高炉煤气品质及压力对蓄热式推钢炉运行的重要性

洪云川 韩洪涛 许桂宝

摘 要：文章介绍了高炉煤气品质及压力在蓄热式推钢炉中的重要性，以及高炉煤气品质及压力会影响加热炉的哪些方面。

关键词：高炉煤气；推钢炉；蓄热式

1 前言

蓄热式加热炉是利用蓄热式燃烧技术，实现高温低氧燃烧的加热炉，它具有高效余热回收、高温预热空、煤气及低NOx排放等优点。在蓄热式燃烧系统中煤气是非常重要的一个组成部分，煤气品质的优劣以及压力的稳定性对加热炉的正常生产有着至关重要的作用。

2 工程概况

我公司对某钢厂推钢炉进行改造，将原用高焦混合煤气常规燃烧的推钢式加热炉改为燃高炉煤气的双蓄热推钢式加热炉。改造后的加热炉基本参数见表1。

表1

该加热炉经过改造投产后正常运行5个月停炉时发现炉内氧化铁皮量较大，蓄热式烧嘴内的蜂窝体孔洞有被熔融物堵塞的现象，同时炉压波动较大。经过多次更换蜂窝体以及加强空燃比控制调节等手段都没有很好的改善炉况，后经技术人员在现场跟踪加热炉生产一段时间发现该加热炉煤气总管压力波动非常大，煤气管网没有净化措施，从高炉出来后直接进入用户使用。针对该加热炉较有代表性的正常生产一小时进行记录发现：加热炉煤气压力最低值为3500pa，最高值为12500pa，煤气压力波动在这个范围内很频繁。炉膛压力最低的时候为-80pa，最高的时候已经超出了元件检测的最大范围。这两个指标在短短的一个小时内就如此频繁波动，而且波动幅度非常巨大。

3 原因分析

针对以上现象，分析煤气品质及压力波动对推钢式加热炉有以下影响：

①对钢坯氧化烧损的影响

煤气压力频繁波动，会导致各段加热炉调节阀为了满足预设的空燃比而频繁调节，同时调节阀的开合有个时间滞后性，在频繁波动的煤气压力下很难保证能将空燃比按照设计值进行控制，当空气量大于煤气需要时，炉内会有多余的高温空气存在，钢坯表面与这些富余的空气接触会发生氧化，长时间有富余空气存在于炉内时，炉内的钢坯氧化铁皮会急剧增多。

推钢式加热炉每次推钢机都会推动整炉钢在炉内向出料侧前进，钢坯在炉底水管上的震动大表面的氧化铁皮在震动的过程中会剥落，钢坯新的表层会和富余的空气接触形成新的氧化，多次恶性循环会导致炉内的氧化铁皮剧增。

②对自动控制的影响

自动控制是加热炉的重要组成部分，控制精确的前提是检测元件返回PLC的检测信号必须准确。煤气压力波动过大过于频繁，有时候甚至超出了测压元件量程最高限，这样测到的数据准确性就不可靠。同时由于煤气压力波动频繁，整个控制系统在调整这个不稳定的系统时每一步动作都有滞后性，调节阀的频繁动作阀体就会产生疲劳运行导致阀杆、执行机构的使用寿命减短。整个燃烧系统的稳定性难以保证，加热炉的空燃比就难以实现，生产过程中还是依赖于工人的操作经验在手动控制调节阀，自动控制失去了应有的作用。

③对蓄热式烧嘴的影响

蓄热式烧嘴最重要的就是烧嘴的蓄热能力，本次改造采用的是莫来石材质的蜂窝体，采用六角形小孔径。该蓄热体的孔径小，蓄热能力高[1]。由于煤气品质差，含灰量大，新蜂窝体在前期运行时没问题，运行时间长了，小孔洞就会出现堵塞的现象，同时由于炉内的氧化铁皮量大，在烧嘴换向的时候往烧嘴内部倒吸高温烟气的同时也会将氧化铁皮带入烧嘴内部，高温蓄热体会把氧化铁皮再次熔融并且粘在蜂窝体的内部，当再次换向时，低温空、煤气就会将蓄热体的热量带走，同时也将熔融在蓄热体上的氧化铁皮冷却凝固在蓄热体上。重复以上的过程，蓄熱体在运行一段时间就会出现堵塞，蓄热能力差等情况，导致蓄热体寿命短，更换蓄热体频繁，人工及材料费用都大。

④对炉膛压力的影响

炉膛压力是加热炉的一个重要参数，炉墙两侧烧嘴频繁换向，炉内气流不断变化，炉膛压力是判断炉内气氛是否运行流畅的重要指标。煤气压力波动大会导致烧嘴前的煤气压力忽大忽小[2]，压力大时（12000Pa）炉内产生烟气多，但是在煤烟侧引风机的吸风量不变的情况下，炉内烟气被带走的量就相对少，留在炉膛内的烟气无法顺畅的排出就必然导致炉压偏高；相反，煤气压力小时（3500Pa） 炉内产生烟气就少，在同等煤气侧引风机吸风量的情况下，炉内烟气被带走的量就相对多，留在炉膛内的烟气少，炉压偏低。不稳定的煤气压力会导致炉压不稳定从而影响钢坯的加热质量。

⑤对炉内耐材的影响

煤气品质差煤气中的高炉灰会进入炉膛，冲刷炉内耐火材料[3]。煤气压力波动大，蓄热式炉又频繁换向，高温气流冲刷炉内耐材，冲刷的气流忽大忽小。炉内耐材长时间处于这种不稳定的炉况下，会有局部开裂隐患存在。

4 结束语

该钢厂在得知以上情况后对加热炉煤气管网进行改造，煤气总管上增设了煤气管网稳压阀，很大程度上改善了加热炉的煤气品质及压力稳定性，煤气压力达到了该加热炉的设计要求。改造后，目前该加热炉出现的以上问题均已得到很好的解决。

参考文献

[1]骆志平.加热炉蜂窝体蓄热能力下降原因分析[M].湖北：鄂钢科技，2010.4.

[2]钢铁厂工业炉设计参考资料编写组.钢铁厂工业炉设计参考资料[M].北京：冶金工业出版社，1979.

[3]武文斐.冶金加热炉设计与实例[M].北京：化学工业出版社，2008.

作者简介：洪云川，男（1983-），毕业于东北大学，本科学历，工程师，主要从事冶金工业炉窑的设计与研究。

韩洪涛，男（1979-），毕业于东北大学，本科学历，高级工程师，主要从事冶金工业炉窑的设计与研究。

许桂宝，男（1980-），毕业于安徽工业大学，本科学历，工程师，主要从事冶金工业炉窑的现场管理及技术指导。