加热炉炉体绝热改造的实践

加热炉炉体绝热改造的实践

根据弯曲工艺要求，板材的弯曲温度一般小于1150c（指普通碳和低合金钢）。为了满足工艺要求，在加热钢圈时，最大夹芯加热装置的温度通常在1350c以内。由于炉内温度较高,必然会有一部分热量通过炉顶、炉墙、炉底散发损失掉,其热损失量约占加热炉总供热量的4%～8%。由于炉体表面散热,恶化了工人的劳动条件,影响了钢坯的加热质量,同时也浪费了能源。所以如何减少轧钢加热炉炉体散热损失,一直是热工技术人员所关注的课题。我厂是具有五十余年生产历史的轧钢车间,通过几代人的艰辛努力,历经多次技术改造与扩建已成为一个机械化、自动化程度较高的轧钢厂,其年产量已由1949年的2586t增长到30余万t,由于多种因素的限制,加热能力从设计上难以满足生产工艺的要求,尽管对炉体也采取了简单的保温隔热措施,因强化加热操作炉顶的表面温度仍高达180℃有余,炉墙的表面温度在100℃以上。据热平衡测试表明:仅炉体散热损失一项(不包括炉底散热)占热量支出的3.6%,相当于2.1kg/t重油。对于一个年产量为30万t的轧钢车间而言,每年炉体表面散热损失就相当于630t重油的发热值。另外,由于炉体散热增加了耐火材料的使用温度,从而缩短了炉体的使用寿命,导致了加热炉大修费用的增加。为解决由于炉体散热所带来的一切经济损失,从80年代中期开始,我们围绕如何降低炉体散热损失做了大量的技术工作与改造,收到了较好的经济效益。本文主要就如何减少炉体散热损失,根据十几年来工作实践作一论述,供同行们参考与借鉴。1炉墙厚度和纳米材料的热流值根据散热公式可知,炉体散热损失大小主要决定于炉体的散热面积和散热面热流值。对于轧钢加热炉而言,炉体散热面积为不变值。那么炉体散热面的热流值就决定了炉体散热损失的大小。而热流值的变化又取决于炉墙的厚度和耐火材料在平均温度下的导热系数。于是,当耐火材料选定之后,炉墙的厚度越厚,炉壁的热流值越小,那么散热量也就越小。当炉墙的厚度一定时,耐火材料的导热系数越小,热流值就越小,那么散热量也就越少。相同条件下,不同厚度的炉墙(粘土砖),热流值大小比较:相同炉墙厚度,不同隔热材料,热流值大小变化:炉墙层次对热流值的影响:综上所述,减少炉体散热损失的途径有:(1)合理选择炉墙的厚度:即炉墙越厚,散热越小。(2)选用导热系数小隔热性能好的耐火材料作炉墙隔热保温是减少炉体散热损失的主要途径。(3)选择多层炉墙多级保温隔热形式的炉体设计是减少炉体散热损失的最佳途径。2急热条件下的应用减少炉体散热损失,通常在炉体的不同部位选用相应的材料进行隔热。加热炉常用的隔热材料种类及性能如下:鉴别隔热材料的指标是隔热性能,从上表可知,硅酸铝耐火纤维耐火度高达1050℃,导热系数常温下只有0.04,其容重轻,同时具有在急冷急热条件下不龟裂和不剥落,能弯折,有弹性和方便施工等优点。膨胀珍珠岩和蛭石虽然常温下的导热率和容重均可与耐火纤维媲美,但为颗粒状,作隔热的填料较好。如果在砌体上大幅度铺设,则需加添加剂作成制品,方能使用,但会出现容重和导热率也随之增大的缺点。容重由50～150增至320～380kg/m3。其导热系数也由0.016～0.053增至为0.11kcal/(m·h·℃)。使用温度由800℃降到600℃。蛭石制品也有此种特点。此外以上两种制品颗粒大,制品较脆,易碎落,施工铺设不如纤维方便。石棉、矿渣棉、玻璃棉制品,隔热性能虽好,但粗纤维易断。超细纤维易飞扬,施工及检修有刺人皮肤等缺点。综上所述,硅酸铝耐火纤维作加热炉的隔热材料,不论从隔热性能、热工性能和施工方面而言,均是最佳隔热材料。3解决了炉体保温措施炉体绝热设计是减少炉体散热损失的中心工作,它包括炉墙厚度的选择,隔热材料位置的布置及隔热材料的合理应用几个方面。它不但关系隔热的效果,而且关系到炉体的使用寿命及改造费用的大小。如何以较经济的投入,收到较理想的效益,这是我们所希望的。下面仅就我厂几次改造历程作如下介绍与论述。针对加热炉具体情况,结合硅酸铝耐火纤维隔热性能,我厂第一次炉体绝热改造采用了炉墙、炉底夹砌平铺耐火纤维毡,加热炉低温段实行了热面粘贴条捆耐火纤维毡,炉顶压棉的保温隔热措施。其形式及效果如下:改造后效果:(1)炉体散热损失较改造前降低了27.5%,吨钢节油0.34kg,年节油110余t。(2)采用耐火纤维保温隔热后,由于保温性能好、降温慢,导致提温速度较改造前提高了50%,从而简化了停车待轧时的加热操作。(3)采用耐火纤维保温隔热后,钢坯加热质量得到了改善,减少了由于温度不均而引起的断辊及产品外形尺寸局部超差的质量事故,从而降低了轧钢电耗及轧辊消耗。尽管硅酸铝耐火纤维制品在我厂加热炉上的应用取得了较为理想的经济效益。但由于在设计上存在的不足也带来了一定的实际问题,具体表现在以下几个方面:①由于炉墙为粘土砖砌筑结构、耐火纤维毡内壁,因粘土砖砌体厚度小,高温状态下稳定性差,且砌体内部的平均温度显著升高,蓄热增加,导致高温段部分内壁砌体坍塌,直接影响了炉体的使用寿命。②由于炉顶是钢筋混凝土结构,因外部采用了耐火纤维保温作隔热层,导致高温段大部分炉顶平均温度升高,蓄热增加。炉顶内部钢筋严重氧化,从而缩短了炉顶使用寿命。③由于炉底隔热材料距热面仅有178mm,因耐火纤维毡在高温状态下粉化,从而降低了炉底隔热性能。鉴于第一次炉体绝热改造的经验,经过反复论证与分析,一年半后,结合本厂加热炉生产状况与特点,又进行了第二次炉体绝热改造工作。具体结构形式及效果见下表:第二次改造效果:①炉体散热量由原来2.81×106下降到1.26×106kJ/h,所占热量支出的比例由原来的2.61%下降到1.62%。②炉体寿命较改造前提高了3倍,大幅度减少了加热炉维护及大修费用。③在加热质量得到明显改善的基础上,加热炉加热能力提高了5%,其燃料消耗实现了吨钢油耗33kg,创历史最好水平。4增加加热炉内的热量,最(1)增加炉墙的厚度,采用多层隔热的方式,是炉体绝热改造中的成功经验。在有条件的车间,尽可能采用多锚固炉墙及炉顶,实行耐火可塑料整体浇注。尽管一次性投资较大,但就由于炉体寿命的增加、散热量的减少而言,其效益是非常可观的。它将是工业炉发展的方向。(2)炉顶的散热,就影响工人劳动环境而言,往往被人们所轻视。但就炉体散热而言,它将占散热损失的30%以上。如何合理设计炉顶结构形式,正确使用和选择隔热材料,是我们热工技术人员的一个中心课题,也是提高加热炉使用寿命,减少维修费用的关键