原標題：步進式加熱爐節能技術的應用

         在冶金行業中，軋鋼加熱爐是軋制生產線主要的耗能設備之一。合理利用加熱爐節能技術，提高燃料利用率，降低能源消耗，減少鋼坯氧化燒損，提高加熱質量，具有非常重要的意義。

         由北京神霧承建的萊鋼棒材廠型鋼車間加熱爐于2009年6月投入使用，設計加熱能力120t/h，該加熱爐為側進側出步進梁式連續加熱爐，坯料為[(150×150)mm～(160×160)mm]×(9000～10000)mm，燃料為高焦混合煤氣，采用多項節能技術，達到節能目的。

         1、步進式加熱爐節能技術

         1.1  空氣蓄熱式燃燒技術

         加熱爐采用空氣蓄熱和煤氣換熱綜合燃燒技術，煤氣經過麻花插件管式換熱器預熱，煤氣預熱溫度350℃空氣采用蓄熱式燃燒技術，把20℃的助燃空氣預熱到850-900高溫，達到煙氣余熱的極限回收，提高燃燒介質物理熱，從而降低燃料消耗，提高加熱爐熱效率30%，是節能、環保的新技術。

         采用蓄熱式燃燒技術，爐內火焰流動與傳統加熱爐比有很大的區別，廢氣橫向流動，燒嘴成對工作，燒嘴布置于加熱爐兩側，其中一側燒嘴工作時另一側燒嘴排煙蓄熱。一側燒嘴噴出的火焰被對側燒嘴吸引，這相當于加長了火焰長度，因此加熱爐寬度方向的溫度較傳統加熱爐均勻。

         采用蓄熱式燃燒技術后，加熱溫度均勻，鋼坯加熱質量好，不發生粘爐事故煤氣、空氣蓄熱后，采用低氧擴散燃燒技術，形成與傳統火焰迥然不同的新型火焰型，爐內燃燒氣氛較好，鋼坯升溫較快，鋼坯氧化燒損可減少0.3%-0.5%。

         1.2  燃燒裝罝和燃燒方式

         棒材廠型鋼車間加熱爐采用空氣單蓄熱上下組合式燒嘴，共計52個單蓄熱燒嘴單蓄熱組合式燒嘴，每段燒嘴可以單獨調節，蓄熱式燒嘴成對工作，二者交替變換燃燒和排煙工作狀態，燒嘴內的蓄熱體相應變換放熱和吸熱狀態成對的燒嘴分設于爐膛的A側和B側，當A側燒嘴燃燒時，空氣流經積蓄了熱量的蓄熱體而被加熱，與此同時，B側燒嘴排煙，煙氣熱量被蓄熱體吸收進行蓄熱如此周而復始，通過蓄熱體這一媒介，出爐煙氣的余熱被轉換成空氣的物理熱，而得到回收利用，見圖1。

         蓄熱式燒嘴的空氣噴口和煤氣噴口為上下組合，燒嘴安裝在爐膛上部時，空氣噴口在上，煤氣噴口在下，空、煤氣流上下斜交混合，燒嘴安裝在爐膛下部時則反之，是煤氣噴口在上，空氣噴口在下，也就是靠近坯料上表面和下表面的都是煤氣流。空、煤氣混合燃燒有一個短暫的過程，在這個過程中，與坯料表面接觸的氣氛是還原性或微還原性的，坯料氧化較緩慢，氧化燒損減少0.45%，這是組合式蓄熱式燒嘴的明顯特性。上下組合式燒嘴結構見圖2。

         通過蓄熱式燒嘴，煙氣排出溫度可降到150℃以下，空氣可預熱到850 ℃以上，熱回收率達到85%以上，溫度效率達到90%以上。這樣不僅可以節約大量能源，向大氣排放的煙氣量也大幅下降，有很好的環保效果。

         1.3  高熱值煤氣換熱式燃燒技術

         由于棒材廠加熱爐采用混合煤氣做燃料，燃料熱值10450kJ/m3以上，該燃料熱值較高，若煤氣也采用蓄熱式，這樣空氣和煤氣的溫度都在10000℃，燃燒產物的理論燃燒溫度很高，在以往的工程項目中高熱值煤氣采用蓄熱式燃燒存在運行不十分穩定，且不適合優特鋼的低溫入爐要求。根據實際情況，為了更好地降低燃料消耗，適應優特鋼低溫入爐、緩慢加熱的要求，對煤氣采用常規預熱，煤氣預熱溫度350 ℃。

         1.4  變頻調速技術的應用

         變頻調速技術是通過改變電動機定子電源頻率來改變電動機轉速，相應地改變風機的轉速和工況，使其工況適應加熱爐運行的變化，采用變頻調速技術的節電效果明顯。由于軸功率P與轉速n的立方成正比，即功率與轉速n成3次方的關系下降，轉速降低后運行風機降耗作用明顯。鼓風機與引風機采用變頻調速技術，控制電機轉速在額定值的65%左右，在滿足加熱爐供風、排煙條件下調節電機轉數，節電率可達30%，節電經濟效益顯著。

         1.5  爐墻結構及材料

         爐墻熱損失包括散熱損失和蓄熱損失兩項，爐墻熱損失按式：

         通過以上爐墻熱損失的計算與選型，棒材廠加熱爐采用性能良好的耐火澆注料進行整體澆注爐墻，采用復合絕熱層結構完善爐體絕熱。復合爐墻分為4層，工作層的低水泥澆注料具有良好的耐高溫性能，尤其是加熱段爐墻，使得爐襯整體壽命得到很大提高。次工作層的輕質磚一方面具有良好的高溫隔熱性能，另一方面起到了錨固磚托架的作用，避免澆注料振搗中錨固磚懸臂受力。外層的耐火纖維板和耐火纖維毯制品具有突出的隔熱效果，由于材料的比熱容小，熱導率低，所以爐襯的蓄熱絕少，促使爐子升溫速度快，提高了燃燒效率。爐體表面溫度見表1。

         1.6穩定爐內壓力

         控制爐內壓力不僅與節約燃料有關，而且能通過控制爐內壓力分布，達到強化爐氣循環和均勻爐溫的作用。爐內壓力過高時，高溫煙氣將逸出爐外，造成熱損失。爐內壓力過低時，爐口及不嚴密處吸入冷空氣，導致離爐煙氣帶走的熱損失增加。爐內壓力與吸入空氣及逸出煙氣熱損失的關系見圖3。

         爐內壓力過高過低都將導致熱損失增加，為了減少上述熱損失，采取控制技術方式達到適時調整煙道閘板開度，以保持在正常爐內壓力值。

         1.7汽化冷卻技術的應用

         步進式加熱爐采用強制汽化冷卻技術，等質量的飽和水蒸氣，壓力越高，汽化潛熱越大，帶走的熱量越多，見表2。可實現省能、省電、省水。能夠將回收的熱量有效地予以利用，減少被加熱鋼坯上的黑印，延長爐內冷卻構件的壽命，使加熱爐運行更加安全可靠。

         步進梁式加熱爐強制汽化冷卻系統是由軟水處理系統、給水泵、汽包、循環泵、柔性組件等設備組成。冷卻工藝流程為：軟水-軟水箱-軟水泵-除氧器-給水泵-汽包-下降管-熱力循環泵-分配聯箱- (固定梁)-進口步進裝置-活動梁-出口步進裝置- 上升管-汽包-蒸汽分離送入廠區網管。

         循環水進入每組固定梁、活動梁時，采用自動控制進行水量調節，使水量根據每組熱負荷的大小得到合理分配。汽水混合物回到汽包后，進行汽水分離，蒸汽貯存于汽包上部，并按外供葙要的參數將蒸汽送到用戶，水則貯存于汽包下部，與補充水一起參加再循環。

         加熱的鋼坯與水冷卻梁接觸處，由于采用強制汽化冷卻技術，使水梁冷卻溫度較傳統水冷卻升高， 改善鋼坯加熱質量，減少因“黑印”而造成成材率降低的因素，成材率提高0.5%。提高循環水循環倍率，減少設備安裝空間。

         2、技術水平及經濟效果

         棒材廠加熱爐經5個月的生產運行，已達到設計產能，且各項經濟技術指標均達到國家先進水平。依據生產運行統計結果分析，步進梁式加熱爐的煤氣消耗為1.1GJ/t鋼，綜合能耗降低5 kg/t鋼，成材率提高0.5%，排放物明顯減少，同時延長了步進梁式加熱爐冷卻構件的使用壽命，減少了停產檢修時間，提高了作業率。

         3、結語

         棒材廠型鋼車間步進梁式加熱爐在設計過程中采用了多項節能技術，特別是空氣單蓄熱與煤氣預熱綜合應用技術、強制汽化冷卻技術成功應用于線材生產線加熱爐，經生產實踐檢驗證明，節能減排效果明顯，值得推廣。