陈阳
首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063000
摘要：节能和均衡加热质量是加热炉的两个重要衡量指标，即在保证整个加热炉温度均匀性、达标率和钢坯氧化损失率的前提提下，尽可能量减少加热炉煤气能源消耗，减少热能损失和降低吨钢能耗。加热性能质量直接关系到产品轧制过程能否正常顺利进行，以及产品整体结构和金属特性均匀性。加热炉是轧制车间重要的热工控制设备，在轧制过程中能耗较大。加热炉的加热技术水平直接关系到轧制产品成本经济性和技术指标。因此冶金企业应选择采用加热技术先进、能耗低、环保的加热设备。
关键词：氧化；加热炉温度；吨钢能耗；金属特性
1 再生燃烧技术
蓄热式回收高温气体燃烧：一般都是采用可燃燃料蓄积的热体与回收余热燃料混合后的回收加热燃烧空气装置，使回收燃烧过的空气或其他高温气体燃料与回收燃烧过的烟气燃料交替产生余热后再流经回收燃烧空气蓄积的热体，有效减少回收不可利用的其他高温气体燃烧燃料烟气的显热。排气时燃烧温度一般最低可以直接下降至180℃以下，助燃时将燃烧介质或燃气预热至1000℃以上，形成不同于其他几种传统大型助燃燃烧火焰的新型助燃燃烧火焰。通过加热炉内部反向启动高压进行燃烧，炉内臭氧气体随着温度波动变化参数分布更加均匀。
蓄热式煤气燃烧保温技术换热是一种新型煤气燃烧换热技术，正是蓄热式燃气换热技术燃烧的新技术。这方法是一种古老的高炉热交换制造方法，19世纪中叶应用于制造平炉和大型高炉。轧制铸锭系统初级材料铸锭炉用它是最经济节能的蓄热式均匀加热炉，以轧制低热值低温高炉渣和煤气柴油为主要燃料。由于其下部厂房占用面积大、换向持续时间长、操作复杂，蓄热室逐渐被厂房中央煤气换热器和厂房上部单向煤气燃烧器均衡换热炉所部分取代。从此蓄热式高压传热轧制技术逐渐远离了用于轧制系统的专用加热炉。蓄热式流体传热控制技术是一种不稳定的流体传热控制技术，以耐火材料废气为燃烧载体，交替使用加热燃烧废气，然后利用空气蓄热体内所储存的剩余热量对固体空气或其他气体余热进行快速加热，使固体空气和其他气体在一定高温下进行预热，达到气体余热快速回收的最高效率。
2 蓄热式轧钢炉应用现状
由于实际应用持续时间短，在蓄热式高压轧钢炉实际应用中难免会同时出现一些安全问题。轧钢炉蓄热式高温燃烧煤气技术的最重要贡献之一是大幅提高了传统高炉燃烧煤气的总体理论耐热燃烧率和温度，使用轧钢坯高温加热和通过低热值使用高炉煤气燃烧成为现实，从而大大避免了传统高炉燃烧煤气大量向外散布，节约了大量人力资源。因此蓄热式气体燃烧电池技术仍具有良好的技术优势，值得进一步研究和推广应。目前业内有一些观点认为，对于采用高热值化学气体含量足够的高压钢铁锅炉联合工业生产锅炉企业来说采用该蓄热技术可能是不安全的，即采用所谓蓄热式高压轧钢炉可能存在诸多安全和节能减排问题。建议蓄热式节能燃烧加热炉技术产品应以在较高热值(最低热值通常大于2000kcal)下的出炉燃料作为发烧燃料，而出炉不是原来的燃烧常规炉。
3 蓄热式加热炉出现问题及原因分析
3.1 炉压过高
在工厂建设和设备生产初期，炉膛气压不高。在大型热接触炉改造中，引风机发生位移后，炉压波动过大，无法控制。相关技术专家建议应定期检查高速燃气加热炉的高速引风机的热容量，且引风机容量足够。根据这种漏气情况，初步可分析为沿途气体漏气，尤其主要是换向阀出口处，或者沿途漏气有一个局部异常高的漏气阻力。
3.2 温度均匀性控制
传统蓄热式气体加热炉一般采用的是单侧气体燃烧加热方式。当供料一侧内端供料开始燃烧时，另一端内侧供料会开始冒烟，然后按照系统设定的快速换料方向时间周期自动进行供料更换，最终可以实现供料钢坯快速加热。
由于加热炉外网进气压力、管道进气压力和热损失、燃烧器进气流量、喷嘴火焰喷射方向角度和燃烧速率控制的因素影响，燃气在炉内连续燃烧时间的火焰喷射长度平均不足，直接就会导致炉宽相同方向内的钢坯燃烧温度不均，并直接影响轧制钢坯的过程。
3.3 排气温度超温控制
为了能保证室内空气和气体燃气的均匀蓄热燃烧效果，保护燃气换向阀，燃烧器后的气体烟气蓄热温度一般为120-180℃。但在实际工业生产中，由于燃气管道的热阻力、各种加热阀门元件损坏、蓄热体积及使用寿命等各种因素，各采用燃烧器后的各种烟气燃烧温度不尽相同，导致也会出现个别超高温的废气燃烧温度。
4 蓄热式轧钢炉的应用及改进措施
4.1 炉体结构优化
对于壁槽集中蓄热的加热炉，炉体的完整性、气密性和喷嘴布置非常重要，直接影响到正常生产和燃烧效果。目前国内蓄热式加热炉在这方面存在很多问题。对于蓄热式气体燃烧器，蓄热燃烧室的箱体结构更为严格。根据具体生产工艺单元的规定炉膛整体尺寸和在选择合适的蓄热室整体结构和炉膛形状时这是非常重要的。充分考虑材料炉体各受热部分所用金属材料的受热压力，程度，传热带的特性和整体热稳定性，对于材料确保整体炉壁不会受热产生任何裂纹，变形和塌陷非常重要。
4.2 氧化锆残氧分析仪的设置
氧化锆残氧分析仪的检测点不应设置在排气管上，而应设置在炉膛内，使测量数据更加真实。如果安装在排气管上，由于四通换向阀不同程度的泄漏，容易导致残留氧含量检测不准确，导致加热燃烧控制人员盲目加热，造成燃烧炉高，消耗差加热坯质量。
4.3 减少蓄热式加热炉的"空气燃料"时间
减少蓄热式加热炉的"空燃"时间。在蓄热式加热炉的使用中，由于换向阀需要换向，气体快断阀也需要相应的开启和关闭，这些阀门的动作需要一定时间。工作时，没有燃料流入炉膛，炉膛处于"空气燃烧"状态，没有燃料。因此应尽可能缩短换向阀和燃气快速截止阀的动作时间，以有效缩短炉膛"空燃"时间，提高炉膛加热能力和钢坯加热质量。
4.4 加热炉的炉段应合理
大型蓄热式加热炉的蓄热炉段直径不宜宽度过小，每段出炉不宜时间过长，否则不仅有利于炉温度的控制和保证钢坯高温加热后的质量。根据各钢厂的加热实践经验，采用新型分段蓄热集中加温换流的加热方式分别设计了两台相同产品规格的蓄热式集中加热炉，一台钢厂采用新型四段集中加热换流系统，另一台采用三级加热系统。实践经验表明，四段炉炉所设计的炉温、压力等均易于精确调节和可控制，钢坯冲压加热锅炉质量好。
5 结束语
高炉煤气燃料作为大型轧钢炉体的燃料也将是一项非常节能环保的新能源技术，会产生巨大的经济社会效益。蓄热式气体燃烧电池技术目前具有广阔的应用市场前景。炉膛燃烧采用蓄热式自动燃烧系统控制，具有燃烧温度均匀性好、热效率高、无燃烧局部区和高温区、氧化率和烧损低等几大优点。蓄热式加热炉燃烧控制技术在轧钢炉中的广泛应用往往缺乏必要的技术理论指导，特别是在蓄热燃烧器的结构设计、炉压阀的控制、换向阀的结构制作与炉压控制、蓄热燃烧室的结构制作等各个方面，需要各换热工厂的技术人员在实际生产中对其进行研究总结和不断改进。蓄热式节能燃烧电池技术在节能工业生产过程中的广泛应用十分符合国家节能产业高新技术扶持政策以及鼓励中小企业投入发展节能循环经济的政策要求，具有广阔的产业市场前景。
参考文献：
[1]陈焕德，丁美良，胡磊，等.梁轧钢加热炉保温性能分析及优化措施[J].上海金属，2018，40（2）：69-73.