蓄热式加热炉能耗的影响因素分析

蓄热式加热炉能耗的影响因素分析

陈阳

首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000

摘要：新世纪以来，蓄热式加热炉在工业领域得到了广泛应用和发展，但其缺点也随之显现。由于炉子使用时间的增加，节能效果不明显，能耗逐渐增加。蓄热式烧嘴砖甚至会落入一些炉子的炉壁，在炉壁和喷嘴处出现火焰移动和漏气。这些问题严重影响熔炉安全，企业的经济效益和蓄热式加热炉本身的进一步发展。

关键词：蓄热式加热炉；能耗优化；喷嘴

1 蓄热式加热炉

1.1 蓄热式加热炉介绍

蓄热式炉主要用于配备独立的高温蓄电式热燃烧室或其他蓄热炉和燃烧器，以便在高温加热前对炉内空气或其他气体部分进行高温预热。它实际上也就是一种传统燃料加热炉和高效燃料蓄热室和换热器的完美结合，主要由高效蓄热室、燃料、排风换热系统、炉体、换向换热系统和高效送风机等系统部分组成。蓄热器通常是用于空气和其他烟气之间流动散热通道的一部分，里面装满了蓄热器。通常在高压加热炉中进行成对配合使用。具有有效提高炉内加热炉质量、统一炉内加热温度、提高加热炉产品质量合格率等优点。

1.2 蓄热式加热炉的分类

根据不同的标准，蓄热式加热炉可分为不同的类型。根据预热介质的种类，蓄热式加热炉可分为单一空气预热方式和空气和气体同时预热方式；按结构分有通道式和燃烧器式两种。燃烧器型式又可分为组式整流和全分布式整流;如果以物料输送方式为划分依据，蓄热式加热炉又可分为推进式和行走式。不同的蓄热式加热炉具有不同的性能。全分布式可逆燃烧器蓄热炉可以满足不同钢种对炉温的不同要求，尽可能灵活地控制炉温。

1.3 蓄热式加热炉的工作原理

高炉石和煤气石化是中国钢铁工业生产中预制和炼铁的重要石化副产品。预热的时候空气与包括焦炭和其他铁矿石等在燃烧锅炉过程中可能产生的大量一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气和其他氮气相互结合。一氧化碳、甲烷和其他氢气可燃，但溶于一氧化碳的煤气含量仅大约为一个单位方米高炉灶中煤气的25%。甲烷和其他氢气的气体含量很少，可以忽略不计。二氧化碳和有机氮气同时具有作为阻燃剂的作用。二氧化碳的综合含量约仅仅为15%，氮的综合含量约仅仅为55%。因此，高炉燃烧煤气的实际热值通常是有限的，只有1400~1500℃，与高炉燃料的实际热值之间有一定的空间距离。需要进行预热以才能满足二次煤气利用率提高作为主要燃料量的需求，而且在高炉利用煤气过程中的气体含尘量不容忽视，在二次利用煤气过程中，易因煤气粉尘堆积增加空气阻力而形成堵塞进出风口炉。燃烧装置由至少一对燃烧器、蓄热体、一组燃气开关阀及相关控制系统组成。燃烧器和蓄热器成对出现。当一个燃烧器的燃烧空气通过蓄热器加热时，另一个燃烧器作为排烟器同时加热蓄热器。当蓄能器完全加热时，开关系统将反向操作。蓄热体中的蜂窝蓄热体单位体积蓄热量更大，耐用性和强度更好，堵塞和破裂后易于更换。热交换的正常工作对换向阀(烟气和空气的切换装置)要求很高，其可靠性和耐用性非常重要。假设换向阀每150s更换一次，一年更换20万次以上。目前国内外普遍采用的是四腔四通换向阀。

1.4 蓄热式加热炉运行中的节能环保问题

与其他炉式加热炉类型相比，蓄热式炉型加热炉在保温节能和热效率上可以有大幅提高。蓄热式烟气加热炉虽充分利用蓄热烟气，提前节能预热新鲜空气和利用燃气，但其高温节能和热效率仍得到受碳钢轧制加热系统很大限制。相关操作人员按照热轧制系统进行生产时，会经常出现较长的时间等待工作时间，大大降低采用蓄热式高压加热炉提高节能生产效率。我国蓄热式燃气加热炉行业节能环保仍存在诸多突出问题和技术进步空间依然很大，需鼓励相关技术人员不断改进创新技术。

2 蓄热式加热炉能耗优化分析

2.1 改善炉压操作并减少点火

由于炉压问题对蓄热式加热炉的正常运行起着重要作用，相关工作人员应加强炉压的控制和操作。首先要对员工进行全面培训，让其理解加热技术和炉压工作的重要性，包括蓄热式加热炉的工作原理和相关性能。只有考核合格的员工才能上岗从事加热炉的操作，可以最大限度的减少人为因素对加热炉压力的影响。

2.2 加强日常检查和及时维护

为尽可能减少滚球滑动的可能性，相关人员应更加注意蓄热器的检查和维护，并采取最佳做法，保持蓄热器内部温度和压力的协调。

2.3 注意日常调试和调整排气温度

废气温度是一个重要问题，但往往被相关人员忽视。这时工作人员要注意废气的调试，力求保证空气和天然气的比例与废气温度相协调，注意废气的设计，准确计算分析根据不同的燃料。

2.4 蓄热式加热炉的发展趋势

蓄热式加热炉控制的关键技术是自动换向控制，技术难点是换向阀的使用寿命。蓄热式加热炉采用局部控制方式，即燃烧器分为两组换向控制，每个部分只需两个燃气截止阀和两个烟气三通阀分别控制两组燃烧器。世界上许多蓄热式加热炉采用燃烧器控制方式，

即每个燃烧器由一个燃气截止阀、一个烟气三通阀(或一个空气截止阀加一个烟气截止阀)。与两种方法相比，分段控制简单实用，节省控制设备和电缆，故障点少。但是任何一个换向阀的故障都会直接影响相应路段的自动换向控制。当方向阀出现故障时，只能停止方向控制，采用常规控制；燃烧器控制复杂灵活，可采用多种方案进行换向定时。如果换向阀出现故障，只影响相应的燃烧器，对整个断面影响较小。本段自动换向控制可照常进行，但控制设备和电缆数量成倍增加。此控件适合于节省投资并降低成本。方向阀的位置判断对于自动方向控制、空气和烟气流量调节和安全联锁控制非常重要。加热炉所使用的锅炉烟气限位三通阀门多为国产，其空气限位控制开关整体结构不够合理。由于液压换向传动控制阀运行动作频繁，运行持续时间长，偶尔可能会同时出现一个阀位传动开关不完全到位，影响传动系统的正常工作运行。换向阀系统是一种实现蓄热式压力加热炉自动化和换向过程控制的重要动力设备。必须严格选择生产质量好、动作准确、响应快、使用寿命长的材料类型，可以在日后使用蓄热式燃气加热炉的结构设计和材料选择使用过程中需要加以不断改进。钢铁行业已经把解决节能降耗问题放在了最重要的战略位置。蓄热式压力加热炉一直是新型压力加热炉的应用首选，对蓄热式自动压力燃烧炉的控制寄予厚望。对自动控制技术要求高，愿意每年投入大量科研资金和庞大人力资源追求产品技术上的进步。这些新技术项目都将采用先进的废气燃烧器自动控制系统方法。该系列燃烧器基本上都是上海某专业企业生产的优质蓄热式气体燃烧器，换向阀也是选用优质进口或国内名牌阀为首选。这些蓄热式钢铁加热炉一旦投入使用后，生产加热效果一定会更加理想，将为我国钢铁行业发展带来无限的社会经济效益。

3 结束语

随着我国能源危机的日益突出和政府对节能减排淘汰落后产能的重视，轧钢炉节能降耗问题引起了众多学者的关注。在蓄热式轧钢炉的设计、建设、改造和使用过程中，要重点关注本文中提到的重点论述，不仅能够进一步发挥蓄热式轧钢炉的优势，还能实现蓄热式轧钢炉的节能和资金节约。

参考文献：

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