安钢2800mm生产线1#加热炉大修改造实践

杨罗罗

摘 要：介绍了安钢2800mm生产线1#加热炉大修改造炉子主要参数、燃烧系统的装备情况、实现的功能指标，及后续遗留需要问题等。

关键词：加热炉;炉筋管;滑块;氮氧化物;换热器

0 前言

安钢股份有限公司第一炼轧厂中板2800机组1#加热炉于2005年大修一次，2018年由于设备老化，加热质量已不能满足轧制要求，决定对轧钢生产线现有1#加热炉进行改造性大修。本次改造立足于原有的基础和烟囱，主要对燃烧系统进行较大范围的改造，确保NOX满足地方环保要求，同时保证加热能力得到进一步提升。

1加热炉改造总体技术决策

在旧加热炉基础上改造，有效长30000m、内宽5800m、上下加热、空/煤气双预热，常规燃烧。加热炉采用三段炉温制度。改造后加热炉适当提高加热能力，以满足增加产能的要求。将加热段原顶部平焰烧嘴改为上部侧烧嘴（低氮氧化物烧嘴），均热段炉顶保持平焰烧嘴型式，用以保证板坯温度的均匀性。

1.1温度制度与供热制度

根据加热炉出钢温度为1100～1150℃的要求，本加热炉采用二段炉温控制及供热制度，即均热段、加热段、预热段;均热段的炉温控制在1200～1280℃，加热段炉温控制在1200～1280℃。

1.2燃烧技術

为了响应当前国家环保政策规定，降低烟气排放NOx量，本次加热炉改造大部分采用低氮氧化物无焰烧嘴，烟气排放NOx浓度≤150mg/Nm3。

1.3加热炉炉型

加热段采用安装在炉体两侧墙上的低氮氧化物烧嘴的常规燃烧方式，助燃空气和混合煤气进行预热。加热炉排烟为预热段上排烟方式，换热器设置于预热段炉顶上。所有烟气都经由上排烟通道，通过空气换热器、煤气换热器降温，通过烟囱自然排烟。

1.4布料方式和炉底水管

加热炉的布料采用双排布料方式。炉内布置4根纵水管支撑和输送钢坯，纵水管上设置有耐热钢滑轨。炉底管采用耐热钢滑块做钢坯直接支撑装置。

1.5 炉筋管冷却系统

加热炉炉内支撑水管采用自然循环汽化冷却方式冷却。

1.6技术经济指标

1）加热能力： 90t /h（冷坯），100t/h（50%热坯）。

2）氧化烧损：<0.8%。

3）单位燃耗：<1.58GJ/t（冷坯）。

4）炉型：空、煤气双预热推钢式加热炉。

5）燃料：高、焦混合煤气，Q低=1800～2600 kcal/m3。

6）出钢温度：1100～1150℃。

7）空气预热温度：≥450℃;煤气预热温度：200～250℃。

2加热炉本体结构

加热炉分三段，预热段长12860mm，加热段长9276mm，均热段长7864mm。加热炉采用空、煤气双预热，常规燃烧方式。

2.1炉体钢结构

炉侧墙采用立柱支撑，立柱采用双槽钢或工字钢结构。

2.2平台、梯子和栏杆

在炉子周围和炉顶的各操作、检修区域，根据需要设有操作、检修平台。

2.4炉底管及耐热滑块

加热炉内设置了4根纵水管和9根横水管。炉底水管采用厚壁无缝钢管制造，钢管材质20钢。炉筋管初选规格：纵水管规格为Φ140×20mm。4根纵水管上焊接耐热滑块，加热段、均热段采用ZG40Cr28Ni48W[2]材质，高度90mm。

2.5 加热炉砌筑

加热炉炉墙、炉顶采用整体复合砌体结构。加热炉砌筑的设计考虑了各结合面的密封和隔热，以确保加热炉在使用中的严密性、安全性以及最小的散热损失，保证炉子的寿命和热效率。高温段炉膛内壁喷涂高温节能涂层[1]。

3加热炉燃烧系统

加热炉燃烧系统的配置考虑提高炉气和砌体对炉内钢坯的传热效率，保证炉宽方向炉气温度的均匀性，还考虑炉窑烟气排放的环保要求。侧部烧嘴选用低氮氧化物排放烧嘴。

3.1供热能力配置

燃烧系统供热能力的确定和各段供热能力分配，综合考虑了各种工艺生产要求，调节灵活，升温快捷，炉温均匀，节约能源，并为加热炉强化加热、提高产量预留可能性。

3.2 烧嘴

燃烧器的选型和能力配置对加热炉使用性能、加热能力调节和氮氧化物有很大关系。侧向烧嘴全部低氮氧化物烧嘴，顶部烧嘴选用平焰烧嘴。

3.3 空气管道系统

从助燃空气鼓风机出来的空气总管接入到换热器，再分4个分管分别进入到4个供热控制段，空气经总管、换热器、自动调节阀、手动蝶阀送到各烧嘴，进入炉膛。

3.4 煤气管道系统

煤气管道总管接点设置厂房顶部煤气总管道出口，接点之后设置电动蝶阀、盲板阀、快速切断阀、压力调节阀、手动蝶阀等。

煤气总管到加热炉区按4个供热段单独对各供热段进行流量测量与调节。各供热段煤气分管设流量孔板、自动调节阀，测量和调节本段的煤气供给量。

3.5 吹扫放散系统（氮气管道系统

煤气系统切断后和冷炉点火前，为确保安全，煤气管道内必须用N2进行吹扫放散。

当炉子长时间停炉后再点火前，应先对煤气管道进行吹扫。手动打开放散阀，再打开N2阀对管道进行吹扫。管道吹扫是否符合要求，可通过取样阀取样分析，检验合格后方可点火使用。

3.6 排烟系统

加热炉烟气通过85米高烟囱自然排烟。

烟气经预热段上腔体进入炉顶换热器通道，经空气换热器、煤气换热器两级冷却后，通过烟气总管进入地下烟道，通过烟道闸板调节后，进入厂房外烟囱底部，排入大气。

在换热器前设置掺冷风风机，防止进入换热器的烟气温度过高，保护换热器。

3.7 换热器

换热器由空气预热器和煤气预热器组合而成，3套并列。空气预热器带插入件，煤气预热器不带插入件;换热器安装形式为悬挂式。烟气入口温度：800℃，烟气出口温度：350～400℃。

3.8汽化冷却系统

炉内支撑梁采用汽化冷却方式冷却。汽化冷却补充使用软水，水质好，延长了水管寿命。

3.9仪表自动化控制系统

自动化仪表控制系统装备水平是以满足加热炉的安全运行和操作要求为指导思想，做到技术先进、实用，运行可靠，操作方便。仪表控制系统采用基础级计算机控制系统实现加热炉的自动燃烧控制。

4 遗留问题

由于当时为考虑配置热值仪，自动燃烧控制依靠模型根据炉温变化和炉后的残氧自动计算空燃比，投用后，经常在均热段出现冒火的情况，后续考虑增加热值仪，通过热值计算优化空燃比配置。

5结束语

炉子经过3个月改造投用后，运行稳定，加热质量良好，同样的煤气配比情况下，加热炉温度明显高于2、3#炉30-50℃，氧化烧损明显低于2.3#炉，同时NOx指标基本控制在120mg/m3以下。实现了加热炉改造的目的。

参考文献：

[1] 王秉铨.工业炉设计手册[M].北京：机械工 业出版社.1996.

[2] 林景龙.加热炉耐热垫块的设计及施工[J].轧 钢，2014，31（5）：78-80