罩式退火爐加熱罩燒嘴進風裝置改造

代永貴，潘禮雙，張 亮

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002）

加熱罩作為全氫罩式退火爐的關鍵設備，其性能直接影響整個退火工藝過程，而加熱罩的加熱能力最終由燒嘴決定。二冷軋退火爐加熱罩，其燒嘴點火電極使用一段時間之后，極易被水汽以及硫化物腐蝕影響其正常的檢測火焰與點火性能，燒嘴常有點不著火或點著時間不長又熄滅現象，備件損壞程度較大，也導致爐臺生產加熱延時準點率低。此外，加熱罩燃燒尾氣成分中所含CO含量超標嚴重，極容易導致煙管發生爆燃事故，給機組的穩定正常生產帶來隱患。針對此問題，項目攻關改造刻不容緩[1]。

1 燃燒尾氣超標原因分析與解決方案

（1）有可能加熱罩的空煤比配比不合理，于是對其進行重新校核，以此優化燃燒參數。根據流量孔板測量壓差計算空氣、煤氣流量。即：

式中： Q—氣體流量；ΔP—壓差； F—孔板系數， 孔板系數F 是固定的數值，煤氣孔板系數F = 179.845，空氣孔板系數F =413. 671。

燒嘴的調試首先主要為確定煤氣的流量，通過調試空氣、煤氣管路上的電磁閥的開度來控制流量的大小，從而保證殘氧含量在最佳值。通過比對燒嘴技術參數計算及現場實際測定值，結合利用煙氣分析儀，調節時不斷的縮小煤氣壓差，降低煤氣輸入壓力，空氣閥門管路在已開度開至最大狀態下時，燃燒尾氣成分中CO含量也仍是超標，導致加熱罩煙氣殘氧量幾乎為0，CO殘余量接近2000ppm。

從煙氣分析儀中檢測到的數據，我們可通過煙氣組成分析按下式求出過剩空氣系數。

燃氣燃料燃燒時：

式中 O2，N2——干煙氣中各組分的體積分數；

RO2——干煙氣中CO2，SO2的體積分數之和。

通過檢測到的數值和上式計算，得出結論：二區加熱罩過剩空氣系數均約為0.6，正常燃氣燃燒過剩空氣系數α的合理范圍為1.05～1.15之間，可判斷二區加熱罩燃燒狀況為空氣流量不足，導致燃燒不充分尾氣成分CO含量超標。

（2）為此，我們對二區加熱罩進風裝置進行分析，加熱罩12個燒嘴燃燒所需的空氣均通過一臺 參數為6800Pa/2450Nm3/h/7.5KW/2900r/min的恒壓助燃風機，將外界空氣輸送進入空氣環箱，再進入換熱器，空氣通過預熱之后送達到各個燒嘴燃燒。在助燃風機出風口端與進入空氣環箱這段管路上安裝有一個閥門，在確保閥門全開的狀態下檢測空氣量仍為不足，我們通過計算判斷出，該閥門安裝部位的變徑管道導致空氣流量嚴重受損，管道經過變徑之后，直接縮減了約35%的空氣流量，使得進入環箱的空氣流量減小。再者，該段管路為外徑219的管道，管道內徑稍微偏小，加之臨時緩沖空氣的環箱通過計算其體積僅為2.7m3，當燒嘴燃燒時空氣進入燒嘴，進風與實際需求會暫時性出現一個不平衡，因此這些也是導致縮減空氣流量的一方面因素。

（3）解決措施：取消助燃風機出口端進入空氣環箱這段空氣管路上的閥門，將此段外徑為219mm的管道切除，改用外徑為273mm的管道連接，圖1所示。

圖1 助燃風機改造前后

將緩沖空氣的空氣環箱底部切割開，加焊圓弧板，使之加高100mm，以此加大其緩存空氣的儲氣能力，使得整個罩體空氣進出平衡補給。

2 燒嘴點火不穩定原因分析與解決方案

2.1 原因分析

罩式退火爐目前使用的是焦爐煤氣，含有較多的灰塵、水蒸氣等雜質，焦爐煤氣燃燒時會產生硫化物，冷卻后硫化物與水蒸汽對燒嘴電極產生極大的腐蝕，使燒嘴點火不穩定，準點率下降，備件消耗隨之加大，此問題長期影響退火生產。

為提高點火電極的點火穩定性能與使用壽命。

2.2 解決措施

圖2 改進優化點火電極結構

①改進優化點火電極結構形式，重新設計其結構，在電極安裝頭部位置開孔，以便能連接空氣管，使得可以通過向電極持續通入空氣，吹掃內部殘留水汽，讓其保持干燥，避免硫化物在電極上產生集聚。②通過不銹鋼管（φ10mmx1.0mm）從加熱罩空氣環箱中取出空氣，空氣環箱內的空氣干燥，溫度適宜。③將空氣導流到燒嘴電極上方，在不銹鋼管路上安裝一個雙卡套球閥(φ10)，可自由調節進入燒嘴電極空氣量大小。④經雙卡套球閥出口后通過三通接頭分成兩路分別將空氣引入燒嘴兩根電極頭部。

3 結論

經過上述改進措施實施之后，加熱罩燃燒所需空氣流量充足，有剩余，過剩空氣系數在1.1左右，燃燒尾氣成分中CO含量能控制能到0ppm，保證了燃料的充分燃燒。另外，加熱罩空氣通過電極頭部往電極內吹入空氣，燒嘴加熱點火時可做為燃燒空氣補充，未點火時空氣吹掃可使電極一直保持干燥。防止了加熱罩爐膛內煤氣燃燒加熱時產生的硫化物、水份冷卻后在電極上凝結，造成電極腐蝕損壞，使電極無法點火或收不到點火信號又自動熄滅，點火不穩定現象。該項攻關改進措施，充分提高了機組設備的安全穩定運行，提高了機組加熱罩的加熱穩定性能，為全廠的穩產高產提供了有力保障。