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。

浅谈节能技术在轧钢加热炉上的应用

摘 要：近年来，尽管受到金融危机的冲击，世界钢铁产业的发展势头仍然迅猛。而在钢铁产业能源消耗方面，大中型轧钢加热炉是消耗大户。为贯彻能源可持续发展、节能减耗并减少环境污染的方针，将节能技术有效地应用到轧钢加热炉上十分必要。本文就轧钢加热炉目前的耗能状况，阐述了各种节能技术在轧钢加热炉上的应用和节能效果。

关键字：节能技术；轧钢加热炉；应用

一、轧钢加热炉的耗能现状

钢铁工业一直是我国新型工业化进程中的基础产业，且在基础产业中起着重要支柱的地位。据相关部门的数据统计，我国的粗钢产量在2012年达到了71654.2万吨，占世界总产量的47.6%，是世界上最大的钢材生产和消费国。同时，钢铁工业也是资源能源密集型产业，2012年，我国的重点大中型钢铁企业的能源消耗量占中国能源消费总量的15%左右。在能源方面，我国钢铁产业能源一直是以煤炭为主，而多数电厂的燃料也是煤炭，可以说耗电就是间接耗煤。同世界主要产钢国的钢铁工业的能源结构相比，我国的煤炭消耗量高于其它国家，而天然气和燃料油的比重却明显低于发达国家。在耗能方面，我国目前的轧钢加热炉的资源回收利用率仅仅只有25%，而轧钢连续加热炉是钢铁业中耗能较大的设备，它的热效率只有20%～30%，大约有70%～80%的热量均散失掉了，而在热量散失问题中有30%～35%是烟气带走的。目前，各个轧钢厂的全线烧损率在l%～2.5%的范围内，而降低烧损率的最大挖潜设备是加热炉。而从能源消耗单方面来看，减少轧钢系统的能耗有两个切入点，一是利用技术优化，二是利用先进的能源回收技术，对加热炉产生的余热进行合理高效的回收利用。但是目前为止，利用技术优化来降低能耗量的发展潜力相对更小，原因在于随着科技的发展，设备已向大型化和先进化发展，工艺水平也不断提高，因此轧钢系统加热炉能源消耗率已经有所下降。而根据我国轧钢加热炉的余热回收水平较低的现状，可知进一步回收利用生产过程中散失的各种余热余能，是轧钢系统节能的主要发展方向。

轧钢生产中节能技术分析

摘要:轧钢生产耗能占全国的能耗大,节能的潜力很大。推进轧钢技术进步是继续进行生产节能的关键。文中介绍了加热炉节能、连铸坯热送热装、低温轧制与轧制工艺润滑、在线热处理等先进技术,并指出轧钢生产的节能重点应落在轧钢加热炉的节能上。

关键词:轧钢 节能 技术 能耗 加热炉

轧钢节能将对轧钢生产产生深远的影响,轧钢新技术、新工艺、新设备的开发,都以节能为基础,节能与否是决定科研项目的基本条件之一。目前,轧钢节能工作已将侧重点转向轧钢技术方面。以改变各工序钢比系数为内容的结构调整,以降低各工序能耗为内容的直接节能,都是以技术进步为基础的。在技术和设备上达不到一定的水平,钢铁生产的结构调整就实现不了,能源消耗也降不下来。因此,推进轧钢技术进步是继续进行生产节能的关键。

1 轧钢生产能耗现状

我国钢铁工业能耗约占全国总能耗的12%,而轧钢能耗约占全国钢铁工业总能耗的13%～20%[1]。随着现代钢铁产品质量、品种的升级,深加工层次的不断增长,轧钢工序能耗在不断增加。1999年国际先进水平的热轧工序为47.82kgce/t,冷轧工序为80.28kgce/t,中国钢铁的轧钢工序无论是冷轧还是热轧与国际先进轧钢工序相比,工序能耗均有一定差距。若考虑两者的差异并取我国轧钢工序与国外相同的水平,则可比能耗要比先进产钢国高达17.2%,即112kgce/t钢[2]。其中由于装备、技术和管理落后,折合每吨钢高出国外能耗40.4kgce。因为轧钢加热炉是轧钢系统的主要耗能设备,占轧钢能耗的60%～70%[3],轧钢节能的潜力很大。

2 轧钢生产节能技术

2.1 加热炉节能技术

2.1.1 蓄热式燃烧技术

邢龙[4]以唐钢公司为例,介绍其轧钢系统的9座加热炉均采取蓄热式燃烧技术,燃料消耗指标平均下降20%左右。事实证明,新型蓄热式燃烧技术能最大限度地回收炉烟气的热量而大幅度节约燃料、降低成本,还能提高炉子的产量,同时减少CO2和NOX的排放量,有利于环境保护,因此引起普遍重视的迅速推广。