朱 寧，朱 宇

(東北特鋼集團北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161041)

東北特鋼集團大連基地大棒材生產(chǎn)線是一條由煉鋼、加熱和軋鋼組成的短流程生產(chǎn)線，新建的12座均熱爐用于合金鋼鋼錠軋前加熱。

1 均熱爐基本參數(shù)

表l 均熱妒基本參數(shù)

序號 名稱 技術參數(shù)6 鋼錠內(nèi)部與外表面溫差 ≤30℃7裝出料方式 鉗式吊車集中裝出料8生產(chǎn)能力 單爐裝爐量50t/爐9燃料種類 冷發(fā)生爐煤氣10 低發(fā)熱量 1 400×4.18kJ/Nm3 11 金屬燒損率 ＜1.2%12 表面脫碳層深度 ＜1.5mm

2 均熱爐方案及技術特點

2.1 均熱爐爐型及特點

2.1.1 該爐是一種新型的蓄熱式長方形爐坑(又稱長條坑)均熱爐。長方形爐坑的均熱爐爐型具有以下優(yōu)勢:

(1)爐坑裝爐量大，爐底利用率高，能夠很好地與煉鋼設備進行配合。

(2)單位車間長度容錠量大，可以縮短運錠距離，不僅能夠更好地滿足軋機生產(chǎn)對鋼錠需要量的要求，而且還能減少車間基建投資。

(3)爐膛結構簡單，操作方便，易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。

2.1.2 新型的蓄熱式長方形爐坑均熱爐最適合以發(fā)生爐煤氣為燃料、加熱合金鋼鋼錠一種新型均熱爐，與國內(nèi)幾種長方形爐坑均熱爐型相比，具有以下特點:

(1)上部單燒嘴換熱式均熱爐具備長條坑均熱爐的上述優(yōu)勢，但是爐溫均勻性較差的問題多年來一直沒有得到很好地解決，余熱回收率不夠高，爐子熱效率較低。新型均熱爐較大幅度地提高了煙氣余熱回收率和爐子熱效率，較好地解決了多年來沒有解決的爐溫均勻性較差這個問題。

(2)上部單燒嘴蓄熱式均熱爐，這種爐型與上部單燒嘴換熱式均熱爐相比，較大幅度提高了煙氣余熱回收率和爐子熱效率，但是仍然存在多年來沒有解決的爐溫均勻性較差這個問題。新型的蓄熱式長方形爐坑均熱爐較好地解決了這個問題。

(3)雙側供熱蓄熱式均熱爐，這種爐型采用了空氣和煤氣雙預熱的蓄熱式燃燒技術，以及雙側對稱供熱方式，所以大幅度提高了煙氣余熱回收率和爐子熱效率，爐溫均勻性問題也得到很大改善，但是存在爐壓較高且難以控制的問題，尤其是供熱量較大時，爐子冒火嚴重，爐口設備容易損壞，增加了維修量，降低了作業(yè)率，還惡化了爐區(qū)操作環(huán)境。新型的蓄熱式長方形爐坑均熱爐能夠很好的控制爐壓，不存在這個問題。

(4)雙側供熱蓄熱(空氣)/換熱(煤氣)式均熱爐，這種爐型解決了空氣煤氣雙預熱的雙側供熱蓄熱式均熱爐存在的爐壓難以控制問題，但是爐溫均勻性問題沒有很好解決，同時煤氣換熱器壽命較短，存在安全隱患。新型的蓄熱式長方形爐坑均熱爐，采用空氣單預熱的蓄熱式燃燒技術，不存在煤氣預熱導致的上述問題;采用了數(shù)字化燃燒方式，以及供熱量的合理配置，爐溫均勻性得到很大改善。

2.2 均熱爐內(nèi)的加熱制度和溫度制度

2.2.1 均熱爐內(nèi)的加熱制度

合金鋼鋼錠在均熱爐內(nèi)的加熱制度取決于鋼種、錠型、鋼錠尺寸、鋼錠裝爐溫度以及軋制工藝對出爐溫度和斷面溫差的要求。由產(chǎn)品大綱可知，均熱爐加熱的合金鋼鋼錠種類繁多，加熱制度的種類也相當多。為了討論問題的方便，這里將合金鋼鋼錠在均熱爐內(nèi)的加熱制度分為以下六大類:

(1)兩期加熱制度，是一種最簡單的加熱制度，整個加熱周期分為加熱期(即升溫期)和均熱期(含保溫時間，所以有時稱為保溫期)兩個階段。

(2)三期加熱制度，加熱周期由預熱期、加熱期和均熱期組成。

(3)四期加熱制度，加熱周期由第一升溫期、第一保溫期、第二升溫期和第二保溫期四個階段組成。

(4)五期加熱制度，加熱周期由預熱期、第一升溫期、第一保溫期、第二升溫期和第二保溫期五個階段組成。

(5)六期加熱制度，加熱周期由第一升溫期、第一保溫期、第二升溫期、第二保溫期、第三升溫期和第三保溫期六個階段組成。

(6)七期加熱制度，加熱周期由預熱期、第一升溫期、第一保溫期、第二升溫期、第二保溫期、第三升溫期和第三保溫期七個階段組成。下圖是七期加熱制度的一個例子。

上述歸納的六種加熱制度之間的差別是明顯的，即使同一種加熱制度，對于不同的鋼種、不同的錠型、不同的裝爐溫度，要求的涼爐溫度、燜爐時間、燜爐方式、各個升溫段的升溫速度、各個保溫段的保溫溫度和保溫時間也都有所不同。因此，合金鋼鋼錠在均熱爐內(nèi)的加熱制度不僅種類繁多，而且是相當復雜的。

2.2.2 均熱爐的溫熱制度

為了滿足合金鋼鋼錠多種加熱制度的要求，均熱爐應具備組織相應的多種溫度制度的能力。這種能力來自于為均熱爐配備的數(shù)字化燃燒供熱系統(tǒng)。均熱爐的供熱制度具有以下特點:

(1)在整個加熱周期內(nèi)，供熱量是變化的，而且變化范圍相當大。這樣，均熱爐的燃燒供熱系統(tǒng)不僅應該具備相當大的供熱能力，而且還應該具備相當大的供熱量調(diào)節(jié)能力，即:燃燒供熱系統(tǒng)具有相當大的調(diào)節(jié)比。

(2)為了滿足爐溫變化的及時性和準確性的要求，均熱爐供熱量的調(diào)整同樣應該具有及時性和準確性。

(3)為了滿足爐溫均勻性的要求，在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，火焰特性應當保持不變。

為均熱爐配備的蓄熱式燃燒系統(tǒng)采用了數(shù)字化燃燒方式;在均熱爐爐型結構方面采用了多點供熱多點排煙方式，合理布置供熱點和排煙點。這兩個方面的有機結合，是實現(xiàn)上述要求的保證條件。

2.3 均熱爐的數(shù)字化蓄熱式燃燒系統(tǒng)

數(shù)字化蓄熱式燃燒方式是，將蓄熱式燃燒方式與數(shù)字化控制方式有機結合在一起形成的，集兩者的優(yōu)勢于一身，所以兼?zhèn)鋬烧叩奶攸c:(1)始終保持最佳火焰特性;(2)供熱能力的調(diào)節(jié)比相當大;(3)具有更高的理論燃燒溫度;(4)具有更高的燃料節(jié)約率和更低的溫室氣體排放率。

均熱爐的數(shù)字化蓄熱式燃燒系統(tǒng)具有以下幾個重要特點:

(1)燃燒操作全部過程由PLC控制系統(tǒng)執(zhí)行，具有及時、準確調(diào)整供熱量的能力;與爐溫控制系統(tǒng)相配合，能夠及時、準確地調(diào)整、控制爐溫。

(2)為均熱爐配置的燃燒系統(tǒng)供熱能力足夠大，調(diào)節(jié)比相當大，可達1∶10以上。

(3)供熱能力調(diào)整范圍內(nèi)，火焰特性始終保持不變。

所以，為均熱爐提供的數(shù)字化蓄熱式燃燒系統(tǒng)，是組織復雜多變的、非穩(wěn)態(tài)均勻分布溫度制度的最有效的技術手段，進而，也是滿足種類繁多過程復雜的、合金鋼鋼錠加熱制度的、最可靠的保證之一。

2.4 均熱爐爐溫均勻化的技術措施

(1)采用數(shù)字化蓄熱式燃燒供熱系統(tǒng)。

數(shù)字化蓄熱式燃燒供熱系統(tǒng)的主要特征之一是，火焰特性不隨供熱量的變化而變化，始終保持最有利于爐溫均勻化的火焰形態(tài)和燃燒工況。對于供熱量大幅度變化的加熱合金鋼鋼錠的均熱爐來說，這一點尤為重要。到目前為止，這是一項促進和保持爐溫均勻性的最有效的技術措施，其顯著的效果在實踐中已經(jīng)得到充分印證。

(2)蓄熱式燃燒單元(燒嘴)的合理布置。

所有燃燒單元布置在兩面端墻(長方形的兩條短邊)上，兩面?zhèn)葔?長方形的兩條長邊)不布置燒嘴。其中一面端墻上部布置燒嘴，下部設置自然排煙系統(tǒng)的排煙口;另一面端墻上部和下部都布置燒嘴。上部燒嘴兩面對稱布置，有利于降低均熱爐長度方向溫差。下部燒嘴的設置，有利于減小均熱爐高度方向的溫差。

(3)采用陶瓷輻射柵技術。

在自然排煙系統(tǒng)的排煙口設置陶瓷輻射柵。這項技術的原理是，通過對流換熱與輻射換熱的轉換，將部分煙氣顯熱返回爐內(nèi)。這是一項提高排煙口附近爐溫的有效措施。

(4)設置在下部的燒嘴采用大動量火焰和分割燃燒技術。

爐膛下部，由于只在一面端墻設置了燒嘴，另一面端墻設置了排煙口，沿爐膛長度方向有可能產(chǎn)生較大溫差，排煙口附近較低。為了提高排煙口附近的溫度，下部燒嘴采用了大動量火焰和分割燃燒技術。這項技術與陶瓷輻射柵技術相結合，有效地促進了爐膛下部、沿爐膛長度方向的爐溫均勻化。

3 均熱爐節(jié)能技術

(1)采用空氣預熱的蓄熱式燃燒技術。

對于火焰爐，以預熱空氣和煤氣的方式，將煙氣顯熱回收到爐內(nèi)，是降低產(chǎn)品單位熱耗、節(jié)約燃料、提高爐子熱效率的最有效的途徑。這是因為以預熱空氣和煤氣的方式回收到爐內(nèi)的物理熱，與燃料燃燒方式放出的化學熱不等價，單位物理熱的價值大于單位化學熱。

(2)采用數(shù)字化蓄熱式燃燒方式。

數(shù)字化蓄熱式燃燒系統(tǒng)由若干數(shù)字化蓄熱式燃燒單元組成。每個燃燒單元的運行由1個空氣/煙氣快速切換閥和一個煤氣快速換向閥執(zhí)行。快速切換閥的設置盡量靠近蓄熱室，尤其是煤氣側的快速切換閥，直接與燃燒單元接口相連接，最大限度地減少換向造成的煤氣損失。

理論上，數(shù)字化蓄熱式燃燒系統(tǒng)的燃料節(jié)約率等同于常規(guī)蓄熱式燃燒系統(tǒng)。但是，由于數(shù)字化蓄熱式燃燒方式的調(diào)節(jié)比相當大，遠遠超過常規(guī)蓄熱式燃燒方式，使得控制系統(tǒng)對熱負荷的調(diào)節(jié)得心應手，更加及時、準確、可靠，再加上最大限度地減少換向造成的煤氣損失，所以，實際上的燃料節(jié)約率應該大于常規(guī)蓄熱式燃燒系統(tǒng)。

(3)增加爐體絕熱性。

爐蓋、爐墻和爐底采用整體澆注的或砌筑的復合結構，增加絕熱性，最大限度地降低爐體外表面溫度和爐體散熱損失。

(4)增加爐體嚴密性。

爐坑和爐蓋的工作層采用澆注料整體澆注而成，確保爐體嚴密;爐蓋與爐口之間采用沙封方式進行密封;結合控制系統(tǒng)對爐壓合理有效地控制。綜合上述技術措施，盡量降低由于爐內(nèi)氣體溢出和爐外冷風吸入而造成的熱損失。

(5)風機和排煙機采用變頻調(diào)速技術。

對于加熱合金鋼鋼錠的均熱爐，供熱量大幅度的變化，采用變頻調(diào)速技術調(diào)整供風量和強制排煙量，不僅有利于供風系統(tǒng)和強制排煙系統(tǒng)運行穩(wěn)定，同時具有顯著的節(jié)能效果。

［1］羅俠.蓄熱式均熱爐生產(chǎn)中存在問題的分析及解決方案［J］.工業(yè)加熱，2005，3.

［2］閆桂霞.硅鋼CSP工程輥底式均熱爐技術特點［J］.工業(yè)爐，2011，6.

［3］陶書明.換向時間對蓄熱式均熱爐能耗的影響和分析［J］.工業(yè)加熱，2010，4.