蓄熱式加熱爐減小爐壓的研究與應(yīng)用

摘 要：蓄熱式加熱爐與傳統(tǒng)加熱爐相比，因預(yù)熱方式不同，存在燃燒、排煙等方式不同，爐內(nèi)氣體流動方式亦不同，普遍存在爐壓大，易冒火，爐況較難控制的通病。筆者根據(jù)對蓄熱爐的設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，闡述了解決這一問題的方法。

關(guān)鍵詞：蓄熱式加熱爐； 爐壓； 排煙系統(tǒng)； 蜂窩體

中圖分類號：TG307 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2014）01-176-002

一、引言

雙蓄熱式連續(xù)加熱爐因具有可燃低熱值煤氣、加熱能力大（特別適宜于熱裝）的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)已得到較為廣泛的應(yīng)用。然而，這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)諸多連續(xù)加熱爐使用中，發(fā)現(xiàn)存在許多問題，其中之一便是普遍存在爐壓大，爐體及爐口易冒火，爐況較難控制的通病。在江陰興澄鋼鐵有限公司蓄熱式加熱爐的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，通過對蓄熱燒嘴的合理設(shè)計(jì)、爐底強(qiáng)度的合理選取、爐型與排煙系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使這一問題得到了較有效的解決，獲得了良好的運(yùn)行效果。

二、解決方法

本人通過對國內(nèi)無傳統(tǒng)排煙煙道的雙預(yù)熱連續(xù)蓄熱加熱爐考察中發(fā)現(xiàn)，普遍存在爐壓大，爐體易冒火，爐況較難控制的通病，對此進(jìn)行了深入研究與探索，其主要問題歸納為：1.蓄熱量與產(chǎn)量不匹配，蓄熱體質(zhì)量過少；2.爐底強(qiáng)度選的過大；3.排煙系統(tǒng)控制和操作協(xié)調(diào)優(yōu)化；4蓄熱體堵塞。

1.蓄熱燒嘴的影響

當(dāng)蓄熱量與產(chǎn)量不匹配，即燒嘴太小蓄熱體質(zhì)量過少時，即使縮短換向時間，亦不能將離開爐膛燃燒產(chǎn)物中的熱量置換出，為降低排煙溫度而使排煙量減少，從而導(dǎo)致爐膛壓力上升。例如江陰興澄鋼鐵有限公司雙預(yù)熱連續(xù)步進(jìn)式加熱爐，因燒嘴蓄熱量小，置換煙氣熱量能力小，導(dǎo)致爐壓達(dá)100Pa以上，爐口冒火達(dá)幾米遠(yuǎn)。經(jīng)分析，燒嘴設(shè)計(jì)的蓄熱量小是原因之一，經(jīng)改造將蓄熱室加大后，這一問題得到有效改善。因此，蓄熱燒嘴的合理設(shè)計(jì)關(guān)系到爐膛壓力能否正常。以蜂窩體作燒嘴蓄熱體的設(shè)計(jì)歸納為下述幾點(diǎn)。

1.1燒嘴內(nèi)腔橫截面積。條件允許的情況下，內(nèi)腔橫截面積越大越好，蓄熱體質(zhì)量大，蓄熱量就多，換向時間便可延長。

1.2燒嘴內(nèi)腔所裝蜂窩體深度的選取。燒嘴內(nèi)腔所裝蜂窩體深度一般是根據(jù)蜂窩體對氣體的阻力與燒嘴內(nèi)腔所裝蜂窩體的蓄熱量兩者的綜合效果來考慮的。若燒嘴內(nèi)腔橫截面一定時，蜂窩體堆放的越深，所裝蜂窩體的蓄熱量越大，排煙溫度越低；同時蜂窩體對氣體的阻力也越大。

2.爐底強(qiáng)度的影響

爐底強(qiáng)度（P）是爐子重要的生產(chǎn)指標(biāo)，也稱單位生產(chǎn)率。是指每平方米爐底布料面積上每小時的產(chǎn)量。

A-爐底布料面積

設(shè)計(jì)時爐底強(qiáng)度選的過大，實(shí)際能力達(dá)不到，進(jìn)入爐膛的氣體燃燒后不能順利排出，造成爐況惡化，爐壓升高。

爐底強(qiáng)度的選取與坯料的透熱時間、爐子的平均輻射溫壓、燃料熱值和鋼種有關(guān)。蓄熱爐常溫爐底強(qiáng)度為600-700kg/（㎡h）較適宜。

3.排煙系統(tǒng)控制和加熱爐操作的影響

排煙系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)會起到有效控制爐壓的作用。筆者認(rèn)為當(dāng)每段供入的空氣、燃料燃燒后的燃燒產(chǎn)物，均能從排煙管道排出，才能做到爐壓均衡，易于調(diào)節(jié)。然而，由于各段的熱負(fù)荷分配不一樣，爐膛內(nèi)爐氣的不均勻、排煙管道存在流量偏差等因素，造成實(shí)際的排煙量不一樣，上一段排不出的煙氣沿爐長方向流向下一段，加大了下段排煙負(fù)荷，使下段爐壓上升，給爐況正常調(diào)節(jié)帶來難度。

通過參考各種熱工參數(shù)，多次總結(jié)和提煉，提出如下改進(jìn)措施

（1）排煙風(fēng)機(jī)采用變頻電機(jī)，通過改變電機(jī)頻率，以此改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量按比例發(fā)生變化。用這種方法調(diào)節(jié)沒有額外的能量損失。即升高電機(jī)頻率可提高轉(zhuǎn)速，進(jìn)而增大風(fēng)壓和風(fēng)量，促使更多的煙氣排出，減小爐壓。

（2）優(yōu)化燃燒控制。由于加熱爐采用周期性供熱和周期性排煙，集中供熱、集中調(diào)節(jié)，因此在換向過程中，煤氣壓力波動對供熱量有較大影響，導(dǎo)致爐壓波動大，因此江陰興澄鋼鐵1#2#加熱爐在燃燒換向系統(tǒng)中，采用分側(cè)分段，先排煙后燃燒的程序控制，避免瞬間爐壓過高

（3）把爐型與燃燒換向控制系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，將四段分為四個獨(dú)立的控制單元，每個控制單元獨(dú)立控制四個燃燒室的燃燒工況，在燃燒控制的工藝上做細(xì)。

每個控制單元，各有兩個煤氣與空氣換向閥。這樣大大減少了各段在控制調(diào)節(jié)之間的互相干擾，減少了排煙系統(tǒng)的阻力偏差。經(jīng)使用不僅排煙能力大大提高，還使?fàn)t子工況控制靈活、精確。提高了爐子的機(jī)動性，節(jié)約了能源，減少了燒損。

4.蓄熱體堵塞的影響

蜂窩體是目前所用的蓄熱材料中結(jié)構(gòu)較為合理，換熱效率較高的一種蓄熱體，但蜂窩體在使用過程中易出現(xiàn)堵塞，甚至被燒壞的現(xiàn)象。阻礙了爐內(nèi)煙氣的順利排出，導(dǎo)致爐壓上升，爐體冒火。

蜂窩體堵塞損壞原因及改進(jìn)措施：

（1）煤氣中粉塵含量高。在沒有經(jīng)過布袋除塵以前，高爐煤氣的粉塵含量為1-10g/m3，這種煤氣不能直接通過蜂窩體，若直接使用則很快就將蜂窩體堵塞。所以高爐煤氣必須經(jīng)過布袋除塵，并且定期更換高爐除塵布袋

（2）煤氣中含水量高。煤氣燃燒過程中，煤氣管道中的冷凝水會導(dǎo)致蓄熱室陶瓷板結(jié)，時間一長形成堵塞。處理方法：在煤氣總管道上每100米安裝疏水器，收集和排出煤氣管道中的冷凝水，并在允許的管道煤氣壓力下起到水封的作用。

（3）蓄熱室最上部蜂窩體閃縫。這種情況一方面是由于蓄熱室內(nèi)部尺寸變化存在間隙，另一方面設(shè)計(jì)上方便安置蜂窩體留有間隙，而這種間隙成為漏火的必然通道，排煙氣流直接從閃縫通過，造成排煙溫度超高，通常的處理辦法是向縫隙塞石棉，但不可靠，易吹落，改用耐火材料堵火，可使用較長時間

（4）氧化鐵的侵蝕。使用一段時間后，爐底氧化鐵渣堆起，氧化渣距燒嘴噴口太近，爐內(nèi)的氧化鐵粉塵隨煙氣一同進(jìn)入蓄熱室，這些物質(zhì)對于耐火材料都屬于有害物質(zhì)，在高溫下與蜂窩體反應(yīng)形成低熔點(diǎn)物質(zhì)，增加了孔壁的粉塵吸附能力，同時由于沉積物的增多，反應(yīng)的深入，液相量增大，導(dǎo)致蜂窩體變形，破裂。

三、結(jié)束語

本人在對江陰興澄鋼鐵有限公司1#2#3#蓄熱式加熱爐（無常規(guī)排煙煙道）的設(shè)計(jì)、應(yīng)用中，通過上述技術(shù)的成功應(yīng)用，生產(chǎn)中爐壓一直維持在20-35pa之間，其他爐況指標(biāo)均正常，延長了爐子使用周期，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]武文斐主編.《冶金加熱爐設(shè)計(jì)與實(shí)例》，化學(xué)工業(yè)出版社

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