加热炉增产降耗改造实践

加热炉增产降耗改造实践

孙鹏鹏郑军

山东省济南市钢城区型钢厂271104

摘要：随着加热炉技术的不断进步，基本完成了从推钢炉到步进炉的转型，汽化冷却技术的应用，逐步降低了能源消耗，实现了副产品的余热回收，达到了能源的综合利用。但炉龄老化问题依然会造成能源消耗的升高，为此，进行了一系列技术改造，变相提高加热炉产能，降低能源消耗。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对加热炉增产降耗改造实践提出了一些建议，仅供参考。

关键词：加热炉；增产降耗；改造实践

中图分类号：TG307文献标识码：A

引言

技术改造贯彻了“经济、实用、可靠、先进”的指导思想，根据合理的设计，采用综合增产降耗方法，充分利用原有可利用设施，以较少的投资进行改造，收到了较好的改造效果，取得了良好的经济效益和社会效益，是一项有效的技术改造项目，具有较高的推广应用价值。

1、加热炉增产降耗改造的内容

（1）取消二加热段下加热原端部直焰烧嘴，同时在侧部和一加热段下加热侧部采用高效低NOx长调焰烧嘴。烧嘴火焰可根据装炉坯料长度情况，在“全短焰、全长焰、短焰/长焰比例燃烧”几种模式中切换，调整烧嘴的火焰中心温度，防止局部高温产生过烧的加热缺陷，提高钢坯温度均匀性。（2）采用智能化脉冲燃烧控制模式。由原来的双交叉限幅比例燃烧控制模式，对二加热段下加热和一加热段下加热烧嘴改为智能化脉冲燃烧控制模式。炉墙新增8支温控热电偶，在智能燃烧控制模式时，可根据温度设定值自动控制烧嘴启停。脉冲燃烧采用脉宽调制技术，即通过控制烧嘴的通断比来实现对炉温的精确控制。采用脉冲燃烧技术的烧嘴一工作就处于满负荷工作状态，烧嘴始终达到最佳的燃烧状态，减少了燃气的消耗，并降低烟气中CO和NOx的产生。脉冲燃烧技术具有恒定空燃比，动态调节性能好，适应性强等特点，目前已得到了广泛的应用。（3）对炉体结构进行适当调整。拆除二加热段下部的端部直焰烧嘴，原“狗洞”位置拉平，将原来置于“狗洞”钢结构上的立柱延伸至炉底基础。通过上述措施消除了原二加热段下部“狗洞”位置的无效加热区，提高了板坯受热面积，改善了加热质量，有效地节约了煤气消耗。（4）新增加热炉离线二级计算模型。根据L1提供的基础信息、数据，实现炉内坯料的位置跟踪;预测炉内坯料温度，为抽钢操作和优化炉温提供参考;实现对人工烧钢指导;根据出炉温度坯料信息，动态优化坯料目标出炉温度，实现加热工艺的窄带化控制。

2、影响热效率的主要因素

（1）空气系数。过剩的空气系数对加热炉来说会增加热损失，降低加热炉的热效率。通过观察可以发现，将排烟温度控制在恒定不变的情况下，随着空气系数的增加，排烟量也会随之加大，排烟量的加大无形当中也是增加了加热炉的热损失。另一方面，过剩的空气系数还会加剧加热炉的氧化，降低加热炉的使用时间，增加氮氧化物的生成，影响环境影响空气。但是，空气系数也不能过低，过低的话容易造成燃料不完全燃烧，增加浪费，所产生的有害物质还会影响空气质量。因此，空气系数过剩、或是过少，都会影响加热炉的热效率，一定要找到一个平衡点，才能在适合的空气系数量下，使加热炉的热效率达到最高。（2）排烟温度。同上所述，排烟是必经过程，无法避免，但是排烟温度的高低，关系着加热炉的热损失，将排烟温度控制在一个合适的温度，就会避免一定程度的热损失，增加加热炉的热效率。另外，排烟温度的高低还会影响漏点的腐蚀温度，这点要结合空气系数做出合理调试，否则将会影响加热炉的如常使用，减少其使用寿命。（3）燃料燃烧不完全。燃料燃烧不完全不仅会影响加热炉的热效率，还会生成大量的CO、H2等有害物质，造成空气污染。将燃料完全燃烧可以提高加热炉的热效率，还能有效降低污染。（4）外壁温度损耗。加热炉外壁的保温效能也会影响加热炉的热效率，保温效能较低的加热炉，炉外壁在工作当中的热损失就会比较多，保温效能较高的加热炉，在工作当中的炉外壁热损失也会比较少。

3、加热炉增产降耗改造实践方法

3.1提高热功率及热供温度

受产线订单量小、产品规格多的因素限制，热供一直是加热炉煤气消耗高的一个重要因素。降低煤气消耗必须从提高热装率及热装温度着手，加强生产组织协调，优化轧钢计划，确保不影响交货期的基础上，合理安排订单轧制顺序。同品种、同规格集中轧制，组织连铸及轧线同步产出。在提高热装率的基础上也保证了热装温度，大幅降低了煤气消耗。

3.2优化加热制度

型钢厂大型线加热炉原设计为三段式燃烧加热，分别为预热段、Ⅰ加热段、均热段。经过长时间对设计加热曲线与现场使用温度的研究对比，将加热炉温度控制逐步转变为按照Ⅰ加热段、Ⅱ加热段、均热段方法进行控制，降低了煤气消耗。原设计加热制度主要利用Ⅰ加热段来控制钢坯出炉温度，主要加热能力在该段，与炉型使用要求不符，致使原预热段加热能力降低，而增加了原均热段的加热负荷。加热炉炉型设计烧嘴分布为6对、8对、6对模式。其主要加热能力应放在中间段，而非前两段，这种设计模式增加了煤气消耗，且加热效果不佳。改变加热炉燃烧制度，在满足钢坯内部结构变化及应力要求下，充分发挥前两段烧嘴的加热能力。上调预热段温度50℃，Ⅱ加热段温度保持不变的前提下，均热段的加热负荷降低，使坯料在加热段温度达到出钢要求，在均热段恒温。加热制度改变后各段煤气用量也相应发生变化，单炉煤气用量降低20000m3。

3.3换热网络优化

脱前换热增加初顶油气原油换热器2台回收塔顶油气热量；增加常一中换热器2台回收一中热源并降低回流温度；脱后原油与减一中换热器增加3台回收减一中热量并进一步降低回流温度；脱前原油与渣油换热器E2620增加1台回收热量并降低渣油外送温度，降低水冷负荷；并对渣油换热器E2621增加脱后换热流程，方便灵活控制脱前温度。

3.4更换加热炉设备

通过分析加热炉的整体构造，燃烧器是其重要设备，能够有效促使加热炉的安全运行，并且在一定程度上决定了加热炉的工作效率，在开展改造活动时，在满足加热炉平稳运行的情况下，可以采用新型燃烧方式，促使烟气中的NOx、SO2以及颗粒物的含量降低，并达到城市排放废气的相关标准[2]。选择新型燃烧器时，应充分考虑加热炉的负荷能力以及加热炉的燃料性质、空气供给量、燃烧器之间的距离等因素，除此之外，还应充分考虑新型燃烧器的火焰高度范围，保证燃烧效果达到最佳。在此过程中，要注意预防火焰舔炉管现象，以免造成局部过热现象，并防止油品产生超温结焦情况。对加热炉改造时需要注意，由于不同加热炉的负荷程度不同，应针对不同的加热炉区别对待。使用新型低氮燃烧器时，要满足其性能要求，对加热炉的进风口尺寸进行优化，在应用过程中，还应严格按照按SH/T3113—2000《石油化工管式炉燃烧器工程技术条件》规定进行制造和验收，以便为燃烧器与加热炉的后期运行使用打下基础。

结束语

提高加热炉的热效率就可以从控制过剩空气系数、排烟温度、是否完全燃烧燃料、外部散热这四个方面去控制，其中最应该注意的就是过剩空气系数和排烟温度，因为这两个因素不仅对加热炉的热率至关重要，还会影响别的工艺。

参考文献

[1]苏剑.论轧钢加热炉综合节能技术[J].中国设备工程,2018(23):60-61.

[2]王涵林.轧钢加热炉过程控制系统与节能降耗[J].城市建设理论研究(电子版),2017(33):14.

[3]宋红.关于炼油加热炉节能增效的一些探讨[J].广州化工,2018,46(23):131-132+135.

[4]杨万有.轧钢加热炉节能技术探讨[J].工程技术研究,2018(14):234-235.

[5]王俊.轧钢加热炉过程控制系统与节能降耗[J].冶金与材料,2018,38(05):67-68.