轧钢加热炉综合节能技术分析

葛文明 张辉

摘 要：近年来，节能环保成为社会热点话题，钢铁行业为适宜新时代节能环保的发展要求，可在轧钢加热炉工作中充分应用现代节能技术，减少能源损耗与环境污染。鉴于此，本文从轧钢加热炉结构与装置水平出发，探讨于之相适应的现代化技能技术，旨在为现代钢铁行业的节能降耗提供理论参考。

关键词：轧钢加热炉 结构形式 节能技术

伴随着科技的飞速前行，轧钢自动化生产企业越来越多，轧钢加热炉的应用愈发深入，但轧钢加热炉自动化系统仍旧囿于预留系统，因此在应用中能耗较高，其能耗占比在70%左右，能耗较大。十九大报告中提出要建设美丽中国，推进绿色发展，推进资源全面节约和循环利用。同时，钢铁行业要想长久立足于激烈的市场竞争中，必须节能降本，因此，在轧钢加热炉作业中推行节能技术是时代发展所趋，是行业发展所需。为此，应针对轧钢加热炉自身特点，找寻与之相契合的节能技术，减少加热炉能耗，提高其节能运行效率。

1加热炉概述

1.1轧钢加热炉设计原则。轧钢加热炉在设计上应立足于企业自身条件，结合实际需求，主要包括企业投资计划、需要加热的钢种或规格、使用燃料的种类、加热炉作业量、炉子产量、加热的温度、产生的能耗等，要保证轧钢加热炉的有效运行，必须明确上述要素，继而确定加热炉结构.

1.2 轧钢加热炉结构。在加热炉结构形式的确定上，从燃气种类上看，如果企业使用低热值煤气，同时主要加热普通钢种，那么应使用空、煤气双蓄热式加热炉;如果企业在可使用的煤气种类较为齐全，应立足于企业实际，结合经济效益，有针对性地选择炉型结构形式。为保证钢铁企业经济效益，提升加热炉实用性，需要基于加热炉基本功能，将钢坯加热质量作为加热炉结构定位基础，同时结合加热炉生产稳定性、钢坯烧损、节能效果等因素。例如，如果需要加热普碳钢，有着较高的热装率，加热炉形式应选择空、煤气双蓄热式;如果需要对高合金钢或特殊钢进行加热，且以冷坯诸为主，那么应选择适应性强，稳定性佳的加热炉;如果上述两种情况皆要考虑到，需要综合钢种及冷热坯变化情况，同时保证节能型，对此，加热炉形式应是蓄热- 换热联用式。

1.3加热炉装备水平。加热炉装备水平直接关系到钢坯加热质量，保证节能效果的重要因素之一，但是倘若缺少良好的检测仪表，仅仅依靠人工操作，难以有效提升加热与节能效果，因此，立足于长久与节能发展视角看，必须从加热炉装备水平出发，保证其与智能化、信心化的工业发展相契合。

2轧钢加热炉可采用的新型节能技术

2.1环保型燃烧器。加热炉主要部件之一是燃烧器，为更好地保证轧钢加热炉节能效果，可选择环保型燃烧器。尤其在新环保法实施后，环保型燃烧器成为主流，对此，可选择低NOx燃烧器，同时，应保证燃料燃料效率，提升炉温均匀性。大型加热炉则需选择可调焰、扁平焰烧嘴、平火焰烧嘴的NOx燃烧器。

2.2低成本换热器。加热炉可使用换热器进行烟气余热回收，这种节能设备在轧钢加热炉应用愈发广泛。在钢铁企业中常用空、煤气，主要由于空、煤气预热温度高，且前期投资与后期维护成本较低。现今，常用的换热器类型主要有片状管式、管状插入件式、喷流换热器等，但上述换热器空气预热温度一般在（400～500℃），其预热温度较低，烟气余热回收效率较低。为此，越来越多的高校及科研机构加大对低成本、高效率、节能型换热器的研究。

2.3高热阻水管包扎技术。该技术有着较高的绝热效果，钢坯遮蔽效果好，耐久性突出。目前，这种技术已有鞍钢开发并实践应用，其结构主要为两种形式，其一，漂珠涂层（2～3mm）与预制陶瓷纤维块（15～20mm），主要用于步进式加热炉，其振动较小;其二，漂珠涂层（2～3mm）与陶瓷纤维毯（30～40mm），主要用于推钢式加热炉，其振动较大。在加热炉运行中应用此技术，其冷却水热损失降低在5%以上。

2.4辐射传热技术。该技术的应用主要利用将高温节能涂料涂抹于炉表面的方式，增加炉面黑度，從而提升炉内壁辐射换热，不仅可以节约燃料，还可保护炉内壁。可在加热炉高温段侧墙涂刷黑体涂料，即高辐射率涂料，抑或白体涂料，即高反射率涂料，也可在炉顶配置高黑度辐射体，加热炉工作效率显著提高，炉衬寿命增加。伴随着科技的快速发展，节能涂料技术愈发成熟，将其应用于加热炉中，利用辐射传热原理，增强了加热炉节能效果，加热炉投入使用后可达到18%以上的节能效果，并且加热炉生产率提高20%以上。

2.5脉冲燃烧技术。该技术属于新型燃烧控制技术，其核心为数字量控制燃烧，将传统的模拟量转化为数字量燃烧，供热负荷不会影响火焰与温度状况，主要用于有着稳定热值的煤气、炉温均匀分布的场合，该技术在应用上极易控制，较高的燃烧利用率、均匀的温度场，节能效率高。

2.6氧- 燃料燃烧技术。近年来，该技术在欧洲钢铁企业推广开来，应用该技术可充分利用燃烧，加热炉工作中排出烟气量少，炉气相对流速降低，延长了燃料燃烧时间，燃料燃烧率显著提升;同时，有效提高了产量，燃烧温度与实际温度提升，产量明显增加。此外，降低了NOx 排放量，应用该技术后可有效减少炉内N2浓度，从而减少了烟气中的NOx 排放量，实现了源头减少NOx 排放的效果。

2.7相变储热换热技术。较之常规储热材料，相变储热材料储热量是其5倍以上，如果将这种相变储热材料引入常规蓄热式加热炉钟，可延长换向时间达5倍以上，换向阀寿命显著增大，换向时煤气损耗降低5倍左右。此外，该技术在空气预热温度上有着极强的稳定性，整体波动量较小，节能效果突出。

2.8汽化冷却技术。汽化冷却系统主要构成要件为除氧、循环回路、蒸气、补给水、排污、取样、冷却回路系统等。轧钢加热炉通过使用该技术，避免了由于水冷造成耗水量打，带走大量热量，影响热量利用等问题。应用该技术的加热炉在其步进梁、炉底管等部分增加汽化冷却，以强制循环作为其循环方式。总的来说，汽化冷却技术，可减少轧钢耗水，与此同时，对生产蒸汽进行有效的回收利用，实现节能降耗。

3 结语

科学技术的飞速发展，为轧钢加热炉节能提供了更为高效、环保的节能材料与技术，如上文所述，现如今，在轧钢加热炉工作中根据企业实际情况，可适时选择高效能、低成本的燃烧器与换热器，还可使用高热阻水管包扎、辐射传热、脉冲燃烧、氧- 燃料燃烧、相变储热换热、汽化冷却等技术，从而降低加热炉热损失，有效提高节能降耗效果，助力于钢铁行业的健康持续发展。

参考文献：

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[3] 杨万有.轧钢加热炉节能技术探讨[J].工程技术研究，2018（14）：234-235.

作者简介：葛文明，男，1982年9月3日，热能工程师，河南省焦作市修武县，鞍钢集团朝阳钢铁有限公司。张辉，女，1981年4月1日，控制工程工程师，河北省唐山市遵化市堡子店，鞍钢集团朝阳钢铁有限公司。