钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范

1、ICS 77.140.99H04YB中华人民共和国黑色冶金行业标准YB /T-钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范（征求意见稿）xxxx -XX-X X 发布xxxx -XX-X X 实施中华人民共和国工业和信息化部本规范由中国钢铁工业协会提出。本规范由全国钢标准化技术委员会归口本规范编制单位：本规范主要起草人：钢铁企业轧钢加热炉节能设计技术规范1总则1.1 本规范仅对连续式轧钢加热炉适用，间断式加热炉（如车底式、室式、坑式加热炉）不 在此规范内。全面的1.2 本规范仅涉及到轧钢加热炉设计时应采用的综合节能技术和应达到的单耗指标,设计规范按GB50486执行。1.3 炉子设计者须贯彻国家和行业的

2、有关节能的方针、政策和法规，根据车间工艺、燃料条件，确定采用的技术措施，必须满足技术先进，确保产品质量、节能低耗，排放达标，运行安全可靠，生产操作自动化程度高的要求。1.4 加热炉节能不仅需要有一个好的设计，还需要炉子操作者的精心操作。炉子操作工应经过培训，具有流体力学、传热学、耐火材料、热工测量和控制、液压和机械等有关知识。1.5 炉子设计应以节能环保为中心，积极采用国内外行之有效的各种技术，包括蓄热燃烧技术、脉冲燃烧技术、汽化冷却技术、低热惰性炉衬、低NOx烧嘴、空煤气预热器等。大力研发具有自主知识产权的低 NOx烧嘴、无焰燃烧器、富氧和全氧燃烧器、蓄热式辐射管烧嘴、全纤维炉衬板坯加热炉、

3、全脉冲燃烧控制的步进炉等。1.6 生产厂根据具体情况，制定符合实际的供热和温度制度，既保证良好的加热质量，又得到最低的燃料消耗。2 .规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文件。GB/T3486-93评价企业合理用热技术导则GB16297大气污染物排放物标准GB/T17195工业炉名词术语GB50486钢铁厂工业炉设计规范3 .术语和定义GB/T17195中确立的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1炉子热效率thermal efficiency钢坯加热物理热与燃料

4、化学热之比。3.2预热器废热回收率flue gas heat recovery efficiency预热空气、煤气的物理热与废气进入预热器的物理热之比。3.1预热器温度效率recuperator temperature efficiency（预热空气（或煤气）温度 -20 C） /（废气进入预热器的温度-20 C）。3.2推钢炉管底比skid hearth rate炉底纵水管、横水管、立柱裸露总面积与炉底面积之比。3.3过钢炉底应力 furnace hearth intensity每平方米过钢炉底面积每小时的产量，kg/m2h 。3.4单位燃料消耗nominal specific consum

5、ption加热单位重量钢坯到目标温度需要的燃料化学热，KJ/kg。3.5烧损率 scale loss rate钢坯加热后失去的重量与加热前的重量之比。3.6空气过乘 U系数combustion air excess rate燃料燃烧时，实际空气供给量与理论空气需要量之比。3.7蓄热式燃烧regenerative combustion采用蓄热室作为烟气余热回收装置，燃烧和排烟两种状态交替工作，可将助燃空气和煤气加热到1000 c以上，排烟温度降到200 c以下，如果空气和煤气都预热，称为双蓄热；如果仅空气预热，称为单蓄热。3.8蓄热式烧嘴regenerative burner蓄热式烧嘴是带有蓄热

6、室余热回收装置的烧嘴，配对使用，通过换向实现周期性燃烧。4 .综合技术4.1 炉型选择4.1.1 加热炉炉型选择应与车间生产规模及轧线工艺设备装备水平相适应。4.1.2 新建的热轧、中厚板车间必须采用步进梁式炉。为了利用短料，厚板车间设置一座推钢炉作为补充。有的特厚板车间还设置均热炉和车底炉用于加热钢锭。板坯加热炉尤其是热轧炉应满足热装的要求。4.1.3 普钢棒线炉优先选择步进式炉，也可以采用推钢炉。坯料厚度大于130mm寸，不宜采用步进底式炉。棒线步进炉一般为侧进侧出的悬臂辐道方式，如果坯料宽度（棒材是直径）超过400mm宜采用端进端出的装出钢机的方式。4.1.4 特钢棒线炉应用步进梁式炉。

7、4.1.5 圆坯、管坯加热优先选择环形炉，布料允许的话也可以采用步进梁式炉。4.1.6 薄板坯连铸连轧保温炉可采用辐底炉或步进梁式炉。4.2 炉子产量确定4.2.1 车间内加热炉总能力确定应以轧钢工艺提出的年加热量和有无加热工艺的特殊要求为依据。多炉配置时，炉子产量的富裕量较小。4.2.2 热轧和中厚板车间往往是多炉配置，炉子利用率见表 1。表1多炉生产时炉子利用率表炉子座数座234炉子利用率-0.8-0.750.75-0.70.7-0.65设计炉子年工作时间：6500h不应留设供轮流检修用的备用炉。4.2.3 棒线材车间由于一炉对一套轧机，为适应轧机高产需要，炉子利用率为0.66-0.7 ,

8、设计年工作时间 6500h。4.2.4 车间热装率大于70%寸，不宜按全部冷装时的年平均产量确定炉长，以免余量过大。4.2.5 环形加热炉需对每种坯料规格计算小时产量和相应的年工作时间，受设备能力的限制，则需要将超过部分的产量降下来。4.3 炉底应力选择4.3.1 炉底应力与钢坯的钢种、断面、出钢温度与温差、钢坯初温、各段供热制度和温度制度、炉型有关。应采用合理的炉底应力，高的炉底应力不节能，钢坯断面温差大，过低的炉底应力使炉子加长，增加投资，需要综合考虑多方面的因素。 常规燃烧方式，不同炉型的炉底应力见表2,节能型炉建议采用中下限值。表2炉底应力选用表炉型加热方式轧机原料 mm炉底应力kg/

9、m2h推钢式单面加热小型50-70方坯300-400全部上下加热小型75-100方坯max 650步进底式单面加热小型工 130方坯350-450步进梁底组合部分单面加热 部分上下加热小型100-150 方坯400-500步进梁式上下加热小型>140方坯500-550中型坯厚 250-350棒材轧机450-550热轧坯厚 200-250 热轧坯600-650厚板坯厚 250-300 厚板坯550-600热轧300系列不锈钢 板坯460-500热轧400系列不锈钢 板坯500-550环形炉上加热无缝管坯250-3004.3.2 燃高炉煤气的双蓄热炉，炉底应力与常规炉一样。燃混合煤气的蓄热炉

10、，炉底应力可在上表基础上提高 10%-15%4.3.3 适当延长不供热预热段的长度，降低炉尾排烟温度，将废气的热量直接传递给钢坯，有十分明显的节能效果。不供热预热段长度占炉子有效长度的百分比值见表3。表3不供热预热段长度比例单位：%燃烧方式三段供热时四段供热时常规燃烧方式33-3520-26仝气单蓄热18-20空煤气双蓄热5-84.4 出钢温度出钢温度有个范围，能低温出钢的应控制在下限，出钢温度降低50 C,单位燃料消耗将节省（11-13） *4.18KJ/kg4.5 热装4.5.1 热装是工序节能的重要措施，应尽可能提高热装温度和热装率。全炉热装时，燃料节约率（与冷装时额定燃料消耗比较）应达

11、到表4的指标。如果冷热混装，节约率将下降。表4热装时燃料节约率热装温度C400600700800900节约率5.2 不宜频繁地冷热混装，既不省能，又增大烧损，可以成批量地热装和冷装，冷坯与热坯间留出空料段，便于炉温控制。有可能的话，可单设专用热装炉。4.5.3 为适应热装需要，装料端设缓冲带，长度为额定产量时，与 20min产量相应的板坯所 占位置。建议设置长行程装钢机，不推荐将炉子分成前后两段独立运动的方式。4.5.4 适当增加炉子温度控制段，以便在热装时成段切断，也可以采用脉冲燃烧方式，灵活 地增加或减少供热段。4.6 蓄热式燃烧4.6.1 蓄热燃烧技术是一项节能

12、和环保方面都具有突出优点的新技术，是节能减排的重要措施，是使用高炉煤气于高温炉上的一种途径。4.6.2 是否采用蓄热式方式要看燃料条件、加热坯料规格与品种的复杂程度、最终加热温度 的多变性等情况。使用天然气和焦炉煤气时，采用空气单蓄热；使用混合煤气时，采用单蓄热和双蓄热都可以；使用低热值的转炉煤气和高炉煤气时，应采用双蓄热。蓄热燃烧的炉膛温度调节的灵敏度差，比较适用于炉温制度不经常变化的普钢棒线炉。4.6.3 燃混合煤气的常规炉改造成蓄热炉，应有明显的节能效果，指标应达到表5的水平。表5混合煤气蓄热炉与常规炉能耗比较空气单蓄热空煤气双蓄热蓄热炉比常规炉 能耗节省率9154.7 废气余热利用4.

13、7.1 连续加热炉的排烟温度在 700C-850 C,设置空气和煤气预热器，充分回收废气余热是轧钢加热炉最重要的节能措施。4.7.2 加热炉应设置空气预热器，是否设置煤气预热器需根据加热炉布置条件、用户习惯综合考虑。对于转炉煤气和发生炉煤气的加热炉，应同时设置煤气预热器。空煤气预热温度根据排烟温度不同，而稍有差别，非蓄热式炉要求预热温度水平见表6表6非蓄热式炉空煤气预热温度值炉型空气单预热时 预热温度C空煤气双预热时空气预热温度C煤气预热温度C碳素钢板坯加热炉550以上500-450250-300不锈钢板坯加热炉500450250棒材加热炉500450250线材加热炉450以上400250-2

14、00环形加热炉5004002504.7.3 煤气预热器的设计温度不宜高于300 C,避免炉子在低负荷工作时，由于煤气预热温度超温，使其管壁温度过高，缩短使用寿命。4.7.4 空气预热器的废热回收率应必须在0.4以上，温度效率应在0.6以上，见表7和表8。表7预热器废热回收率 废气温度C空气块热温度C40045050055060070037.041.946.751.775039.043.548.152.880036.440.544.949.285037.942.046.1表8预热器温度效率废气温度C空气块热温度C40045050055060070055.963.270.677.975058.96

15、5.872.679.5800 55.161.567.974.485057.863.969.9注：表7和表8是以低热值2100*4.18KJ/m 3的混合煤气，空气过剩系数 1.1时计算的。4.7.5 在空气预热器或煤气预热器后设置蒸汽过热器，以提高蒸汽品质，进一步降低排烟温度。但需核实在最低排烟温度时的烟囱负压，保证烟囱能顺畅地自然排烟。4.7.6 当进入预热器的废气温度不超过850c时，禁止开启稀释风机；当热风温度不超过600c时，禁止开启热风放散阀。4.8 炉底支撑梁汽化冷却和其它水冷部件4.8.1 炉底管用水量占整个炉子用量的80%以上，采用水冷时，耗水量大，热量又得不到利用。采用汽化冷

16、却时，耗水量仅为水冷的1/801/100 ,且蒸汽可以纳入管网，得到有效利用。大中型步进梁式炉、推钢炉应采用汽化冷却。产量小于100t/h的梁式炉由于产汽量较少， 而强制循环汽化冷却系统投资较大，建议采用水冷。4.8.2 严格控制推钢炉的管底比，尽可能减少裸露面积。对于中型坯，管底比为0.3-0.45 ,钢锭0.55以下。4.8.3 生产中如出现蒸汽量大幅度提高，应查明水梁包扎层是否脱落并予修复。4.8.4 正常生产时，步进梁式板坯炉产汽量为30 kg/-40kg/t 钢，方坯炉为20 kg/-30kg/t钢。推钢炉由于水梁绝热层容易脱落，产汽量 40 kg/-60kg/t 钢。4.8.5 其

17、他水冷部件必须绝热包扎，在温升允许条件下，尽量减少用水量。4.8.6 方坯炉的出料悬臂辐道宜采用轴芯水冷方式，进料悬臂辐道可采用水冷辐面方式。4.8.7 板坯步进梁式炉水梁和其他水冷部件的总热损失不应超过热支出的9%方坯步进梁式炉不超过8%4.9 低空气过剩系数空气过剩系数大，将造成氧化烧损和热耗增大，在一般情况下，均热段的空气过剩系数应在1.1 ,加热段可适当加大，炉尾含氧量检测残氧含量在2.5%以下（对混合煤气而言，相当于空气过剩系数1.2 ）。不锈钢炉由于考虑除渣容易，炉尾含氧量检测残氧含量可稍大于3%热轧板坯炉，冷装，热值 2100*4.18KJ/m 3混合煤气，空气过剩系数与单位消耗

18、的关系见表9表9空气过剩系数与单位消耗的关系空气过剩系数1.11.21.31.4单位燃耗*4.18KJ/kg320327333340与过剩系数1.1比较，增加 的百分比-2.24.16.34.10 加强炉体和管道绝热4.10.1 加强炉体绝热，改善操作环境，炉体各部位根据不同接触面温度选择多层复合材料组成，绝热后的炉墙外表面设计温度应符合GB/T3486的规定。4.10.2 推荐采用低热惰性材料作为加热炉内衬，尤其采用高温纤维模块组成的炉顶、炉墙， 可大大减少蓄热和散热损失、提高炉内温度、提高炉子升降温速度，缩短停开炉时间，炉顶 大梁和炉侧侧柱轻型化。以热面温度1350 c为例，炉顶采用纤维模

19、块时与传统的重质料炉顶比较，散热损失将减少38%4.10.3 炉子的耐火层和绝热层尽可能采用不定型材料，少使用耐火醇，节省制醇消耗的能 源。4.10.4 炉子内衬粘贴50mm；晶莫来石纤维毯，也有较好的效果，可降低外壁温度10C-15C, 散热损失减少约17%4.10.5 热风和热煤气管道必须绝热，热风总管以每米温降不得超过0.2 C,各段总管每米温降不得超过 0.5 C来确定绝热层的厚度，在此情况下，管壁温度80 C。应符合 GB/T3486的规定。4.11 燃烧设备和控制4.11.1 根据燃料种类、炉型选择合适的烧嘴，使其在正常工作范围内具有良好的火焰特性，保证钢坯的均匀加热及低NOx排放

20、。4.11.2 对于同一烧嘴使用多种燃料时，必须注意不同燃料的华白数和燃烧势接近，如果相 差较大，则不能共用。4.11.3 烧嘴产生的NOx浓度应符合GB16297-1996中表2的规定，根据总的排放量确定烟囱 高度，标准不低于二级。4.11.4 加热炉上常用烧嘴的 NOx生成量限制如下：（废气中含氧量均为 3%）平焰烧嘴<140ppm调焰烧嘴 <140ppm蓄热烧嘴<130ppm4.11.5 脉冲控制燃烧技术适应热负荷的变化，调节灵活，有利于钢坯温度的均匀。对产量 变化大、物料规格多且变换频繁、热装的加热炉，可全炉或局部采用脉冲方式。4.12 自动化设备板坯加热炉、环形炉、

21、特殊钢方坯炉还必须配置二级控制设备，除加热模型外，必要时还应有氧化和脱碳模型，以便预知、控制和实现要求的加热质量。一般棒线步进炉可预留二级接口。无论是基础自动化或是二级控制，均应有轧机延误对策设置。无论是已知延误或是未知延误，控制系统将自动识别并转入延误对策程序，避免浪费燃料、减少氧化烧损和防止钢坯过烧。4.13 炉体严密性4.13.1 炉体不设窥视孔，尽可能减少炉门的数量和开口面积，炉门密封性要好，开关灵活。检修门须干砌，并改进孔洞处的绝热结构，防止门孔周边过热。4.13.2 保持炉内微正压（3Pa-5Pa）,端进端出炉门启闭需与烟道闸门联锁，仪表控制上设置反馈，减少吸冷风和炉气溢出。炉压过

22、大，不仅增加炉体散热，而且降低炉衬寿命。4.13.3 在换向阀允许使用温度下适当提高蓄热式炉烧嘴后的废气温度、适当增加蓄热体量，勤调每段空烟、煤烟流量调节阀或总的调节空烟风机和煤烟风机的开度，尽量降低双蓄热炉的炉膛压力，保持炉膛压力的稳定和较低水平。4.14 单位燃料消耗单耗与钢坯加热目标温度、断面温差大小、燃料种类、炉型有关。表10列出的设计指标，是在冷装、热值 2100*4.18KJ/m 3混合煤气、额定产量下的常规 炉燃料消耗考核值，是平均先进指标，也称额定单耗。表10单位燃料消耗指标轧机出钢温度C额定单耗GJ/t炉子热效率%线材轧机11001.21261.4棒材轧机12001.33861.9热轧12001.33862.0厚板12001.37959.6管坯12501.46358.6如果燃料热值增加或减小，废气量随着减小或增加，单耗将减小或增加，其变化幅度 见表11。表11燃料热值变化对单耗的影响项目钢坯加热温度C125011002100*4.18KJ/m 3 混合煤气为基准为基准1800*4.18KJ/m