量檢測(cè)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)氣體流體檢測(cè)原理的理解、公式推算、曲線擬合及試驗(yàn)?zāi)M，使用改進(jìn)后方法所檢測(cè)、計(jì)算出的空氣、煤氣流量，不僅完全符合調(diào)節(jié)閥特性及氣體流量檢測(cè)原理，而且流量的檢測(cè)靈敏度也得到了極大提高，為爐溫的穩(wěn)定控制，奠定了前提技術(shù)條件。

（2）空燃比計(jì)算和尋優(yōu)控制試驗(yàn)。加熱爐優(yōu)化燃燒的核心，就是對(duì)空燃比的控制，由于空氣、煤氣流量檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)，流量調(diào)節(jié)精度的提高，為空燃比的控制，奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，再結(jié)合氧化鋯殘氧量檢測(cè)、空燃比尋優(yōu)策略和空氣、煤氣隨動(dòng)控制的軟件實(shí)現(xiàn)，使得空燃比在燃燒過(guò)程中的動(dòng)態(tài)控制成為可能?？諝狻⒚簹饬髁康钠ヅ錉顩r，與燃燒效率、煤氣消耗、氧化燒損，有著密切的關(guān)系。

（3）煤氣壓力前饋控制試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)煤氣壓力的檢測(cè)和流量實(shí)時(shí)跟隨，可使得加熱爐的溫度變化和控制更為平滑和穩(wěn)定。

（4）溫度的自動(dòng)控制試驗(yàn)。利用西門子Step7編程實(shí)現(xiàn)的溫度自動(dòng)控制模塊，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溫度變化實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的歸納，通過(guò)離線控制模擬，說(shuō)明加熱爐自動(dòng)燃燒和溫度控制可行。

（5）溫度調(diào)節(jié)中的煤氣先行和后行控制，即實(shí)現(xiàn)當(dāng)升溫時(shí)煤氣后行，降溫時(shí)煤氣先行的控制策略，以保證煤氣充分燃燒。

（二）結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)局部改造和離線模擬試驗(yàn)說(shuō)明，通過(guò)改造原有管路、更換調(diào)節(jié)閥、重構(gòu)控制軟件，來(lái)提高現(xiàn)有加熱爐的流量調(diào)節(jié)精度和溫度控制的自動(dòng)化水平，減少煤氣消耗和氧化燒損，在技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于加熱爐控制而言，一般包括兩個(gè)層面，第一是常規(guī)的燃燒控制，即以提高燃料利用效率、維持合理的空燃比為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)加熱爐的溫度和氣氛控制，第二個(gè)層面，是以鋼坯的加熱過(guò)程優(yōu)化為目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)鋼坯的加熱質(zhì)量最優(yōu)、燃料消耗最少，即實(shí)現(xiàn)溫度、燃燒量的過(guò)程自動(dòng)化，兩者相互交叉，但又可各自獨(dú)立運(yùn)行。也就是說(shuō)，加熱爐改造和技術(shù)管理兩條節(jié)能降耗途徑是可以并行實(shí)施的，加熱爐的溫度或氣氛控制效果，側(cè)重于爐體結(jié)構(gòu)、檢測(cè)和執(zhí)行元件，而鋼坯加熱過(guò)程優(yōu)化，則更側(cè)重于狀態(tài)分析和建模，兩者的有效結(jié)合，將起到效益倍增的效果。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)創(chuàng)新工藝技術(shù)，提高管式加熱爐的工作效率，降低資金的投入，發(fā)揮出管式加熱爐的最大效果，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。

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