连续式加热炉温压制度.pptx

1、7.1.1.3各种温热制度,（1）简单逆流制度 当炉气完全燃烧，在中间没有补充供热时的单纯逆流热交换制度，叫做简单逆流热制度。,这种制度的特点是炉温成真正的连续分布。它只能靠提高全长上的炉温水平来强化加热，而高温端的炉温又受到加热工艺的限制，所以炉子后部的炉温就低了，因而生产率比其他炉型为低。 炉底强度在200250kg/m2h。,炉子分为加热段和预热段，加热段也叫做高温段。二段制度的特点是延长了高温段，这样，在保证最高炉温不变的条件下提高了平均辐射温压，因而提高了炉子的生产率，金属在出炉前没有机会减少断面温差的均热，所以加热段的炉温不能太高。,（2）二段制度,这种炉子提高废气出炉温度，虽然能

2、提高炉子生产率，但却增大了废气从炉膛带走的热量，有可能降低炉子的热效率。 二段制度的另一个特点是没有均热段，所以加热段的炉温不能太高，通常比金属加热温度高出50 100，最多不得超过150 。 在炉型上增加了下加热，上下加热分配40：60为宜。,三段制度的炉子分为预热段，加热段和均热段。典型的三段制度大体是：均热段炉温比金属加热温度高出3050;加热段炉温可比金属加热温度高出150200，废气出炉温度通常变化于8001000之间。,（3）三段制度,必须说明，在温热制度上是三段制度还是二段制度，不仅决定于炉型轮廓，而主是决定于供热能力的分配(烧嘴布置和实际操作。,三段制度的炉型(如图7-4Cb)

3、 )完全可能是二段制度的供热分配和二段制度操作。而且，有许多中型的连续加热炉，常是三段式炉型，采用二段式的温热制度。,三段制度和二段制度的比较,可见，三段制度比两段制度可在很大程度上缩短加热时间，提高炉子生产率，提高了加热质量。 一般认为三段制度是理想的温度制度。 均热段能够减小断面温差，控制出炉温度，保证加热质量； 加热段可提高炉温，追求生产率； 预热段可利用烟气余热，追求热效率。,三段制度优点的实例,由图可以看到，正常生产时，加热炉温比均热段高4050 。当埋偶板坯行至18m 处(处于加热段)发生停轧，加热段供热减量，使加热段炉温降低110，不仅低于均热段炉温，而且还低于该处金属表面温度。

4、出炉时金属断面温差小于10，加热质量良好。,三段制度需注意的问题,1、和二段制度相比，三段制度的加热段炉温高。如果金属在加热段停留时间过长，则将超过所要求的加热温度，易于烧化和粘钢。所以，三段制度操作时，必须严格地控制料坯的加热温度和时间。,2、典型的三段式炉型的上加热段烧嘴是安装在炉顶上部的烧嘴端墙上，不便于人工调整，这是三段制度不易于被采用的原因之一。 所以，对于靠人工调节烧嘴的加热炉，在端部上加热段采取三段操作制度是比较困难的。,应该说明，三段炉子二段操作并不是错误的，在许多情况下是正常的，必然的。那就是在生产中炉子的生产能力较轧机能力有富裕，不需要快速加热。这时，当然应该用二段制度操作

5、。它体现了三段炉子较二段炉子更具有灵活性，在保证质量和产量的条件下，二段制度比三段制度更体现端头供热的原则，可节约燃料。 在设计时，典型的三段式连续加热炉可推荐为自上、下加热段供给炉子热平衡所需的全部热量，其上、下供热的比例为40 : 60;均热段供热能力为按热平衡算出的所需供热量以外附加20%30% 。,多段制度，就其温度制度的实质来说，仍然是二段制度或三段制度，只是采用了“多点制度”其主要特点是炉底的生产能力大，炉底强度也高；温热制度操作灵活。多段式炉子可强化尾部加热，并可采取灵活的温热制度，在保证加热质量的条件下提高炉子的生产率。一般的步进炉多采用多段制度。,（4）多段制度,多段式炉的操

6、作可以随钢种、规格、产量和轧机生产情况变化而作较大的变化，具有操作上较大的灵活性。比如，当加热某些“易烧炸”的合金钢时，为避免温度应力可能造成的危险，可将第二加热段减量或甚至全闭，但第一加热段照常供热，这样，可在保证质量的同时不致过分的降低产量。又如，当短时间待扎时，将第一加热段减量，第二加热段照常供热，这样可不致在待轧结束以后由于钢温过低而发生待热。,多段炉不同温度制度对比,(a)是一般操作制度，供热主要在第一加热段，炉尾温度只有780。P=200t/h，H=750kg/（m2h） (b)是强化操作制度，加大第二加热段的供热量，使炉尾温度提高到1050 ，料坯吸收热量主要是在炉子尾部。 P=

7、260t/h，H=980kg/（m2h）； (c)是要求板坯断面温度十分均匀的深冲级加热时的温度曲线。这时炉温制度与(b)基本相同，但料坯运行慢，炉子生产率却与(a)相同。最终得到适宜于大压下量的金属加热制度。 这一实例说明，多段式炉子可强化尾部加热，并可采取灵活的温热制度，在保证加热质量的条件下提高炉子的生产率。,图7 多段制度加热温度曲线,（5）顺流制度,大多数加热炉都是逆流式的，但是也有采用顺流式的，即炉气流动方向与金属移动方向相同。 从传热方面来看，顺流热交换传热效率低，但顺流强化了进料端的传热，使进料端具有较大的辐射温压，因而可提高炉子生产率。另外，由于出料端炉温较低，可使料坯在出炉

8、前得到均热，避免加热时间过长造成料坯温度过高的危险。,但是，顺流制度的主要是废气出炉温度太高，它必须高于金属加热的最终温度，因而热效率一般很低。另外顺流式炉仅从冷端供热，很难使高温持续到所要求的热端，因而需要在末端或中间补充供热。但这样也就在一定程度上减小了顺溜制度的特点。,60年代末70年代初，由于轧机产量的日益增大，要求炉子生产能力也日益加大，而推钢炉受到“翻炉”和“粘钢”的限制，因而炉子的设计更多着眼于提高炉底强度，以提高炉子生产能力，多段供热的炉子（高负荷炉）就是在这时产生的。 1973世界石油危机的的发生，“降低燃耗以节能”成为加热炉设计的标准。60年代末步进梁式炉应用于轧钢加热炉，

9、使得连续加热炉的炉长不受限制，于是着眼于延长炉长，设置无供热的预热段，降低废气出炉温度，以提高热效率，当然炉底强度也降低了。这种炉底强度较低的炉子叫“低负荷炉”，对应的称之为“高负荷炉”。 低负荷炉的设计方针是选取低的炉底强度，通常为500600kg/（ m2 h ）,与石油危机前的高负荷炉（比如H=900kg/（ m2 h ）相比，有效炉长延长到1.51.8倍，设置无供热的预热段。,(6)高负荷炉和低负荷炉,高负荷炉的代表（OERF）对向供热加热炉,这一炉子的特点： 1、炉长不变，产量由160t/h提高到240t/h。 2、第一座用数学模型指导设计成功的炉子。 3、是80%的热量由进料端供入

10、，炉底强度高达1100kg/（m2h），而金属出炉端面温差只有40，不仅高产，还保证了良好的加热质量。空气预热到450，单位燃耗为2.26 106kJ/t。,典型的高负荷炉是英国钢铁公司1972年建成的“对向供热加热炉”,低负荷炉的代表步进梁式加热炉,为保证沿料坯长度上的均匀加热，要求沿炉宽方向上温度分配均匀。这一问题需要在烧嘴布置和操作上予以考虑。,(7)沿炉膛宽度上的温度分布问题,在过宽的炉子上采用侧烧嘴时，容易造成沿料坯长度上加热不均。特别是当调节供热量时，火焰长度将发生变化，造成加热不均。容易出现中间“过热”和端头“过热”。所以，在过宽的炉子上采用侧烧嘴是不适宜的，特别是下加热更不宜采

11、用侧烧嘴，因为下加热的火焰总是易于接触金属表面的。,在一些加热大板坯的推钢式炉或步进梁式炉上，因炉膛较宽，为了能有效地控制沿炉宽的温度分布，采用顶部烧嘴。有的在炉子全长上采用，有的只在均热段采用，它可以使料坯、沿长度上得到均匀的加热或得到所要求的温度分布。这种顶部烧嘴须采用辐射式烧嘴或平焰烧嘴，通常使用煤气为燃料，并实现自动控制。,7.1.2 连续加热炉压力制度 火焰炉的压力场是由炉内的几何压头、气体流动和烟囱抽力三者共同作用的结果。 压力分布包括沿炉长和炉高上的分布。高度上的压力分布主要决定于气体的静力平衡关系，其基本规律是表压力（ p）上高下低。位置越低，俞易吸风;位置俞高，俞易冒火。连续

12、加热炉中的主气流是在水平方向流动的，沿炉长方向上的压力分布对炉子工作有很大的影响。,， 1面及3面的表压力； , 1面及3面的截面积； 流体密度； 2面的流速； h阻由1-3面的阻力（1面处的突然扩张除外）。 由式（7-8）可以做出以下几点分析： (1)式中的 大于1，故 一项为负值，如果阻力h阻较小时，则为负值，即前面的压力低于后面的压力。前高后低的压力分布一方面将造成循环气流，故在设计炉型（特别是在“再循环式炉”）时有时要考虑这一因素。另一方面也是连续加热炉炉头吸风和炉尾冒火的原因之一。,7.1.2.1沿炉长方向上压力分布的简化分析 沿炉长方向上的压力分布，主要取决于射流的作用和阻力。如图

13、7-13，列1-3面间的伯努利方程，并经简化得,（2）当3面压力增加时， 也增加，压力曲线平行上移。所以改变炉尾处烟道吸力，主要影响到整个炉内压力水平。而基本不影响炉内压力分布。 （3）当气体流量增加时，即 及 增加时，“前低后高”的特性将更加显著，其他条件不变时，炉子热负荷俞大，前后压力差愈大。 （4）h阻代表始端（1面）的突然扩张以外的其他一切流动阻力。当h阻， 增加。扼流式炉就是这个道理 （5）这种压力分布特性与 的大小有关。显然， 太大时，则近于自由射流，沿气流进动，压力也基本不变。,7.1.2.2 逆流式连续加热炉压力分布的实际情况,炉压分布总趋势是前低后高 如果压力控制太小，将吸入

14、大量冷风，太大，造成炉尾冒火。 一般均热段炉顶压力控制在2025Pa，但在热负荷变化较大时要控制好均热段热负荷。,炉膛压力分布,燃料供量和烟闸开启度对炉膛 压力分布的影响,“吸风”和“冒火”的问题不仅仅是由于沿炉长方向上压力的“前低后高“这一现象所引起的。炉头吸风，除因端供热的喷射作用除外，还因为端出料的出料口处于较低的位置引起的。炉尾冒火，也不仅是由于炉尾压力高所造成的，很主要的原因之一是因为炉尾火焰方向正对着装料们，由于惯性，使火焰冲出炉外。,“吸风”和“冒火”的问题,7.1.2.3解决炉头吸风与炉尾冒火的措施 一、为解决炉头吸风问题，可以采取以下措施： （1）在设计时考虑均热段的合理炉型

15、结构。主要是指段烧嘴角度和炉顶“火压”处高度。 下倾烧嘴和压低火压两种办法对于改善压力分布防止炉门吸风是最有效的。过分下倾端烧嘴，将造成料坯“烧化”；过分压低火压，将使火压处炉顶寿命降低。 （2）在操作上控制燃烧，以降低吸风的影响。均热段少给风，时吸入冷风参加燃烧，但要注意炉气分层。 （3）在出料采用“火封“或煤气幕。这种方法有两种作用；一方面起封闭作用，减少冷空气的吸入；另一方面，补充供入燃料，使由出料门吸入的空气参加燃烧。 （4）“无闲区”炉头。 （5）使用顶部供热或反方向供热。 以上措施也为解决炉头冒火问题创造条件。,二、对解决炉尾冒火问题 着重强调下列两点： （1）改变炉尾的形状，以疏导烟气排入烟道。通常的办法是炉尾向上翘起，并将烟道向两旁扩张。烟道翘起和扩张的目的是减小气流速度，以减少其惯性，是其易于被导入烟道。 （2）改变排烟位置，采用上排烟、上下混合排烟结构等。上排烟容易造成炉尾“抽空”，即在炉尾段一处内上部火焰离开金属，下部火焰也容易较早的上浮使该段起不到应有的加热作用。为解决这一问题须在烧嘴布置和组织火焰方面加以考虑。,7.1.2.4 炉压控制和炉温控制的关系,通过控制炉膛压力来调节炉温分布的这一规律归纳为一句话，叫做“前憋后拉，近烧远烧”当关小烟道闸板时，使炉压升高，把火焰憋向炉头，以提高均热床温度，实