太钢三轧厂2_加热炉蓄热式htac技术节能改造实例

1、太钢三轧厂2#加热炉蓄热式htac技术节能改造实例吴道洪' 武庆明21北京神雾热能技术有限公司2太原钢铁（集团）冇限公司机动处摘要：介绍了太钢三轧厂2号加热炉常热式改造情况，并对应用效果进行了分析，结果表明，三轧厂2” 加热炉采用蓄热式高温空气燃烧技术进行节能改造是成功的，使我公司轧钢加热炉的技术水平上了一个新 的台阶。关键词：节能；蓄热1概况太钢三轧厂原为年产量40万吨的650开坯厂，由于产品结构的调整，1995 年经过工艺改造，现己变为年产20万吨高速线材的生产厂，产品以特钢为主 lcrl8ni9ti冷墩钢等，有少量的普钢规格为05.5ei6mm。该厂配有两座推钢式燃油加热炉，设计

2、能力为65t/h, 一台生产一台备用。三轧厂2#加热炉自1989年大修以來，到2001年己使用十多年的时间，尤 其是在改建高线前，该炉长期超负荷运行，炉底存留的熔融钢液渗漏到基础，对 基础和炉墙造成严重的侵蚀，炉墙和炉顶也出现了不同程度的开裂和剥落，炉子 的加热段、均热段钢结构变形严重。由此造成该炉的能耗高、加热质量并、氧化 烧损严重。2#炉的状况己不能适应高速线材生产的耍求，为此公司对定三轧厂 2#加热炉进行节能改造。2改造方案根据当前加热炉燃烧技术发展的现状调查，神雾公司蓄热式高温空气燃烧技 术已经比较成熟，在我国一些大型的加热炉上得到了成功的应用，取得了明显的 节能效果1。我们决定运用该

3、项技术对2#加热炉进行蓄热式改造。2.1加热炉炉体加热炉炉体基础基木不变，加热炉的砌砖尺寸与原尺寸一致。加热炉炉墙和炉顶采用整体浇注方式。通过加强绝热，适当减少孔洞，捉高 气密性等措施，相应地降低炉子外壁温度和散热损失并改善操作环境。原2#加热炉采用三段多点供热方式，炉顶曲线比较复杂。改造后，2#炉 仍采用三段炉型，加热段、均热段上下四点供热。加热段、均热段炉顶为同一标 高的平顶，屮间用竖隔墙隔开。炉顶曲线比原炉顶简单而且易施工。炉底水管釆用水平炉底，用两根纵水管，横水管间距为2320mm,管底比控 制在0.5以下。同时改进炉底管支撑，采用半热滑轨和高强度浇注料对炉底管实 行绝热包扎，以降低水

4、管的热损失。原2#炉的加热能力为65t/h,经公司有关技术人员多次论证，认为该厂自 改为高线后年产量均在20万吨以下，如述设计为加热能力65t/h的炉子，该炉 将长期处于低负荷状态，不利于节能，所以，决定将该炉的加热能力设计为 45t/h,短时间可达到5560t/h。木次改造仍采用原推钢方式及推钢设备。三轧厂2号加热炉的技术性能如表1。表12号加热炉的技术性能名称单位改造前数据改造后计算数据炉子用途钢坯轧前加热钢坯轧前加热加热钢种炭素钢及合金钢炭素钢及合金钢坯料尺寸mm215 x 175 x ( 3000 3550)“ 215 x 175 x ( 3000 3550)钢坯入炉温度°c

5、常温常温钢坯加热温度°c1250130012501300炉子产量t/h6545有效炉底强度kg/m3. h678587463燃料筑路油发生炉煤气燃料发热量kj/nm338056 (kj/kg)5645最大燃料消耗nmvh2200 (kg/h)9800jel里gj/h83.755.3最大空气消耗nm3/h2625511663最大烟气量nmvh2754019405空气预热温度°c4501000-1100烧嘴形式普通燃油烧嘴蓄热式烧嘴炉底管冷却方 式汽化冷却汽化冷却可比单耗kg标煤/t钢72. 878422. 2燃烧系统本次2号炉改造中，主要是燃烧系统的改造。采用“北京神雾”开发

6、研制的单预热空气蓄热式烧嘴，由空气蓄热室，煤气 喷枪和点火系统组成。煤气不预热。蓄热室采用蜂窝状陶瓷体砌筑而成，其单位体积的传热能力相当于陶瓷小球 箫热体的2. 6倍，蜂窝状警热体在气流通过时，其阻力远小于陶瓷小球蕎热体的 阻力。蓄热式燃烧器的工作原理如图1所示。捷冋周期60秒图1蓄热式燃烧器的工作原理从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式烧嘴b后，再经过蓄热式 燃烧器b时被加热，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般比炉 温低50100°c）,被加热的高温空气进入炉膛后，卷吸炉内周围的烟气形成一 股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流，同吋往稀薄空气附近注入燃料，

7、燃 料在贫氧（220%）状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内高温热烟气通过蓄热式 烧嘴a,将显热储存在蓄热式烧嘴a内，然后以低于150°c的低温烟气经过换向 阀排出。工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换，使两个蓄热式烧嘴处于 蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能和降低n0x排放的目的。每个烧嘴都自带点火系统，在冷炉以及炉温低于800°c的工况下，点火系统 始终处于工作状态。因此，任何情况下开主煤气都能保证点燃，烧嘴工作十分安 全。这也为烘炉和冷炉升温提供了极大方便。不需要设置单独的点火烧嘴，既简 化了系统操作，又节省了烘炉费用。蓄热式烧嘴，具有烧嘴和热交换器的双重功能，结构

8、紧凑，安装方便，维修 也十分便利，安装方式类似普通烧嘴，炉墙厚度也和通常一样.不增加炉体施工 和检修的难度。归纳起來，系统使用的幫热式烧嘴冇如下的优点：（1）煤气和空气通道由钢管道分开，没有吊气的可能，非常安全可靠。(2) 本方案屮，煤气不通过蓄热室预热，无煤气屮的焦油等脏物堵塞蜂窝 休之虞。(3) 炉墙结构与普通加热炉相同(无须加厚)，对筑炉材料、施工、烘炉 操作等无特殊要求。(4) 容易实现口动点火，可直接冷炉点火升温，新炉建成后直接烘炉，不 用另设烘炉系统。(5) 容易分段供热，各段热负荷调节方便，可以按照加热工艺的需要，灵 活调节加热炉温度。同一段屮的上部下部烧嘴的供热量也可调节，便于

9、改变上、 下热负荷分配。从而减少钢坯上下表面温差。(6) 在炉下侧墙开设扒渣炉门，可及时清理氧化铁皮。这对于炉墙通道式 炉子是无法做到的。减少了因炉底氧化铁皮升高引发的停炉打渣。本方案采用空气蓄热式烧嘴，煤气不预热。负荷按上供热与下供热比例4:6 分配，烧嘴只布置在加热段，均热段，预热段不布置烧嘴，44%的烟气量靠预热 段钢坯吸热，同时也解决了合金钢800°c前需要缓慢升温的问题。齐区段烧嘴布置及供热分配如表2所示：表22号加热炉供热分配表区段参数烧嘴数量(个)单个烧嘴能 力(xm3/h)该段总供热能 力(nm7h)加热炉总供热能 力(nm7h)预热段000加热段上部83002400

10、6400下部8500400010400均热段上部530015004000下部550025002.3燃料供应三轧厂2幷炉原使用筑路油作燃料，改造后使用太钢煤气厂提供的冷发生炉 煤气，热值为5645kj/m%煤气接点位置位于三轧厂加热车间西侧约二十米处， 接点管径dn800o2"炉煤气总管由上述接点处由西向东穿过初轧原料厂房，延车间立柱接至1 粹加热炉炉尾处，然后向北接自2柯炉北侧。2.4加热炉供风2#加热炉现在和l炉共用同一助燃风机，型号为9-19-14d,风量为 32500m7h,风压15700pao改造后,2#炉需要空气量为11663m7h,原风机不再 适合新的燃烧系统。改造后，拟

11、选用一台9-26no. 6. 3a风机供风，风量:12699m7h,风压：6000pa, 配套电机y250m-2, 75kwo新风机放置到2#加热炉北侧原换热器坑内，烟道改 为纵向主烟道。2.5换向及排烟系统2#炉改造成蓄热式燃烧系统后，采用均热段和加热段两段式控制。设两台 四通换向阀，(1)600, 4)500各一台，对加热段和均热段分段控制。换向阀常用 的切换周期为30200秒。约56%的烟气从蓄热式烧嘴排出后，经支管到换向阀，两台换向阀的烟管汇 总后进入排烟机，通过排风机由新增钢制烟囱排岀厂房。本次改造排烟风机选型为:y9-38no. 6. 3d,风量：19323m7h,风压：5707p

12、a, 配套电机:y250m-2,功率:55kwo排烟风机布置在2#炉的北侧。2. 6汽化冷却2#炉汽化冷却系统基本仍延用旧冇汽化冷却管路。所需要的软水，由太钢 管网统一供给。软水箱水位、浮球、标心、指针直读，电接点远传到值班室显示、 记录、上下限报警；气包水位自动记录，当液位达到下限吋自动停止补水。汽化 冷却新增控制点将纳入整个加热炉的控制回路中。2.7自动化仪表三轧厂2#加热炉大修改造为以发生炉煤气为燃料的蓄热式加热炉。它采用 单预热空气方式，分2个供热段、亦即加热段和均热段，预热段不供热。口动化 仪表系统由现场仪表、仪表盘和计算机控制系统组成。具有自动换向和调节功能。3改造后的运行情况经过

13、几个月运行，加热炉操作工人普遍反映，该加热炉容易控制，炉压炉温 稳定，不粘钢，周围环境整洁。(1) 完全能够满足三轧厂各种品种、各规格的轧制要求。轧制普材时，多 次出现小吋产量突破设计值45t/h,达到55t/h左右，轧制不锈钢吋，炉温可达 到1320°c,钢温达12301250°c连续出钢。空气预热温度可达到8501150v, 经换向后排烟温度可达到120140°c。（2）钢温均匀，表现在上下表而温差小，表而与屮心温度温差小。出钢后 翻钢时，不仔细看很难分出“阴阳面”。轧制儿道后，钢温无较大降温，轧钢工 人也反映2#炉烧的钢“透”。经三轧厂技术科现场测试钢表面温

14、差为31.8°co（3）氧化烧损经称重法测试，烧损率仅为1%,比原来的1.6%下降62. 5%o（4）燃料消耗低，从几个月来生产统计数据看，月平均燃料单耗在11 1.3gj/t,折算成炉子可比单耗可达到40kg/t钢，屈于原冶金部特等标准。（5）电耗降低。原燃油炉子鼓风机为220kw电机（未计算油泵电机容量）。 现在鼓风机、引风机电机容量加起来为130rw,装机容量减少。轧钢工序单耗由 2001年的平均122kwh/t下降为105kwh/t,工序电耗下降14%。工序电耗降低的 原因与加热风机容量降低和坯料加热均匀，轧机电流下降均有关。4经济效益太钢三轧厂2001年钢产量为151491

15、1,年耗筑路油8079t,平均筑路油单耗 53. 33kg/t钢（主要是该厂1#炉的单耗，2#炉基木上没开，2#炉的单耗为 60kg/t） o筑路油对三轧的内部结算为700元/t,焦化厂实际对外市场销售价为 1150元/t,因此该厂2001年加热炉实际加热成本为按内部价算37. 33元/t钢， 按实际市场价算为61. 33元/t钢。从4月7 h到现在经初步测算改造后的蓄热式炉煤气实际单耗为11 1. 3gj/t,经观察轧制大规格的普钢时单耗在1. lgj/t左右，车l制不锈钢或655 的普钢时单耗在1. 3gj/t左右。按该炉1. 2gj/t测算，发生炉煤气结算单价为 15元/gj,故加热成本

16、为1.2x15=18元/t钢，改造前后加热成本的节约价值以 内部筑路油价算为19. 33元/t钢，以市场价结算为43. 33元/t钢，以三轧厂2002 年计划产18万t/年减去已生产的三个月产量，按13.5万t/年测算，年实际节 约燃料费用为19.33元/t钢x13.5 7j*t/年二260万元/年，对公司实际产生的效 益为43. 33元/tx 13. 5万t/年=584万元/年。电力消耗由于改造后的2#加热炉的总用电负荷为75kw+55kw=130kw,而原 2#炉与现在的1 #炉共用一台220kw的风机，减少用电负荷220kw-130kw=90kw, 节约电费为90kwx0. 3元/kwhx24hx 30dx8月二15万元/年。由于蓄热式加热炉技术具有低氧燃烧的功能，因此可降低氧化烧损，经实测 氧化烧损由改造前1. 6%下降到1%。该厂的平均坯料价格按2000元/t计算，产 量按8个月的产量13. 5万吨/年测算，一年仅减少氧化烧损的价值为162万元。改造后的2#加热炉经初步测定仅燃料节约费和加热炉风机耗电节约的费 用减少三项8个月可节约260+15+162=437万元/年。如