安鋼2800mm生產線1#加熱爐大修改造實踐

楊羅羅

摘 要：介紹了安鋼2800mm生產線1#加熱爐大修改造爐子主要參數、燃燒系統的裝備情況、實現的功能指標，及后續遺留需要問題等。

關鍵詞：加熱爐;爐筋管;滑塊;氮氧化物;換熱器

0 前言

安鋼股份有限公司第一煉軋廠中板2800機組1#加熱爐于2005年大修一次，2018年由于設備老化，加熱質量已不能滿足軋制要求，決定對軋鋼生產線現有1#加熱爐進行改造性大修。本次改造立足于原有的基礎和煙囪，主要對燃燒系統進行較大范圍的改造，確保NOX滿足地方環保要求，同時保證加熱能力得到進一步提升。

1加熱爐改造總體技術決策

在舊加熱爐基礎上改造，有效長30000m、內寬5800m、上下加熱、空/煤氣雙預熱，常規燃燒。加熱爐采用三段爐溫制度。改造后加熱爐適當提高加熱能力，以滿足增加產能的要求。將加熱段原頂部平焰燒嘴改為上部側燒嘴（低氮氧化物燒嘴），均熱段爐頂保持平焰燒嘴型式，用以保證板坯溫度的均勻性。

1.1溫度制度與供熱制度

根據加熱爐出鋼溫度為1100～1150℃的要求，本加熱爐采用二段爐溫控制及供熱制度，即均熱段、加熱段、預熱段;均熱段的爐溫控制在1200～1280℃，加熱段爐溫控制在1200～1280℃。

1.2燃燒技術

為了響應當前國家環保政策規定，降低煙氣排放NOx量，本次加熱爐改造大部分采用低氮氧化物無焰燒嘴，煙氣排放NOx濃度≤150mg/Nm3。

1.3加熱爐爐型

加熱段采用安裝在爐體兩側墻上的低氮氧化物燒嘴的常規燃燒方式，助燃空氣和混合煤氣進行預熱。加熱爐排煙為預熱段上排煙方式，換熱器設置于預熱段爐頂上。所有煙氣都經由上排煙通道，通過空氣換熱器、煤氣換熱器降溫，通過煙囪自然排煙。

1.4布料方式和爐底水管

加熱爐的布料采用雙排布料方式。爐內布置4根縱水管支撐和輸送鋼坯，縱水管上設置有耐熱鋼滑軌。爐底管采用耐熱鋼滑塊做鋼坯直接支撐裝置。

1.5 爐筋管冷卻系統

加熱爐爐內支撐水管采用自然循環汽化冷卻方式冷卻。

1.6技術經濟指標

1）加熱能力： 90t /h（冷坯），100t/h（50%熱坯）。

2）氧化燒損：<0.8%。

3）單位燃耗：<1.58GJ/t（冷坯）。

4）爐型：空、煤氣雙預熱推鋼式加熱爐。

5）燃料：高、焦混合煤氣，Q低=1800～2600 kcal/m3。

6）出鋼溫度：1100～1150℃。

7）空氣預熱溫度：≥450℃;煤氣預熱溫度：200～250℃。

2加熱爐本體結構

加熱爐分三段，預熱段長12860mm，加熱段長9276mm，均熱段長7864mm。加熱爐采用空、煤氣雙預熱，常規燃燒方式。

2.1爐體鋼結構

爐側墻采用立柱支撐，立柱采用雙槽鋼或工字鋼結構。

2.2平臺、梯子和欄桿

在爐子周圍和爐頂的各操作、檢修區域，根據需要設有操作、檢修平臺。

2.4爐底管及耐熱滑塊

加熱爐內設置了4根縱水管和9根橫水管。爐底水管采用厚壁無縫鋼管制造，鋼管材質20鋼。爐筋管初選規格：縱水管規格為Φ140×20mm。4根縱水管上焊接耐熱滑塊，加熱段、均熱段采用ZG40Cr28Ni48W[2]材質，高度90mm。

2.5 加熱爐砌筑

加熱爐爐墻、爐頂采用整體復合砌體結構。加熱爐砌筑的設計考慮了各結合面的密封和隔熱，以確保加熱爐在使用中的嚴密性、安全性以及最小的散熱損失，保證爐子的壽命和熱效率。高溫段爐膛內壁噴涂高溫節能涂層[1]。

3加熱爐燃燒系統

加熱爐燃燒系統的配置考慮提高爐氣和砌體對爐內鋼坯的傳熱效率，保證爐寬方向爐氣溫度的均勻性，還考慮爐窯煙氣排放的環保要求。側部燒嘴選用低氮氧化物排放燒嘴。

3.1供熱能力配置

燃燒系統供熱能力的確定和各段供熱能力分配，綜合考慮了各種工藝生產要求，調節靈活，升溫快捷，爐溫均勻，節約能源，并為加熱爐強化加熱、提高產量預留可能性。

3.2 燒嘴

燃燒器的選型和能力配置對加熱爐使用性能、加熱能力調節和氮氧化物有很大關系。側向燒嘴全部低氮氧化物燒嘴，頂部燒嘴選用平焰燒嘴。

3.3 空氣管道系統

從助燃空氣鼓風機出來的空氣總管接入到換熱器，再分4個分管分別進入到4個供熱控制段，空氣經總管、換熱器、自動調節閥、手動蝶閥送到各燒嘴，進入爐膛。

3.4 煤氣管道系統

煤氣管道總管接點設置廠房頂部煤氣總管道出口，接點之后設置電動蝶閥、盲板閥、快速切斷閥、壓力調節閥、手動蝶閥等。

煤氣總管到加熱爐區按4個供熱段單獨對各供熱段進行流量測量與調節。各供熱段煤氣分管設流量孔板、自動調節閥，測量和調節本段的煤氣供給量。

3.5 吹掃放散系統（氮氣管道系統

煤氣系統切斷后和冷爐點火前，為確保安全，煤氣管道內必須用N2進行吹掃放散。

當爐子長時間停爐后再點火前，應先對煤氣管道進行吹掃。手動打開放散閥，再打開N2閥對管道進行吹掃。管道吹掃是否符合要求，可通過取樣閥取樣分析，檢驗合格后方可點火使用。

3.6 排煙系統

加熱爐煙氣通過85米高煙囪自然排煙。

煙氣經預熱段上腔體進入爐頂換熱器通道，經空氣換熱器、煤氣換熱器兩級冷卻后，通過煙氣總管進入地下煙道，通過煙道閘板調節后，進入廠房外煙囪底部，排入大氣。

在換熱器前設置摻冷風風機，防止進入換熱器的煙氣溫度過高，保護換熱器。

3.7 換熱器

換熱器由空氣預熱器和煤氣預熱器組合而成，3套并列。空氣預熱器帶插入件，煤氣預熱器不帶插入件;換熱器安裝形式為懸掛式。煙氣入口溫度：800℃，煙氣出口溫度：350～400℃。

3.8汽化冷卻系統

爐內支撐梁采用汽化冷卻方式冷卻。汽化冷卻補充使用軟水，水質好，延長了水管壽命。

3.9儀表自動化控制系統

自動化儀表控制系統裝備水平是以滿足加熱爐的安全運行和操作要求為指導思想，做到技術先進、實用，運行可靠，操作方便。儀表控制系統采用基礎級計算機控制系統實現加熱爐的自動燃燒控制。

4 遺留問題

由于當時為考慮配置熱值儀，自動燃燒控制依靠模型根據爐溫變化和爐后的殘氧自動計算空燃比，投用后，經常在均熱段出現冒火的情況，后續考慮增加熱值儀，通過熱值計算優化空燃比配置。

5結束語

爐子經過3個月改造投用后，運行穩定，加熱質量良好，同樣的煤氣配比情況下，加熱爐溫度明顯高于2、3#爐30-50℃，氧化燒損明顯低于2.3#爐，同時NOx指標基本控制在120mg/m3以下。實現了加熱爐改造的目的。

參考文獻：

[1] 王秉銓.工業爐設計手冊[M].北京：機械工 業出版社.1996.

[2] 林景龍.加熱爐耐熱墊塊的設計及施工[J].軋 鋼，2014，31（5）：78-80