不锈钢热带连续退火炉的热负荷计算与分析_图文

1、全国能源与热工学术年会不锈钢热带连续退火炉的热负荷计算与分析庄惟琦（宝钢股份不锈钢分公司）摘要通过热带退火酸冼机组炉子在不同产量情况下的能耗需求计算分析论述炉子再加热室供热能力配置的合理性及其在低负荷生产情况下的供热分配优化设计特点。文章还研究了本机组炉子产量负荷率经济运行范围。关键词热带退火炉熟负荷计算供热分配前言宝钢股份不锈钢分公司冷轧工程目前正在建设一条带在线轧机的连续式热带退火酸洗机组，主要用于对不锈钢热轧带钢进行热处理，机组不锈钢退火设备由荷兰公司提供。机组最人年生产能力为万吨，其中系列中大部分钢种采用全氢罩式炉退火，、系列热轧卷采用热带连续退火酸洗机组进行退火酸洗或酸洗，以供后续轧

2、机轧制用。在全球能源日趋紧缺的今天，新建冷轧工程项目为了进一步降低产品能源消耗，在机组的不锈钢热带连续退火炉上采用了多项行之有效的节能新技术、新工艺、新装备。本文通过对所引进的不锈钢热带连续堪火炉的热工过程热负荷计算分析，以验证其各加热段供热分配、烧嘴能力配置的合理性。不锈钢热带连续退火炉的计算条件机组主要产品规格与产量热带退火钢种：、带钢宽度范围：带钢厚度：，带钢材料密度：带钢材料密度：不同规格条件下的一热带退火的典型产量数据见表所示。由表可知，对于相同厚度的其它宽度带钢，炉子产量随着带钢宽度的增加而提高；对于相同宽度的其它厚度带钢，产量随着带钢厚度的增加而提高。退火炉基本组成及炉子主要参数

3、机组的退火炉由加热段、冷却段及带钢支撑系统三大部分的基本设备构成（见图）。炉子加热段由个加热室组成，加热窒呈箱形炉型，每个加热室以型炉内辊相隔相联，炉子加热段炉体基本尺寸见表所示。 图机组的退火炉系统设备基本构成工业炉窑热工表炉子加热段炉体基本尺寸其中号和号加热室为非燃烧的预热区（热同收区），以利用加热犀的高温废气对带钢进行预热（辐射热），并降低烟气排放温度。号至号加热室各设有二个加热区，每个加热燃烧区都拥有独立的流量检测和空，燃比控制，炉子压力可通过调节废气挡板和引风机的速度进行控制。加热段的供热全部采用先进的低热空气烧嘴，全部烧嘴以交错形式布置于上下两侧炉墙上。退火炉的墙体炉衬及炉底全部采

4、用带衬有硅钙绝热板的节能型复台结构，两侧炉墙的热面全部采用了优质轻质砖砌筑，炉顶采用了全陶瓷纤维复合炉衬结构。在退火炉烟道出口处设置高效管式空气预热器，利用炉子的排放烟气余热可将助燃空气最高预热到，烟气排放温度可从（。降至左右。在高效管式空气预热器的低温烟气出口烟道处另外加设了一组空气预热器，利用低温烟气余热将带钢干燥所用的空气预热到，并使烟气的最终排放温度降至左右。冷却段设备由个空气喷射冷却室（附加水喷射冷却管）、个水喷射最终冷却段及个带热风系统的带钢干燥段组成。带钢干燥段所用的热风由炉子的低温烟气余热预热。带钢支撑设备主要由炉子入口支撑辊、每个加热室出口处的型辊、喷射冷却段之间的一对升降辊

5、、水喷射冷却室和干燥段之间的辊子（支撑辊）组成。退火炉主要工艺技术条件入产晶带钢表面反射率：一带钢艺段最大速度：退火丁值：，值（炉子低温通过、酸洗为主）：代表带钢尺寸×设计产能：。，、一代表带钢尺寸×设计产能：，最终带钢退火温度：。炉子设计温度：酸洗（低温通过），炉子运行温度：。炉内燃烧的（空燃比设定）：最大设计能力（，宽度）最大炉子运行温度：。炉子温度运行范围：。空燃比控制设定范围：，燃气平均消耗（，）：（）矾话￥温度，一一一广一铷口咖炉内位置）图加热曲线咖咖咖咖撕。全国能源与热工学术年会代表带钢在，加热到然后在晟人空气冷却和水喷淋冷却速度，冷却到时的典型退火曲线见图。注

6、：冷却段主要工艺技术条件及设备参数略。退火炉加热段热负荷计算与分析基于，热带退火为目的，炉子最大设计产量、代表规格及晟低产量情况下各加热段的热负荷计算。单位燃料燃烧数据计算结果见表。表单位燃料燃烧数据计算结果当炉气热传递过程条件近似为始终不变，钢带退火加热工艺条件和炉衬向周围空间的热损失不变下列公式可认为是正确的【”。当带钢温度时公式（）计算：喇（也）当带钢温度寸公式（）计算：带钢热焓量可按）带钢热焓量日可按叫（确）（）（）钢带过炉膛入口处炉辊时温降可按公式（）计算：（）（）燃料的热量利用系数可用公式（）计算：（），）式中：为燃料化学不完全燃烧率；为实际空气消耗量；。为实际燃烧生成物；、分别为

7、助燃空气及炉气排出温度；丑、分别为空气及炉气在相应温度下的平均比热，（）。不同宽度、产量条件下，退火炉加热段热负荷的初始计算数据见表。表加热段热负荷的初始计算数据过加时钢带温降加入口扯的带温加入订处带钢热焓量加出口址的带温加出¨处带钢热焓量肌炉温助燃空气温度空气泣剩系数公式劲严丁也公式（）取自加热曲线公式（）取白加热曲线工艺参数设定研螂啪啪湖！呈们掰川啪姗聃鲁啪姗！呈眦呲銎工业炉窑热工过加入口时钢带温降加入口处的带温加八口处蒂钢热焙量加出口址的带温加出几扯带锢热焙量加炉温助燃空气温度空气过剩系数炉墙热损失钢带吸热量孔隙外泄热损失吸挎风熟损失下游辊热损失热量支出小计燃料热量利用系数必需

8、的供热量必需的供她量烧嘴最小供热量需哥烧嘴最小供风量需球烧嘴设计额定空气量饶嘴设计额定供熟量公式（），公式）取自加热曲线公式（）取自加热曲线工艺参教考虑昔道热损设定文献【】，计算略沁唰气）估取估取嶂们公式“）扣吣。设计余量系数取【如选取烧嘴只凡量：（）供热能力宴际富裕（）眦帅川枷雌聊卯矾一螂舢蚴舢¨啪啪川栅！蕈：娜卯蹦耋抛蓍暑删帅刚”晰圣啪伽”卯如舯量萎柳删删洲洲删计卅槲州州槲州州胁胁州蛳吼叫舭全固能源与热工学术年会表号加热室热负荷计算袭名稚符号单怔计算公式或敦据来源鼍太产能代表规格最小产茕过加入口时铜带泓降，公式）加八口址的带温，严，加入门处带钢热螨蕾公式）加出口她的带温取自加热电

9、线处带钢热侍量，公式忸）加炉温取白加热曲线助燃空气温度工艺参数考虑管道热损空气过剩系数设定妒墙热损失文献【扎计算略钢带吸热量（）孔隙外泄热损失如，估取吸淬风热损失估取卯下游辊热损失，卸】热量支出小甜如旬燃料热量利用系数公式（）萨必需的供热量，川必需的供风量一水娆嘴罐小供热量需求设计亲量系数取烧嘴譬小供风量需求，。西风量为只，烧嘴设计额定空气量风量为弧只，烧嘴殳计额定供热量（）供热能力宴际富裕（）表号加热室热负荷计算名称符号单位计算公式或数据来辑最大产能代表规格最小产能过加入口时钢带温降公式（鄙加人口处的带温加八口扯带钢热蛤量加出口处的带温加出口扯带钢热焓量加炉温助燃空气温度空气过剩系数炉培热损

10、失钢带吸热量孔隙外泄热损失吸冷风热损失热量支出小计燃料热量利用系数，公式（）取自加热曲线公式（）取自加热曲线工艺参数考虑管道热损设定文献】，计算略（）估取估取酽公式（）。脚川胁耋枷¨晰瑚啪曼删幡伽¨竺瑚娜麟嬲耋耋枷协珊瑚耄聊眦娜愀晰嘶吖吣咐¨工业炉窑热工 热负荷计算结果分析及炉子指标 三种不同产量情况下的供热需求差异 通过各加热室热负荷计算（表）结果分析可 知，三种不同产量情况下的供热需求差异量相当之 人（见图）。当炉子的产量负荷率在以上时， 炉子各加热室的供热能力富裕量在左右。 当选用低型的热空气烧嘴来加热， 其带空气燃气流量比率控制尚能确保炉内良好的 燃烧工况

11、。而当炉子在最低产量条件下运行，炉子 各加热室的供热能力富裕量上升到以上，比调 犁烧嘴在如此低的负荷下运行，其炉温均匀将很雕 保证。 影响。由图分析可知，在低产情况下选择一个燃 烧控制区运行，其实际供熟负荷为设计能力的 以上，炉子的燃烧】：况可以得到明显改善。 必须说明的是，在实际生产中当值较低 情况下，炉子的炉温曲线也将作相麻下调，但这并 不影响上述计算结论。 图加热室分区供热量分析 三种不同产量情况下的炉子运行指标计算 由表数据的计算结果可知，当炉子的产量负 荷率为时热耗为 ，炉子热效率仅为 。而当负荷率增加至时，热耗下降至 ；负荷率继续增加至时，热耗进一步 图加热室供热量分析 下降至 ，

12、此时炉子热效率为。 计算结果表明，当炉子的产量负荷率大于 问题的解决方法有二种，一是采用脉冲燃烧控 制（成本较高）或局部问拨控制，二是分解燃烧控 制区方法。本设计方案采用了将每个加热室分成二 个单独燃烧控制区，每个燃烧区都拥有独立的流量 检测和空，燃比控制减小了调节过量及时间延迟的 时，吨钢单位热耗较低，炉子的热效率也较高。因 此，从炉子设计角度来讲，应尽可能使占比例较大 的产量负荷率处于是低热耗点以节约能源。由此， 也可以认为炉子的年度吨钢平均热耗的高低，取决 于炉子产量负荷率较高产品的比例。 全国能埠与热工学术年会 结论 （）通过对退火炉加热过程的热负荷需求计 为准确地测算出炉子的年度平均吨钢热耗。 参考文献 【】王秉铨工业炉设计手册（第二版） 版社， 北京：机械工业出 算分析可知，如在同一炉子上实现产量高低悬殊的 加热生产，必须增加（分解）加热段的燃烧控制区， 蚍确保其炉温均匀性。 （）从节能角度考虑，使炉子的产量负荷率在 高于以上运行，运行成本为最低。 （）在生产代表规格条件下，炉子设计热耗保 证值低于 ，其保证值