保溫爐的安全運(yùn)行與節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)

李 敬 于愛民

（安陽鋼鐵股份有限公司）

保溫爐的安全運(yùn)行與節(jié)能優(yōu)化改進(jìn)

李 敬 于愛民

（安陽鋼鐵股份有限公司）

介紹了安鋼第二煉軋廠保溫爐在使用過程中出現(xiàn)的爐體耐材脫落、燒嘴容易脫火及燃料消耗偏高等問題，并針對這些問題進(jìn)行了原因分析，采取了相關(guān)的工藝優(yōu)化措施，最終達(dá)到了保溫爐安全穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗的目的。

保溫爐 安全運(yùn)行 節(jié)能降耗

0 前言

第二煉軋廠于2014年6月新建兩座保溫爐，于同年7月投入生產(chǎn)運(yùn)行；保溫爐的使用既提高了該生產(chǎn)線高特鋼的生產(chǎn)效率，又減少了對熱連軋其他品種正常生產(chǎn)的影響，大幅度降低了煉鋼、軋鋼工序生產(chǎn)的事故風(fēng)險(xiǎn)，避免了重大質(zhì)量事故損失。但自2016年開始，保溫爐在運(yùn)行使用過程中出現(xiàn)了一些問題，筆者針對這些問題利用停爐期間進(jìn)行了工藝優(yōu)化改進(jìn)，最終確保了保溫爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低了保溫爐的燃料消耗。

1 保溫爐的主要技術(shù)參數(shù)

使用的保溫爐的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 保溫爐技術(shù)參數(shù)

2 運(yùn)行中的主要問題

2.1 爐體耐材斷裂、脫落嚴(yán)重，燃料消耗增加

（1）保溫爐爐體內(nèi)襯原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式為低水泥澆注料整體澆注而成；然而，因保溫爐并非是連續(xù)生產(chǎn)使用設(shè)備，一般只在生產(chǎn)高特鋼或研發(fā)新品種鋼期間才點(diǎn)火投用，并且一般使用周期為一個(gè)月2～3次，一次2～4天左右。點(diǎn)爐、停爐頻繁，且周期短，爐體內(nèi)耐材熱震性能減弱，導(dǎo)致后期爐體澆注料出現(xiàn)了開裂、脫落現(xiàn)象。

（2）保溫爐內(nèi)鋼坯的存、取方式為天車直吊式，在天車吊裝、存放鋼坯過程中因各種原因，鋼坯兩端容易碰撞和剮蹭爐體東、西兩側(cè)爐墻；導(dǎo)致爐墻耐材脫落。

（3）爐體耐材的斷裂、脫落，導(dǎo)致兩座保溫爐在正常使用過程中熱損失增加、爐內(nèi)溫度偏低、；導(dǎo)致燃料消耗的上升，并且給保溫爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。保溫爐爐體內(nèi)襯耐材斷裂和脫落情況如圖1所示。

圖1 保溫爐爐體內(nèi)襯耐材斷裂和脫落情況

2.2 燒嘴著火后，經(jīng)常出現(xiàn)火焰脫火現(xiàn)象；給燃燒控制系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來隱患

（1）點(diǎn)爐期間，燃燒控制系統(tǒng)中的空、煤氣配比嚴(yán)重失調(diào)；點(diǎn)火后，燒嘴前火焰噴出速度大于燃燒速度，造成燒嘴前火焰出現(xiàn)脫火現(xiàn)象。燒嘴點(diǎn)火后的脫火現(xiàn)象和正常燃燒狀態(tài)如圖2所示。

（2）保溫爐使用間隔周期較長，煤氣主管道內(nèi)存有一定的積水；造成燒嘴前煤氣壓力偏低；煤氣流量過小；點(diǎn)火后，火焰燃燒不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)脫火現(xiàn)象。

圖2 燒嘴點(diǎn)火后的狀態(tài)

3 針對問題采取相關(guān)優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化爐體側(cè)墻耐材形式和結(jié)構(gòu)

根據(jù)保溫爐在生產(chǎn)運(yùn)行過程中的實(shí)際使用情況和條件，結(jié)合《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊》最終選擇了不定型耐火材料中陶瓷纖維模塊作為此次優(yōu)化改進(jìn)材料；該材料可具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）陶瓷纖維模塊熱導(dǎo)率低，導(dǎo)熱系數(shù)約為澆注料的1／10，并且模塊與模塊之間無收縮縫，絕熱效果顯著［1］。

（2）陶瓷纖維模塊具有柔韌性，對劇烈的溫度波動(dòng)和機(jī)械震動(dòng)有優(yōu)良的抵抗性能，可根據(jù)生產(chǎn)情況快速提溫和冷卻［2］。

（3）纖維模塊的體積密度低比澆注料輕90%到95%，有效減輕了保溫爐側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷，延長了爐子鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。

（4）陶瓷纖維模塊的施工安裝簡便，6面可壓縮安裝靈活度大，可有效縮短后期檢修維護(hù)時(shí)間。

（5）修補(bǔ)完畢后無需烘爐養(yǎng)護(hù)，直接可投入使用，降低了烘爐時(shí)間，節(jié)約了煤氣消耗成本。

（6）材料價(jià)格適中，可大大節(jié)約每次的檢修費(fèi)用。

利用保溫爐停爐期間，技術(shù)人員對兩座保溫爐側(cè)墻耐材進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，現(xiàn)場改進(jìn)安裝后的情況如圖3所示。

3.2 爐體側(cè)墻增設(shè)防撞護(hù)板

為防止吊裝鋼坯期間對兩端側(cè)墻耐材和鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)碰撞損壞情況，根據(jù)保溫爐側(cè)墻尺寸和原鋼結(jié)構(gòu)形式，分別在保溫爐東、西兩側(cè)墻設(shè)計(jì)、加裝了材質(zhì)為1Gr18Ni9Ti的不銹鋼防撞護(hù)板一和二，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 現(xiàn)場改進(jìn)安裝后的情況

圖4 保溫爐側(cè)墻防撞護(hù)板

3.3 定期校驗(yàn)燃燒控制系統(tǒng)中各儀表數(shù)據(jù)，加強(qiáng)操作人員的理論知識(shí)培訓(xùn)

針對保溫爐燃燒控制系統(tǒng)中空、煤氣流量配比失調(diào)而導(dǎo)致燒嘴容易脫火的問題，要求電氣專業(yè)人員每月定期對保溫爐燃燒控制系統(tǒng)中所有的儀表檢測元件進(jìn)行校驗(yàn)標(biāo)定，確保空、煤氣在使用過程中流量、壓力、溫度的準(zhǔn)確性，從而為操作人員的精確調(diào)整提供了有力保障。另外，對保溫爐操作人員實(shí)施集中熱工理論知識(shí)培訓(xùn)，使其掌握了不同燃料熱值、壓力下，燒嘴燃燒時(shí)的不同火焰狀態(tài)的調(diào)整、處理方法，確保了燒嘴的穩(wěn)定燃燒和保溫爐的安全穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行。

3.4 優(yōu)化改進(jìn)保溫爐煤氣主管上的排污管道、閥門

原設(shè)計(jì)中，在保溫爐煤氣主管道的一端上安裝有DN15的排污管道和配套閥門，但在后期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)尤其在冬季，煤氣主管道內(nèi)的積水不能有效排空，給燃燒控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了隱患；為解決該問題，利用保溫爐停爐期間，在煤氣主管道的另一端加裝了一根DN25的排污管道及閥門。改進(jìn)后，效果明顯，管道內(nèi)的積水可以有效排空，防止了管道積水現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)確保了燒嘴前的煤氣壓力，保障了燒嘴的安全穩(wěn)定燃燒。

4 取得效果

（1）保溫爐側(cè)墻耐材優(yōu)化改進(jìn)前后的部分參數(shù)對比見表2。

表2 保溫爐側(cè)墻耐材優(yōu)化改進(jìn)前后的部分參數(shù)對比

從表2可以明顯看到，采用陶瓷纖維模塊后，無論爐體散熱損失還是燃料消耗都大幅度降低；同時(shí)，陶瓷纖維模塊的使用給后期的檢修維護(hù)提供了便利，縮短了該爐的檢修時(shí)間，達(dá)到了改進(jìn)的效果和目的。

（2）保溫坑燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化采用措施后，保溫爐點(diǎn)火后的燒嘴火焰恢復(fù)到了正常的燃燒狀態(tài)（如圖3所示）；燒嘴不再出現(xiàn)脫火現(xiàn)象，處于了完全正常的連續(xù)燃燒狀態(tài)。通過上述工藝優(yōu)化措施的實(shí)施，有效解決了保溫爐側(cè)墻耐材容易斷裂、脫落和燒嘴容易脫火的問題，延長了保溫爐側(cè)墻耐材的使用壽命，降低了爐內(nèi)熱損失，年可節(jié)約了煤氣成本約23萬元；另外，保溫爐工藝優(yōu)化的不斷實(shí)施，也為高特鋼和新品種鋼今后的研發(fā)和生產(chǎn)創(chuàng)造了更優(yōu)越的條件。

5 結(jié)束語

熱工設(shè)備是鋼鐵企業(yè)中的能耗大戶，積極開拓和實(shí)施新的節(jié)能工藝和方法對于鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排工作致關(guān)重要；同時(shí)也是我們熱工人員應(yīng)該長期堅(jiān)持不懈的努力方向。

［1］ 蔣光羲，吳德昭.加熱爐［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1987：87－89.

［2］ 王秉銓.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：233－235.

SAFE OPERATION AND ENERGY SAVING OPTIMIZATION OF THE HEAT PRESERVATION FURNACE

Li Jing Yu Aimin
（Anyang Iron and Steel Stock Co.， Ltd）

The problems that refractory matter fall off，nozzle blow－off and high energy consumption in using process of holding furnace in No.2 steel make factory of Anyang Steel are introduced， by analyze the cause of the problems， take relative optimized measure，finally reached the purpose of safe operation and energy conservation.

holding furnace safe operation energy conservation

聯(lián)系人：李敬，工程師，河南.安陽（455004），安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠技術(shù)質(zhì)量科；

2017—6—10