轧钢加热炉节能技术研究

2012•8（上）《科技传播》80理论研究 Theoretical Research轧钢厂加热炉的节能措施宫绍华赛能杰合达热风炉技术有限公司，北京 100083摘 要 传统的粗放型的经济生产模式是高消耗、高污染和粗放型的扩张，全球范围内的能源供需矛盾要求高耗能产业提高能源利用率，降低能源的消耗。轧钢厂加热炉的燃料消耗一直是轧钢厂直接能耗总量的主要组成部分，虽然轧钢厂采取了一定的节能措施，但是取得的效果不甚理想。本文对轧钢厂加热炉存在的能源浪费问题和传统的节能措施进行了了解，并在此基础上提出加热炉节能的新措施。关键词 轧钢厂；加热炉；节能；措施中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）72-0080-02钢铁需求量和生产量的迅速增长使钢铁工业的能源消耗越来越多，钢铁工业总能耗在近几年一直在全国总能耗的15%以上。钢铁工业产品品种和质量的升级并没有带来能源的节约，反而加重了轧钢工序的能耗增加。加热炉一直是轧钢厂最主要的耗能设备，其能耗占据了轧钢厂总能耗的70%左右。轧钢厂加热炉高居不下的能源消耗不仅浪费了国家的能源，污染了环境，还加大了企业的生产成本，不利于企业的长远持久发展，无论是轧钢厂加热炉的能耗降低还是加热炉节能的改进都是势在必行的。1 轧钢厂加热炉存在的问题加热炉是把金属加热轧制到锻造温度的专业工业炉，包括室式加热炉和连续加热炉等等，钢坯在锻造和生产的过程中能够在加热炉火焰的氧化中得以加热。但是加热炉对钢坯加热的温度比较高，释放的热气不仅带走了大量的热量，造成了能源的白白浪费，大量未燃烧燃气的流失也造成了能源的无故浪费。1）加热炉漏火漏气严重。加热炉蓄热室漏火漏气的现象一般出现在加热炉投入使用的半年以后，加热段和均热段局部的漏火漏气不仅能够导致加热炉护炉板的损坏，严重的情况下还会导致加热炉报废。一般蓄热室的结构是导致该现象的原因之一，蓄热室里面是纤维板的保温层，外面的钢板则和护炉板焊接在一块，预制烧嘴砖的结构和蓄热室不能形成统一的整体，两者接缝的位置很容易在高温的作用下变形。同时，接缝位置太薄的浇筑层在使用一段时间以后也会出现直通的裂纹，煤气泄漏现象严重；2）挡板砖堵塞和烧嘴砖损坏。挡板砖在使用的过程中因为受到烟气杂质、煤气含尘和加热炉粉末等的影响，很容易出现挡板砖气孔的堵塞现象。堵塞严重的气孔会导致挡板砖的弯曲变形，加热炉的炉温和产量都会受到严重的影响。此外，高温烟气的冲刷以及煤气杂质的侵蚀还会导致烧嘴砖强度的降低，烧嘴砖在加热炉运行几年以后会出现严重的损坏。烧嘴砖的损坏导致了燃烧质量的下降、耗能的增高、氧化铁皮的增多以及工人劳动强度的加大；3）其他方面的问题。加热炉是比较大型的煅烧加热设备，设备很多零件的损坏都会导致加热炉功能的降低，除了漏火漏气、堵塞损坏之外，还存在很多耗能的问题。首先，换热器的损坏。换热器导气管的封死会导致均热段煅烧风量的减少，换热器的腐蚀老化也会造成煤气的泄露和自燃。其次，炉底的结渣。加热炉负荷的提高和加热炉炉压控制不好的问题都会加重加热炉吸冷风的现象，炉底结渣比较严重。再次，炉内水管的结垢、阀门的故障和损坏、煤气压力和热值的波动都会将加热炉内的热量带走，加热炉在长期的超负荷作用下，其使用的寿命会逐渐缩短。2 传统的加热炉节能措施在传统能源浪费与消耗的现实压力下，国家已经将能源的节约和利用提升到战略发展的角度上来，节能已经成为我国能源政策的核心组成部分，新技术新手段的利用已经将我国的能源节约提升到新的高度。但是和发达国家相比，我国传统的节能措施还是每年多消耗掉几亿吨煤。1）筑炉材料的改变。在上世纪七十年代起，耐火纤维和各种轻质的耐火材料便被用来做复合炉衬，轻质材料已经成为当下最为流行和主要的筑炉材料。原有的加热炉材料蓄热和散热的损失高达70%以上，而加热工件的热能利用率也仅在30%左右，轻质的耐火材料可以减少炉衬对热量的过多吸收，能够有效的减少加热炉的蓄热损失，加热炉的隔热与保温功能还同时得到增强。但是这种“新型”的节能材料只是减少了炉内热量的流失，炉内热量利用率较低的这一问题仍然没有得到解决；2）自动控制系统的设置。轧钢厂加热炉的自动控制系统主要由两部分组成，即换向控制和燃烧控制系统。自动控制系统有效的完成了加热炉现场数据的采集和处理，利用输出控制和报警功能实现了对设备工作状态的控制，实现了设备燃烧和换向的手动和自动功能。其中换向系统控制包括了换向控制原理、煤气燃烧安全的控制以及气动快切的报警系统，而燃烧系统控制则包括了燃烧控制原理、数据的处理与显示以及汽化冷却的自动控制。加热炉自动控制系统的采用有效的减少了炉内热量的损失，对加热炉的炉温和蓄热室的温度都实现了有效的控制；3）加热炉装炉技术的改善。该技术从上世纪60年代中期就开始采用，原有的施工方法是对不定形的耐火材料进行现场的捣打、浇灌和预制构件的吊装，增强了炉墙的气密性，延长了炉衬的寿命。近几年加热炉热装炉技术还通过提高连铸坯质量、对连铸机和加热炉进行有效衔接、协调轧钢机和连铸机的生产节奏等方面进行了改进，连铸机偏析的问题和废气热损失的问题都在一定程度上得到了改善；4）其他方面的改善。传统的加热炉节能技术还对燃烧系统节能进行了改进和完善，不仅加大了燃料热能的有效释放，还确保了加热工件对热能的有效吸收，能源的浪费和热量的损失都在一定程度上得到了改善。此外，传统的节能措施还包括对炉子冷却系统的完善，各种技术上和非技术上的措施都有效的改善了传统加热炉的损失。但是这些传统的加热炉节能技术作者简介：宫绍华，工作单位：赛能杰合达热风炉技术有限公司，职务：设计部部长，研究方向：冶金行业轧钢加热炉、高炉热风炉、换热 器、烧嘴等热工设备

轧钢加热炉综合节能技术分析

轧钢加热炉是钢铁工业中常见的设备之一，主要用于对钢坯进行加热，以使其达到适合轧制的温度。加热炉的能耗一直是钢铁工业所面临的重要问题之一。为了解决这一问题，诸多轧钢加热炉综合节能技术不断涌现。本文将对当前常见的轧钢加热炉综合节能技术进行分析，以期为相关行业提供参考。

一、燃料选择

原有的煤炭加热炉在使用过程中存在烟尘污染和能源浪费问题，为了解决这些问题，采用天然气、液化气或生物质颗粒等清洁、高效的燃料代替传统的燃煤方式，能够显著降低炉子的烟尘排放和能耗。根据不同的工艺要求，采用不同辅助燃料混合，如在转床式加热炉中使用热风炉和燃气锅炉，达到能耗降低、环保和节能的目的。

二、提高炉效率

采用高温空气预热技术、高效燃烧控制技术和炉排布置优化技术，可提高燃料的利用率，减少炉内热量损失，从而提高加热炉的热效率。比如采用高效炉冷、多级燃烧、增压燃烧等新技术，有效改善了燃烧条件，降低了燃烧残炭，增大了炉的加热空间，使得钢坯加热均匀，加热时间缩短，提高了工作效率。

三、烟气余热回收利用

将加热炉中产生的烟气中所含的热量通过余热回收装置收集，再利用其进行蒸汽发生和热水供应等，实现能源的再利用。比如采用换热器、蒸汽垫实现余热回收，将余热用于蒸汽供应、采暖和工艺生活用热等，有效降低了燃料消耗，提高了能源利用效率，降低了生产成本。

四、智能控制系统

采用智能化的控制系统，实现对加热炉工作过程的精确控制和实时监测，提高了炉膛温度控制的精度、稳定性和范围，从而减少了能耗损失。通过系统对燃烧过程、温度、热负荷等参数进行智能调节，实现了优化运行，保证了加热炉安全、稳定、高效运行。

五、炉体结构优化设计

采用高温耐热材料、隔热材料和优化结构形式，减少了炉体外部散热损耗，降低了能源的浪费，提高了燃烧室和炉膛的热效率。采用新型的隔热材料，减少了炉体本身所带来的热失，从而降低了炉体的能耗。 轧钢加热炉综合节能技术主要包括燃料选择、提高炉效率、烟气余热回收利用、智能控制系统和炉体结构优化设计等方面。这些技术的应用能够有效降低能耗和环境污染，提高工业生产效率和产品质量，对促进钢铁工业的绿色可持续发展起到了重要作用。

轧钢工艺的节能技术分析

摘要：中国轧钢工序耗能与先进轧钢工序相比，尚有 10％～ 20％的节能潜力，而轧钢生产的节能重点也落在轧钢加热炉的节能上。推广应用新节能技术，加热炉节能如蓄热式燃烧、加热炉绝热与高温节能涂料、高温低氧燃烧等技术，连铸坯热送热装、低温轧制与轧制工艺润滑、在 线热处理技术，可实现较大幅度的节能。

关键词：轧钢工艺；节能技术；分析

简述轧钢生产工艺

轧钢技术是指利用机械设备将钢材原料原有的形态特征彻底改变，然而改变钢材原料原有特征的机械设备通常需要消耗非常高的能量，所需的机械强度也非常高，基本上所有的机械设备都需要使用电能。 除此以外，一些钢材在生产加工的过程中，首先需要在高温环境中操作， 当高温加热完成后，就需要马上对其进行冷却，在这样的生产过程中， 发现将会消耗掉许多能源，一些能源被白白浪费掉。总而言之，轧钢生产工艺在生产过程中需要消耗过多能源的原因有两个方面，首先是利用机械设备来加工钢材原材料，塑形过程同样需要较多能量；其次就是钢材的生产过程，在高温加热之后，就需要低温冷却，这两个过程同样会消耗大量的能量。目前，我国经济发展已经来到十三五阶段， 我国的轧钢技术为适应日益激烈的社会竞争，已经引入了各种先进工艺，然而在具体实施过程中依然存在一些缺陷。我国的经济发展尚处于发展中，尚未达到世界领先水平，轧钢生产工艺技术与发达国家相比，依然处于落后地位。经过一些调查研究发现，我国的钢厂利用现下的生产工艺，每生产一吨钢材，需要消耗掉的能量是发达国家消耗能力的 4-5 倍。整个轧钢生产系统中，加热炉消耗掉的能量位居首位， 只此一项就能消耗掉整个系统能量的百分之七十五左右。

轧钢工艺和生产能耗的介绍

轧钢工艺在重工业中得到了广泛的使用，生产所有的机械零件都会涉及到对于这项工艺的使用。轧钢技术能够按照企业的实际需求， 进而对于原材料进行加工以及整合，这样可以完成原材料到成品的过渡。不过在实际操作的时候，使用较多的还是冷轧技术以及热轧技术。轧钢工艺指的就是借助机械来改变钢原料的物体特点以及一些其他的特点，这种机械强度比较高，并且消耗比较高，大多数机械都是使用电能。不仅如此，一部分的钢材在加工的时候需要在高温的条件下开展，并且在高温加热之后立刻进行冷却，如此就可以显示出轧钢工艺需要消耗较多的能源。总的来说，轧钢工艺出现能源消耗的因素包括： 一个就是借助机械对于原材料进行塑形加工，另一个就是高温加热钢材和低温冷却钢材。现阶段我们国家开始进入十三五阶段，轧钢工艺得到了显著的发展，不过还是存在较多的不足之处。我们国家是一个发展中国家，轧钢生产技术明显落后于发达国家。通过研究可以看出， 我们国家的轧钢工艺每吨钢材所消耗的能量明显高于国外的能源消耗。

探究轧钢加热炉过程控制与节能降耗

摘要：轧钢加热炉的性能直接决定了钢材加工的效果与质量，使用合理的加工控制方式与恰当的能源消耗途径对于提升轧钢效果具有积极意义。传统的轧钢加热炉控制主要依靠操作人员自身的主观意识，因此通常会造成钢材存在不同程度的烧损量，并且不同人员对设备控制的方式、途径不同，由此导致生产出的钢材质量不一致，同时会产生能源过量消耗。为了确保钢材达到理想的生产标准以及节能降耗效果，运用过程控制系统对轧钢加热生产进行监控，确保钢材按照预定的流程进行生产，确保钢材的性能以及对能耗的有效控制。

关键词：钢材加工；轧钢加热炉；过程控制；节能降耗

引言

将过程控制系统运用到轧钢加热炉生产中，运用过程控制技术替代传统的人工控制可以确保轧钢加热炉生产钢材的精准性。过程控制在轧钢加热炉当中使用的作用体现在实现目标工艺，即确保钢材加工达到理想的生产要求与水准，减少资源消耗，最大限度上降低轧钢过程中能源的使用。在轧钢加热炉当中使用过程控制具有突出意义，一方面可以降低能源效率、提升钢材加工质量，另一方面展现出轧钢工程的技术创新。轧钢加热炉使用过程控制实现节能降耗的措施需要体现在流程与设备两方面，包括优化轧钢生产工艺、强化轧钢管理、轧钢设备改良，为轧钢生产降低成本、提升轧钢生产效率、减低污染气体排放。

1.轧钢加热炉过程控制系统原理

轧钢加热炉的过程控制需要以专用的过程控制系统为基础，在过程控制的基础上轧钢加热炉实现了一系列加工辅助优化，同时在轧钢加热炉过程控制基础上可以实现节能降耗控制。过程控制信号接收钢材如炉信号后，以过程控制生产计划数据库为基础，由此对钢材及加热炉信息进一步确定，在此基础上进一步制定合适的热工制度。[1] 在明确轧钢生产的基础上进一步明确过程控制相关要求，进一步明确过程控制最小设计容量范围：

（1）包括上下限报警设施的一类、二类监测点；

（2）轧钢加热炉过程控制追求多策略同时运用，从而达到最优控制的效果，对最优控制环节进行划分：