蓄热式加热炉炉压控制方式的研究

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ＥＮＥＲＧＹＦＯＲＭＥＴＡＩ工ＵＲＧＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ３１

蓄热式加热炉炉压控制方式的研究陈新１刘常鹏２徐大勇２张宇２邓伟２赵爱华３王亮３（１．鞍钢集团公司科技质量部，２．鞍钢股份有限公司技术中心，３．鞍钢股份有限公司一炼钢厂）

摘要针对加热炉在进行蓄热式改造过程中，炉膛压力较大，炉门冒火现象严重的问题，分析原有压力控制系统及流量控制系统对炉膛压力产生的影响。找出在自动控制系统中存在的问题。并进一步提出改进措施。关键词蓄热式炉压控制

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２．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＣｅｎｔｒｅ，３．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｎｏ．１

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ｃｏｎｔｒｏｌ

空、煤气双蓄热式加热技术由于具有明显的节能优势，被广泛地应用于各钢铁企业的轧钢加热炉，但在使用中仍存在诸多问题。其中蓄热式加热炉炉压大、炉体冒火的现象一直成为蓄热式加热技术中难以解决的问题之一。炉体冒火严重恶化加热炉区的自然环境，并对加热设备、炉体材料以及操作人员的安全都造成恶劣的影响。据资料分析，蓄热式加热炉炉压难以控制的主要原因在于：蓄热量与产量不匹配；蓄热体质量过少；炉底强度选的过大…；炉型不尽合理；排收稿日期：２０１０—０２—０２陈新（１９６８一），硕士；１１４０２１辽宁省鞍山市。烟系统存在问题，不能有效地将烟气抽出；蓄热体堵塞以及流量控制问题。文章通过对蓄热式加热炉在改造过程出现的问题进行分析，研究对蓄热式加热炉的炉压产生影响的两方面原因。

１加热炉改造情况连轧厂空、煤气双蓄热加热炉改造于２００７年３月完成。其结构形式为端进端出连续推钢加热炉，加热坯料规格为２８０×３８０×（５０００—８０００）。３２０×４１０×（５０００—８０００），钢坯入炉温度为常温或热装７００。Ｃ，加热能力为１５０ｔ／ｈ（７００℃以上热坯）或９０ｔ／ｈ（冷坯），采用高炉

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Ｊｕｌｙ．２０１０

煤气为燃料，空煤气双蓄热式加热方式。加热炉设定煤气单耗１．２０ＧＪ／ｔ（冷装），０．８ＧＪ／ｔ（７０００Ｃ以上热坯）。改造后蓄热式加热炉在使用过程中出现较大问题，炉头炉尾均有不同程度的冒火现象，甚至对炉尾上料设备产生严重的影响。其炉压检测点在炉尾，设定炉压为２０Ｐａ。排烟机总管调节阀针对炉尾压力进行调节。为了保护调节阀，在各段排烟支管设置温度检测点，对支管内烟气温度进行控制，设定烟气温度为常量，即阀门所能承受温度８５。Ｃ。从加热炉改造后的使用过程来看，空、煤气的合理供应对炉膛压力的保证有着重要的影响。由于进料端炉压较大，对进料设备造成了较为严重的影响后，关闭了预热段最后两对烧嘴，但在关闭后出料端仍有冒火现象，究其根源是由于流量控制系统不合理。后期进行系统维护时对压力系统控制程序进行部分调整：在总调节阀与支管调节阀之间增加判定程序，当支管调节阀５０％以上出现超温时，总管调节阀不再按压力调节，而是按支管阀体温度进行调节，适当关小开度。这样可以有效地解决排烟总管的喘震现象。但由于炉尾压力仍然通过调节风机调节阀控制，这种调节不能从根本上解决炉压较大情况下的控制问题，炉压调节这部分工作还需进一步开展。２原因分析２．１炉膛压力控制系统从现场采集的数据可以看出这种控制方式存在的问题。从表ｌ中可以看出：当炉压小于２０Ｐａ（设定炉压）时，总管开度随炉压的降低不断减小，直至关闭（开度为Ｏ％），导致流过蓄热体的烟气量随总管调节阀开度减小而减少，出蓄热室烟气温度降低，当烟气温度低于支管设定温度８５℃时，各支管调节阀开度随温度的降低而增加，直至最大（当实际炉压达到１２Ｐａ时，达到设定最大开度为７０％）。反之如表２所示，当炉压处于较大的状态时（大于设定值

２０Ｐａ），总管调节阀开度随炉压的增加而增大，导致流过蓄热体的烟气量随总管调节阀开度的增大而增加，出蓄热室烟气温度升高，当高于支管设定温度８５℃时，各支管调节阀开度随温度的增高而减小，直至关闭（当实际炉压达到４２Ｐａ时，支管开度为Ｏ％）。由于支管的关闭造成烟气不能由排烟管道排出，进而造成炉门冒火。并且由于支管的关闭使总管内形成负压，对引风机的使用寿命产生影响。

表１炉压小于２０Ｐａ状况下，总管调节阀开度与支管调节阀开度关系（炉压１２Ｐａ）

蓄热式加热炉的炉压控制方式应不同于常规加热炉。常规加热炉在炉尾集中排烟，炉内烟气量通过炉尾烟闸统一控制，采用一个炉头压力检测点完全可以控制整个炉膛一个独立的供热、排烟系统。因此，蓄热式加热炉的炉压控制也应分为多段控制，即加热炉两侧均应设置炉压采集点，并通过预热、均热段支管调节阀进行炉压调节，加热段支管调节阀与供人空、煤气流量相对应。总管调节阀要保证支管烟气能顺利排出。对于调节阀的温度保护点应设定在换向阀后，由于常规调节阀的使用温度为１８０℃，而换向阀的入口烟气温度一般设定为１８０℃自动切

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断，即通过限制排烟温度（蓄热式加热炉均设定排烟温度检测）已经对支管调节阀温度上限进行限制，因此只需将温度作为参考条件，并不需要继续利用温度来进行调节阀开度的控制。２．２流量控制系统对炉压的影响改造后各供热段流量没有和烧嘴的个数相对应，当强制关闭一定的烧嘴后导致单个烧嘴的供热能力增加，造成单个烧嘴的喷口速度增加，影响空、煤气的混合燃烧及火焰形状等热工状态，使炉内局部压力增加，造成炉门冒火。以预热段为例，上、下预热段各有烧嘴６对，上预热烧嘴设计流量为１１００ｍ３／ｈ，下预热烧嘴设计流量为１６００ｍ３／ｈ。设计预热段热负荷为１８０００ｍ３／ｈ。进料合金台驾烧坏之后，为保护上料设备，被迫停止最后面的两对烧嘴。即同时有４对烧嘴（采用１托２换向形式，同时关闭上下预热段各两对烧嘴）不参与燃烧，但自动控制方式下预热段流量仍保持在１８０００ｍ３／ｈ，增加单个烧嘴的负荷能力８％左右，炉尾仍然存在冒火的现象。总管流量应针对烧嘴个数进行调节，在烧嘴由于不同原因关闭的情况下，流量应等比例减少，使单个烧嘴总处于合理的燃烧状态，不超过额定热负荷。同样以预热段为例，预热段关闭两只烧嘴后（实际为４只），应将总管流量设定为１２０００ｍ３／ｈ。根据实际燃烧的烧嘴个数来控制流量，这样可以防止在关闭部分烧嘴后其余烧嘴的热负荷过大，进而控制炉压的稳定性。具体控制方式是加热段、预热段每关闭一个烧嘴减量１６％，当剩下３个烧嘴时减量５０％，如果还要继续关闭烧嘴时，为保证炉子正常生产，不再继续减量，保持减量５０％。均热段每关闭一个烧嘴减量２５％。

３结论（１）蓄热式加热炉由于排烟方式与常规加热炉不同，其炉压控制方式也应采用分段控制的形式。（２）不能采用类似常规加热炉的集中排烟控制方式，应于各支管调节阀控制各段的烟气量。以保证每段的压力在控制范围内。（３）各段流量除对应加热炉产量外，还应针对烧嘴个数调节，使单个烧嘴在其额定工作范围内工作，使烧嘴能具有合理的火焰形状和燃烧范围。

参考文献［１］温良英，雍海泉，张正荣等．蓄热式燃烧器蓄热室阻力特性研究［Ｊ］．工业加热，２００１，３０（４）：８一１０．赵艳编辑

（上接第１７页）组织模式（依据过程温降最小和过程时间最短的原则），优化工艺路线降低铁水脱硫比例及钢水精炼比例，使转炉炼钢工序能耗大幅度下降。但是节能是长期的任务和系统性的工程，应注重基础管理和先进技术的开发应用。根据耗能分析与评价，今后的节能方向和途径是：（１）建立能源管理和考核体系，对能量构成、分布、流向和利用水平进行行之有效的科学分析，掌握能源利用情况，通过不断优化生产工艺提高能源利用率；（２）研究表明转炉顶底复合吹炼可使喷欢过程平稳、成渣快、喷溅少，终渣ＦｅＯ含量低，金属收得率提高１％。氧气消耗减少８％，所以顶底复吹是今后转炉炼钢节能大力推广的技术之一；（３）转炉煤气回收存在的问题制约了转炉余热的回收利用，今后的改造方向是采用于法除尘，转炉煤气含尘量降到１０ｍｇ／ｍａ以下时，可取代部分发热值高的焦炉煤气，实现企业综合节能效果。

参考文献［１］严永红．提高转炉负能炼钢技术水平［Ｊ］．南方金属，２００４，（６）：３１．［２】干勇，姜起华．张如斌等．炼钢一连铸新技术８００问［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００３．赵艳编辑

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