軋鋼廠加熱爐的節能措施

宮紹華

賽能杰合達熱風爐技術有限公司，北京 100083

鋼鐵需求量和生產量的迅速增長使鋼鐵工業的能源消耗越來越多，鋼鐵工業總能耗在近幾年一直在全國總能耗的15%以上。鋼鐵工業產品品種和質量的升級并沒有帶來能源的節約，反而加重了軋鋼工序的能耗增加。加熱爐一直是軋鋼廠最主要的耗能設備，其能耗占據了軋鋼廠總能耗的70%左右。軋鋼廠加熱爐高居不下的能源消耗不僅浪費了國家的能源，污染了環境，還加大了企業的生產成本，不利于企業的長遠持久發展，無論是軋鋼廠加熱爐的能耗降低還是加熱爐節能的改進都是勢在必行的。

1 軋鋼廠加熱爐存在的問題

加熱爐是把金屬加熱軋制到鍛造溫度的專業工業爐，包括室式加熱爐和連續加熱爐等等，鋼坯在鍛造和生產的過程中能夠在加熱爐火焰的氧化中得以加熱。但是加熱爐對鋼坯加熱的溫度比較高，釋放的熱氣不僅帶走了大量的熱量，造成了能源的白白浪費，大量未燃燒燃氣的流失也造成了能源的無故浪費。

1）加熱爐漏火漏氣嚴重。加熱爐蓄熱室漏火漏氣的現象一般出現在加熱爐投入使用的半年以后，加熱段和均熱段局部的漏火漏氣不僅能夠導致加熱爐護爐板的損壞，嚴重的情況下還會導致加熱爐報廢。一般蓄熱室的結構是導致該現象的原因之一，蓄熱室里面是纖維板的保溫層，外面的鋼板則和護爐板焊接在一塊，預制燒嘴磚的結構和蓄熱室不能形成統一的整體，兩者接縫的位置很容易在高溫的作用下變形。同時，接縫位置太薄的澆筑層在使用一段時間以后也會出現直通的裂紋，煤氣泄漏現象嚴重；

2）擋板磚堵塞和燒嘴磚損壞。擋板磚在使用的過程中因為受到煙氣雜質、煤氣含塵和加熱爐粉末等的影響，很容易出現擋板磚氣孔的堵塞現象。堵塞嚴重的氣孔會導致擋板磚的彎曲變形，加熱爐的爐溫和產量都會受到嚴重的影響。此外，高溫煙氣的沖刷以及煤氣雜質的侵蝕還會導致燒嘴磚強度的降低，燒嘴磚在加熱爐運行幾年以后會出現嚴重的損壞。燒嘴磚的損壞導致了燃燒質量的下降、耗能的增高、氧化鐵皮的增多以及工人勞動強度的加大；

3）其他方面的問題。加熱爐是比較大型的煅燒加熱設備，設備很多零件的損壞都會導致加熱爐功能的降低，除了漏火漏氣、堵塞損壞之外，還存在很多耗能的問題。首先，換熱器的損壞。換熱器導氣管的封死會導致均熱段煅燒風量的減少，換熱器的腐蝕老化也會造成煤氣的泄露和自燃。其次，爐底的結渣。加熱爐負荷的提高和加熱爐爐壓控制不好的問題都會加重加熱爐吸冷風的現象，爐底結渣比較嚴重。再次，爐內水管的結垢、閥門的故障和損壞、煤氣壓力和熱值的波動都會將加熱爐內的熱量帶走，加熱爐在長期的超負荷作用下，其使用的壽命會逐漸縮短。

2 傳統的加熱爐節能措施

在傳統能源浪費與消耗的現實壓力下，國家已經將能源的節約和利用提升到戰略發展的角度上來，節能已經成為我國能源政策的核心組成部分，新技術新手段的利用已經將我國的能源節約提升到新的高度。但是和發達國家相比，我國傳統的節能措施還是每年多消耗掉幾億噸煤。

1）筑爐材料的改變。在上世紀七十年代起，耐火纖維和各種輕質的耐火材料便被用來做復合爐襯，輕質材料已經成為當下最為流行和主要的筑爐材料。原有的加熱爐材料蓄熱和散熱的損失高達70%以上，而加熱工件的熱能利用率也僅在30%左右，輕質的耐火材料可以減少爐襯對熱量的過多吸收，能夠有效的減少加熱爐的蓄熱損失，加熱爐的隔熱與保溫功能還同時得到增強。但是這種“新型”的節能材料只是減少了爐內熱量的流失，爐內熱量利用率較低的這一問題仍然沒有得到解決；

2）自動控制系統的設置。軋鋼廠加熱爐的自動控制系統主要由兩部分組成，即換向控制和燃燒控制系統。自動控制系統有效的完成了加熱爐現場數據的采集和處理，利用輸出控制和報警功能實現了對設備工作狀態的控制，實現了設備燃燒和換向的手動和自動功能。其中換向系統控制包括了換向控制原理、煤氣燃燒安全的控制以及氣動快切的報警系統，而燃燒系統控制則包括了燃燒控制原理、數據的處理與顯示以及汽化冷卻的自動控制。加熱爐自動控制系統的采用有效的減少了爐內熱量的損失，對加熱爐的爐溫和蓄熱室的溫度都實現了有效的控制；

3）加熱爐裝爐技術的改善。該技術從上世紀60年代中期就開始采用，原有的施工方法是對不定形的耐火材料進行現場的搗打、澆灌和預制構件的吊裝，增強了爐墻的氣密性，延長了爐襯的壽命。近幾年加熱爐熱裝爐技術還通過提高連鑄坯質量、對連鑄機和加熱爐進行有效銜接、協調軋鋼機和連鑄機的生產節奏等方面進行了改進，連鑄機偏析的問題和廢氣熱損失的問題都在一定程度上得到了改善；

4）其他方面的改善。傳統的加熱爐節能技術還對燃燒系統節能進行了改進和完善，不僅加大了燃料熱能的有效釋放，還確保了加熱工件對熱能的有效吸收，能源的浪費和熱量的損失都在一定程度上得到了改善。此外，傳統的節能措施還包括對爐子冷卻系統的完善，各種技術上和非技術上的措施都有效的改善了傳統加熱爐的損失。但是這些傳統的加熱爐節能技術應經遇到了發展的瓶頸，加熱爐節能要想實現新的發展已經非常困難。相關技術人員還要采取新的技術和措施來改善這些問題，進一步提高工業加熱爐的熱效率。

3 軋鋼廠加熱爐節能措施的新發展

如上所述，能源的浪費已經成為國家明令禁止的問題，相關技術部門和人員也對軋鋼廠加熱爐的能源消耗問題進行了研究，無論是加熱爐材料還是燃煤的技術都進行了進一步的發展和完善，但是傳統的加熱爐節能技術已經很難再有新的突破，加熱爐節能技術還要尋求新的發展。

1）多功能爐襯的加熱爐。多功能爐襯是黑體強化輻射技術在軋鋼廠加熱爐內的應用，它的功能在于增強加熱爐的氣密性，提高工件的加熱效率。多功能爐襯是在爐壁和爐頂設置大量的黑體元件，對熱源裝置和燒嘴磚進行保護性的處理，對加熱爐的整體爐墻進行強化處理。不同爐型和不同使用溫度的黑體元件不僅能夠增大爐膛傳熱面積，提高爐膛的黑度，還能對熱射線進行有效的調控，提高傳熱的效率，增大輻射傳熱比例。但是黑體元件本身并不是加熱爐的熱源，黑體元件和爐內的燃料能起到相輔相成的作用。經過研究發現，多功能爐襯節能在20%以上，生產率可以提高20%以上，爐溫的均勻性和爐襯的使用壽命都得到了顯著的提高；

2）加熱爐廢氣熱量的回收。軋鋼廠加熱爐的余熱資源可以分為氣體、固體和液體三類，煙氣余熱是最主要的氣態余熱，占到了余熱資源的50%以上。余熱回收的主要手段是對爐內的熱量進行充分的利用，盡量不要讓熱量流失以后再進行回收，那樣不僅會加大成本還會有更多技術上的難題。目前蓄熱式的工業爐是新型的廢氣余熱回收技術，它主要是利用技術手段來將爐內的廢氣進行了回收，并將余熱作為助燃加熱的空氣，這樣不僅提高了煤氣資源的利用效率，還減少了廢氣資源對環境的污染，節約了企業的成本；

3）水管支撐機構的改變。傳統的加熱爐水管是單層包扎磚形式的包裝，高溫抵御能力和絕熱性都比較差，因為爐內水管造成的能量損失占據了總損失的10%左右，能源浪費問題嚴重。水管新型的復合包裝具有較好的絕熱性，空氣流動消耗的熱量比較低，爐子排煙的溫度也有所下降。隨著新技術和新手段的利用，還會有新的材料來代替現在的水管支撐結構，無論是能耗的降低還是能源的節約都會有新的提高；

4）爐膛內熱損失的減少。爐體散熱損失、擋板磚和燒板磚損壞的熱量損失以及爐底水冷卻管的損失都是爐膛內熱損失的來源。爐底的水冷卻管承擔著爐內鋼坯的整體重量，這些冷卻管不僅吸收了爐內的大量熱量，還在鋼坯上留下了大量的水管黑印。對爐底的水冷卻管絕熱能力進行加強是目前減少熱損失的主要手段，絕熱包扎有效的減少了熱損失。此外，熱性能好和絕熱性好的材料也是減少爐內蓄熱損失的主要辦法。

4 結論

綜上所述，能源的節約已經成為新時期經濟發展的重要組成部分，軋鋼廠加熱爐由于設備材料和使用方法上的問題而存在能源浪費嚴重以及能源消耗嚴重的問題，這不僅沒有做到能源的節約，還加大了企業的成本。傳統的加熱爐節能措施已經遇到了發展的瓶頸，加熱爐能源浪費的問題依然嚴重。新時期還要加大人力和物力的投入，采取新的節能措施來提高加熱爐生產率。

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