加熱爐控溫技術影響因素分析及改進

趙明博 胡江寧

東北特殊鋼集團股份有限公司大連基地第二軋鋼廠 遼寧大連 116000

1 加熱爐的控制現狀

加熱爐燃燒系統的特點體現在強耦合性和滯后性兩個方面，加之參數之間存在互相干擾的情況，且燃燒系統還會受到外界因素的影響，從而導致加熱爐的燃燒效率并不理想。現階段軋鋼廠加熱爐采用的控制系統，一般都是以人為手動的方式對空煤配比系數進行設定，如果運行工況出現變化，那么很難保證控制系統的響應及時有效，偶爾會出現加熱爐尾冒黑煙的現象，不但影響燃燒效率，還會增大能耗。為有效解決這一問題，軋鋼廠可對自動化控制系統進行應用[1]。

2 存在問題及影響因素分析

2.1 爐膛溫度場的均勻性

溫度場的不均勻性主要是由6點原因造成的。

2.1.1 各區溫升速率差異較大

有的區在執行工藝后很快就能達到期望爐氣溫度，而有的區卻要延遲一段時間。

2.1.2 燒嘴燃燒不穩定

對于性能要求較高的產品，燒嘴頻繁熄火會使加熱時長超出允許值，嚴重影響產品的質量，造成很大損失。

2.1.3 加熱爐長久失修

爐體因長期使用未進行維護和大修檢查，部分爐體和內腔密封巖棉燒損嚴重，再加上長期的熱脹冷縮及銹蝕等因素，造成靠近燒嘴燃燒口前端的內腔爐壁透火，局部溫度過高；內部軌道立柱底部、爐體熱漲接縫處及爐門邊框銜接處透風，溫度降低較快。

2.1.4 爐壓控制不當

設計時，工程師只是通過爐氣和鑄錠溫度來控制加熱爐整個加熱工藝過程，未考慮到爐壓變化對加熱系統和產品性能質量的影響，所以未安裝爐壓表，致使加熱爐加熱工藝控制系統存在缺陷，爐壓運行情況處于不可控狀態，爐壓與排煙蝶閥的關系也無法控制。

2.2 燃燒爐熱效率

除以上幾個因素外，加熱爐的熱效率也同樣影響產品的性能質量、溫度場分布和能源消耗。影響熱效率的主要因素是排煙溫度控制、爐膛溫度控制和煙氣氧含量控制。具體分析如下。

2.2.1 排煙溫度控制

排煙熱損失是加熱爐的主要熱損失之一，主要取決于排煙溫度和排煙容積。排煙溫度高，煙氣帶走的熱量多，熱損失就會增大，熱效率降低，燃料消耗相應增大。

2.2.2 爐膛溫度控制

爐膛溫度是加熱爐的重要工藝操作指標，也是保證加熱爐長期安全運行的指標之一。該溫度是指煙氣離開燃燒室的溫度，代表爐膛內的煙氣溫度。依靠安裝在爐膛內的多點熱電偶，測量并控制爐膛溫度。

2.2.3 煙氣氧含量控制

煙氣氧含量的高低直接影響到加熱爐的熱效率及安全平穩的運行。當煙氣氧含量高時，熱效率降低，使得鑄錠表面易被氧化，從而影響產品質量性能；當煙氣氧含量低時，易造成不完全燃燒。

3 加熱爐控溫技術的改進措施

3.1 安裝余熱回收裝置

加熱爐在燃燒之后常常會有大量煙氣，煙氣也會帶走一定的余熱，一旦排放到空氣中，就會損失燃料的熱能，并污染空氣。為提高加熱效率，有必要對煙氣中的余熱進行回收利用。在加熱爐增加余熱回收裝置是將燃燒的氣體經該導熱筒加熱后進入燒火間，使空氣和燃料通過余熱對其進行預熱，以此改善優化加熱爐的燃燒條件，減少排煙熱損失，降低加熱爐的排煙溫度，從而增強燃燒效果，減少燃料的浪費，提高加熱爐系統效率[2]。

3.2 針對燃燒器調風板開度偏大或偏小

燃燒器調風板開度是通過觀察爐膛、火焰、排煙顏色等因素來控制的。如果火焰狹長無力，且火焰呈黃色、排煙顏色發濃，則可證明空氣的含量不足，表示燃料沒有充分燃燒，此時需調大閥門，增加空氣的進氣量；如果火焰較短，火焰顏色發紫，則可證明空氣的進氣量過高，應適當調小閥門，減少空氣的進氣量。總之就要將燃料和空氣的進氣量調到比較合理的配比，使得燃料得到充分的燃燒，達到提高加熱爐熱效率的目的。

3.3 優化材料

經調查發現，部分企業在進行燃料選擇的時候經常會在常減壓裝置當中使用催化油漿，但在催化油漿當中包含很多的裂化催化劑顆粒，在其進行燃燒之后會產生較多的固體顆粒殘留，停留在加熱爐爐膛以及其爐管的表面，同時更多的固體顆粒會進到空氣預熱器當中。使用清灰劑固然會產生一些效果，但卻無法對空氣預熱器當中的清理工作發揮更多的實效，再加上一些單位使用蒸汽吹灰系統，導致空氣預熱器當中的固體顆粒形成硬垢，對翅片進行堵塞難以清理，使空氣預熱器在進行排煙的時候會急速升溫。針對以上情況，應采用切除空氣預熱器低溫段的方法進行處理，接著通過使用高壓消防水來進行沖洗再行使用。同時為降低催化油漿的使用危害，可選用催化柴油，對余熱回收系統的清洗工作進行最大程度上的簡化。

3.4 加強煙氣余熱回收

通常，常減壓裝置的余熱回收系統的組成會主要分為高溫段和低溫段的兩部分空氣預熱器，在高溫段部分主要使用工質高效傳熱元件，在低溫段部分主要使用雙向板翅空氣預熱器。為能對露點腐蝕的現象進行有效緩解，同時減輕翅片堵塞的情況，應當對排煙溫度進行控制，使其保持在130℃，并在燃料油的選用方面使用催化柴油，使低溫段空氣預熱器的使用一直保持在正常狀態。

余熱回收系統在實際的運行過程當中會對加熱爐的能耗進行有效降低，但在煙氣露點腐蝕的情況之下會對這種能耗降低的情況進行一些限制，在這種情況之下排煙溫度會保持在130℃左右，這種現象會使低溫熱浪費。在煉油技術得到不斷發展的情況之下，余熱回收系統當中逐漸使用到了冷凝技術來對低溫熱進行回收，通過對煙氣當中的水蒸氣的氣化潛熱進行回收，來達到提高加熱爐熱效率的目的[3]。

4 結語

通過減少加熱爐熱損失，合理優化控制排煙溫度、爐膛溫度、煙氣含氧量，做好爐體密封、燃燒器的操作與維護等措施來提高加熱爐熱效率，使各項運行參數指標趨向良好。