酒钢二高线加热炉改造实践

常杰伟

（酒钢宏兴钢铁股份有限公司炼轧厂二高线作业区， 甘肃 酒泉 735100）

酒钢二高线加热炉改造实践

常杰伟

（酒钢宏兴钢铁股份有限公司炼轧厂二高线作业区， 甘肃 酒泉 735100）

通过对酒钢二高线加热炉的改造，预期提高加热能力，解决炉墙串火和煤气泄漏的问题，适当降低能耗加深炉压，调整加热温差。为了达到预期目标，主要针对蓄热式烧嘴进行改造，改造燃烧系统时对钢立柱做适当改造和修复，重新铺设炉墙钢板，拆除炉底挡墙，更换耐火材料。检测并修复优化加热炉的燃烧系统的蓄热烧嘴和蓄热体、换向系统的换向阀、换向控制功能，点火烘炉系统和烟气系统。

双蓄热式加热炉 蓄热式烧嘴 换向控制 点火烘炉

酒钢宏兴钢铁股份有限公司（全文简称酒钢）二高线加热炉于2002年建成投产，已经连续服役近15年，是以热装为主的步进梁双蓄热式加热炉，自投产以来，运行状况良好。

随着使用时间的延长，加热炉炉体及有关设备的问题逐步暴露，安全隐患日益增多，已达到了加热炉使用的一代炉龄。加热炉运行的安全风险增大，加热能力偏小，已制约着轧线产品质量的提升和生产顺行，需要尽快进行大修。

1 加热炉现状

1.1 炉型结构

加热炉为平炉顶、双框架滚轮提升的方坯步进梁式加热炉，悬臂辊侧进料侧出料。

加热炉分为一加热段、二加热段、均热段上和均热段下4个段，按照这4个燃烧控制段进行加热，每个均热段间设有隔墙。

1.2 燃烧系统

燃烧系统采用空、煤气蓄热式烧嘴供热，预制烧嘴式蜂窝体蓄热室。全炉配备29个空气蓄热式烧嘴和29个煤气蓄热式烧嘴。另配备13个焦炉煤气常规烧嘴，用于冷炉启动，总燃烧能力1 900 m3/h。

每个供热段配备1个大型二位四通煤气换向阀，1个大型二位四通空气换向阀，用于加热炉分段集中换向。换向阀采用液压驱动。煤气换向阀布置在加热炉北侧靠近车间主通道，空气换向阀布置在加热炉南侧，两阀之间距离18 m。

1.3 主要设备参数

1）助燃风机参数：风量为37 732 m3/h，风压为9 575 Pa；电机功率为160 kW。

2）空气侧排烟风机参数：风量为54 285 m3/h，风压为4 462 Pa；电机功率为132 kW。

3）烟气侧排烟风机参数：风量为67 082 m3/h，风压为5 808 Pa；电机功率为160 kW。

2 改造前存在的问题

1）炉墙、顶以及烧嘴设备与炉墙之间的漏气、漏火现象，加热炉附近环境中CO含量超标。

2）烧嘴布局不合理，供热能力不足。

3）引风机能力不足，炉压偏高。

4）加热质量待提高，加热头尾温差超过30℃，不能满足工艺需要。

3 改造方案

原设计蓄热式烧嘴的供热能力达不到设计参数的要求，有效的炉底强度不算太高，因此重点在蓄热式烧嘴的改造上。

3.1 炉本体设备和设施

1）钢结构。原则上，炉子钢结构不做大的改动，燃烧系统改造时，少数钢立柱需要做适当改造，对已损坏的钢结构进行修复，炉墙钢板重新铺设。

2）炉体耐火材料。加热炉使用性能的好坏与砌体结构的设计、耐火材料的选择和使用密切相关。均热段的炉顶压下及炉底的挡墙对烧嘴布置有一定影响，拟拆除，炉底的挡墙拆除。

炉墙采用可塑料工作层，轻质隔热砖与纤维板（使用温度1 200℃）复合内衬结构，侧墙耐火材料组成见表1。

表1 侧墙耐火材料组成 mm

3.2 燃烧系统

加热炉燃烧换向控制由目前的四段控制改为三段，即均热段、二加热段及一加热段。这样满足了坯料加热温度、温差的要求。

全炉共布置24套（48个蓄热箱）大功率蓄热式烧嘴，取消端墙上的蓄热式烧嘴，蓄热体的总量由目前17.5 m3大幅度增加到约25 m3左右，在引风机能力足够、蓄热体不堵塞的前提下，实际加热能力会有明显提高。

3.2.1 蓄热烧嘴

蓄热式烧嘴（RCB）蓄热式烧嘴是一种通过蓄热球从窑炉烟气中回收热量来预热空气以此达到交替燃烧均匀加热目的的烧嘴。蓄热式烧嘴主要应用于工业燃气加热领域，以低NOx排放，很高的燃烧热效率著称。它是继自身预热式烧嘴后的又一大技术进步。近年来，在英国，西欧，北美，澳洲和日本等地作为节能技术核心广泛传播和示范推广，应用于锻造炉、热处理炉、金属熔化炉和玻璃池窑等。酒钢二高线加热炉的空气和煤气蓄热烧嘴采用半内置蓄热式烧嘴，空气蓄热烧嘴和煤气蓄热烧嘴单体制作，完全分开，烧嘴本体与烧嘴喷口为一体式结构，为确保烧嘴的密封，烧嘴砖部分现场用可塑性材料在炉墙施工时打制成一体[1]。

3.2.2 蓄热体

蓄热体目前广泛用于工业热工设备节能技术方面，使工业热工设备提高效率，降低能耗，提高产量和改善质量，是解决能源与环境问题的重要而有效的手段。蓄热体采用陶瓷蜂窝体，外形尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，材质采用刚玉质材料，保证有较高的耐火度和良好的抗渣性。挡板砖材质采用刚玉质。蓄热体后安装不锈钢格栅，防止蓄热体倒塌。

3.2.3 换向系统

3.2.3.1 换向系统组成

所有控制段均采用分段分侧换向，煤气侧、空气侧采用大型双执行器三通阀。换向阀门全部为气动，以洁净的压缩空气作为动力源，气源压力为0.5MPa。

正常工作时换向周期60 s左右，以时间为控制参数。全炉共采用6套空气三通换向阀和6套煤气三通换向阀。蓄热燃烧器换向周期可调，以时间和排烟温度为控制参数，利用先进的燃烧控制技术，相邻两个温度控制段交错换向。

换向系统采用PLC可编程控制器控制，可完成自动程序换向控制、手动强制换向控制，并设有功能显示、工作状态显示等，使操作者对蓄热燃烧系统的操作和监视十分方便。每套烧嘴均设有烟温显示，各段烟气总管烟温变化由各段烟管上的调节阀调节，设有烟温超温报警及强制换向功能，发出声光报警信号，并显示故障位置及原因，但其他加热段均保持正常工作，充分保证生产操作具有可靠的连续性[2]。

3.2.3.2 换向阀（见图1）

换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀，是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。

图1 换向阀示意图

空气、煤气均采用大型双执行器的二位三通阀，采用气压驱动。二位三通换向阀采用立式双列布置，共三个通道。一侧两通道，一通道为煤气（或空气）入口，另一通道为烟气出口，另一侧通道接至烧嘴蓄热室。煤气（或者空气）通道与烟气通道分别由两个阀板控制，换向阀工作时，一个阀板打开，另一个阀板关闭。换向指令发出后，处于开启的阀板首先关闭（气缸前部接口安装了单向节流阀，保证其平稳和对阀座较小的冲击力），到位后，由其下面的检测开关发出信号，给原关闭的阀板指令，使其动作并打开，到位后给出到位信号，至此换向动作完成。换向阀的特点如下：

1）密封良好，运行可靠。

2）气缸及附件采用进口产品。

3）阀瓣、阀杆采用不锈钢材质制作，连杆与球头为一体式结构。

4）阀瓣与阀座采用双层密封，软密封考虑更换方便。

5）位置信号检测采用行程开关，现场配置接线盒。

6）换向阀便于维护检修，检修口压板螺栓设置成对穿式。

7）换向阀设置观察口。

3.2.3.3 换向控制

换向系统的动作采用PLC控制，并采用计算机终端作人机交换界面，将各个换向阀的运行状态、排烟温度进行实时显示。

换向控制系统主要功能有：

1）定时换向。当换向系统处于自动运行状态时，换向阀以一定的时间间隔完成换向动作。

2）定温换向。当排烟温度过高时，系统将强制换向阀换向，直至排烟温度下降到设定的温度范围内。

3）手动换向。当系统处于手动状态时，可在计算机显示器上对系统中的每个换向阀进行手动换向，便于调试和故障处理。

4）超温报警。

5）动作异常报警。当换向阀阀位异常或长时间动作不到位时，计算机显示器上会出现报警指示灯闪烁并指示故障点所在位置，系统作出相应的应急反应或人工干预。

3.3 点火烘炉系统

加热炉采用焦炉煤气进行点火烘炉，在加热炉端墙上设置4套（150 m3/h）点火烧嘴，利旧，其余的烧嘴全部取消。侧墙更换4套低压涡流点火烧嘴。

大幅度减少点火烧嘴数量，可以减少通过停用的点火烧嘴供入炉内的空气[3]。

3.4 烟气系统

挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。经湿法脱硫后的烟气从吸收塔出来一般在46～55℃左右，含有饱和水汽、残余的 SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其携带的硫酸盐、亚硫酸盐等会结露，如不经过处理直接排放，易形成酸雾，且将影响烟气的抬升高度和扩散。为此湿法FGD系统通常配有1套气-气换热器（GGH）烟气再热装置。气-气换热器是蓄热加热工艺的一种，即常说的GGH。它用未脱硫的热烟气（一般130～150℃）去加热已脱硫的烟气，一般加热到80℃左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐蚀烟道、烟囱内壁，并可提高烟气抬升高度。烟气再热器是湿法脱硫工艺的一项重要设备，由于热端烟气含硫最高、温度高，而冷端烟气温度低、含水率大，故气-气换热器的烟气进出口均需用耐腐蚀材料，如搪玻璃、柯登钢等，传热区一般用搪瓷钢。

经蓄热式烧嘴排出的烟气，分别通过烧嘴前空气和煤气管路流经换向阀，换向阀烟气出口接每段的烟气支管，各段的空烟支管和煤烟支管分别接空烟总管和煤烟总管，经各自的引风机和烟囱排出，2个钢烟囱利旧。

空烟引风机利旧原煤烟引风机。

新增煤烟引风机，型号Y9-38NO16D，配电机Y355L2-6，功率250 kW。通过仔细测算，原设计的引风机风量和风压都偏低，估计很重要的一个原因就是对酒钢的海拔高度考虑不充分，同时实际烟气的密度与一般引风机的设计密度有一定的差别，多方面的因素导致引风机的实际能力没有技术参数描述的高。

4 改造后的效果

改造后加热能力到达了预期的效果，解决了炉墙串火和漏煤气的问题，消除了设备隐患，能耗、炉压、加热温差都达到了预计的要求。

[1] 王占学.塑性加工金属学[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2] 宋海涛，白天平，方旭芳.加热炉的节能改造实践[C]//河北省2010年炼钢—连铸—轧钢生产技术与学术交流会论文集（上），2010.

[3] 武建军，黄飞，郭淑萍.宣钢棒材加热炉节能技术的应用[C]//2006年全国轧钢生产技术会议文集，2006.

（编辑：苗运平）

Reformation Practice of JISCO Second High Speed Wire Furnace

Chang Jiewei
（Second High Speed Wire Operation Area of Rolling Mill,JISCO Hongxing Iron and Steel Co.,Ltd.,Jiuquan Gansu 7351000）

As to the reforming of JISCO second high speed wire furnace,it is expected to increase heating capacity and solve the problems of furnace wall fire and gas leakage,so as to appropriately reduce energy consumption,deepen furnace pressure and adjust heating temperature difference.In order to achieve the desired goal,the regenerative burner is mainly reformed.The steel column is properly modified and repaired when the combustion system is reformed.The steel plate of the furnace wall is relaid,the bottom wall of the furnace is removed,and the refractory material is replaced.A regenerative burner and a regenerator for optimizing the combustion system of a heating furnace are detected and repaired,reversing valve of the reversing system,reversing control function,ignition baking system and flue gas system are also detected and repaired.

double-regenerative heating furnace,regenerative burner,reversing control,ignition furnace

TG155.12

A

1672-1152（2017）04-0078-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.30

2017-04-25

常杰伟（1977—），男，毕业于西安建筑科技大学机械设计与制造专业，大学本科，现就职于酒钢宏兴钢铁股份有限公司炼轧厂二高线作业区，机械设备责任工程师。