軋鋼加熱爐綜合節(jié)能技術(shù)分析

葛文明 張輝

摘 要：近年來，節(jié)能環(huán)保成為社會熱點話題，鋼鐵行業(yè)為適宜新時代節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求，可在軋鋼加熱爐工作中充分應用現(xiàn)代節(jié)能技術(shù)，減少能源損耗與環(huán)境污染。鑒于此，本文從軋鋼加熱爐結(jié)構(gòu)與裝置水平出發(fā)，探討于之相適應的現(xiàn)代化技能技術(shù)，旨在為現(xiàn)代鋼鐵行業(yè)的節(jié)能降耗提供理論參考。

關(guān)鍵詞：軋鋼加熱爐 結(jié)構(gòu)形式 節(jié)能技術(shù)

伴隨著科技的飛速前行，軋鋼自動化生產(chǎn)企業(yè)越來越多，軋鋼加熱爐的應用愈發(fā)深入，但軋鋼加熱爐自動化系統(tǒng)仍舊囿于預留系統(tǒng)，因此在應用中能耗較高，其能耗占比在70%左右，能耗較大。十九大報告中提出要建設美麗中國，推進綠色發(fā)展，推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用。同時，鋼鐵行業(yè)要想長久立足于激烈的市場競爭中，必須節(jié)能降本，因此，在軋鋼加熱爐作業(yè)中推行節(jié)能技術(shù)是時代發(fā)展所趨，是行業(yè)發(fā)展所需。為此，應針對軋鋼加熱爐自身特點，找尋與之相契合的節(jié)能技術(shù)，減少加熱爐能耗，提高其節(jié)能運行效率。

1加熱爐概述

1.1軋鋼加熱爐設計原則。軋鋼加熱爐在設計上應立足于企業(yè)自身條件，結(jié)合實際需求，主要包括企業(yè)投資計劃、需要加熱的鋼種或規(guī)格、使用燃料的種類、加熱爐作業(yè)量、爐子產(chǎn)量、加熱的溫度、產(chǎn)生的能耗等，要保證軋鋼加熱爐的有效運行，必須明確上述要素，繼而確定加熱爐結(jié)構(gòu).

1.2 軋鋼加熱爐結(jié)構(gòu)。在加熱爐結(jié)構(gòu)形式的確定上，從燃氣種類上看，如果企業(yè)使用低熱值煤氣，同時主要加熱普通鋼種，那么應使用空、煤氣雙蓄熱式加熱爐;如果企業(yè)在可使用的煤氣種類較為齊全，應立足于企業(yè)實際，結(jié)合經(jīng)濟效益，有針對性地選擇爐型結(jié)構(gòu)形式。為保證鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟效益，提升加熱爐實用性，需要基于加熱爐基本功能，將鋼坯加熱質(zhì)量作為加熱爐結(jié)構(gòu)定位基礎，同時結(jié)合加熱爐生產(chǎn)穩(wěn)定性、鋼坯燒損、節(jié)能效果等因素。例如，如果需要加熱普碳鋼，有著較高的熱裝率，加熱爐形式應選擇空、煤氣雙蓄熱式;如果需要對高合金鋼或特殊鋼進行加熱，且以冷坯諸為主，那么應選擇適應性強，穩(wěn)定性佳的加熱爐;如果上述兩種情況皆要考慮到，需要綜合鋼種及冷熱坯變化情況，同時保證節(jié)能型，對此，加熱爐形式應是蓄熱- 換熱聯(lián)用式。

1.3加熱爐裝備水平。加熱爐裝備水平直接關(guān)系到鋼坯加熱質(zhì)量，保證節(jié)能效果的重要因素之一，但是倘若缺少良好的檢測儀表，僅僅依靠人工操作，難以有效提升加熱與節(jié)能效果，因此，立足于長久與節(jié)能發(fā)展視角看，必須從加熱爐裝備水平出發(fā)，保證其與智能化、信心化的工業(yè)發(fā)展相契合。

2軋鋼加熱爐可采用的新型節(jié)能技術(shù)

2.1環(huán)保型燃燒器。加熱爐主要部件之一是燃燒器，為更好地保證軋鋼加熱爐節(jié)能效果，可選擇環(huán)保型燃燒器。尤其在新環(huán)保法實施后，環(huán)保型燃燒器成為主流，對此，可選擇低NOx燃燒器，同時，應保證燃料燃料效率，提升爐溫均勻性。大型加熱爐則需選擇可調(diào)焰、扁平焰燒嘴、平火焰燒嘴的NOx燃燒器。

2.2低成本換熱器。加熱爐可使用換熱器進行煙氣余熱回收，這種節(jié)能設備在軋鋼加熱爐應用愈發(fā)廣泛。在鋼鐵企業(yè)中常用空、煤氣，主要由于空、煤氣預熱溫度高，且前期投資與后期維護成本較低?，F(xiàn)今，常用的換熱器類型主要有片狀管式、管狀插入件式、噴流換熱器等，但上述換熱器空氣預熱溫度一般在（400～500℃），其預熱溫度較低，煙氣余熱回收效率較低。為此，越來越多的高校及科研機構(gòu)加大對低成本、高效率、節(jié)能型換熱器的研究。

2.3高熱阻水管包扎技術(shù)。該技術(shù)有著較高的絕熱效果，鋼坯遮蔽效果好，耐久性突出。目前，這種技術(shù)已有鞍鋼開發(fā)并實踐應用，其結(jié)構(gòu)主要為兩種形式，其一，漂珠涂層（2～3mm）與預制陶瓷纖維塊（15～20mm），主要用于步進式加熱爐，其振動較小;其二，漂珠涂層（2～3mm）與陶瓷纖維毯（30～40mm），主要用于推鋼式加熱爐，其振動較大。在加熱爐運行中應用此技術(shù)，其冷卻水熱損失降低在5%以上。

2.4輻射傳熱技術(shù)。該技術(shù)的應用主要利用將高溫節(jié)能涂料涂抹于爐表面的方式，增加爐面黑度，從而提升爐內(nèi)壁輻射換熱，不僅可以節(jié)約燃料，還可保護爐內(nèi)壁。可在加熱爐高溫段側(cè)墻涂刷黑體涂料，即高輻射率涂料，抑或白體涂料，即高反射率涂料，也可在爐頂配置高黑度輻射體，加熱爐工作效率顯著提高，爐襯壽命增加。伴隨著科技的快速發(fā)展，節(jié)能涂料技術(shù)愈發(fā)成熟，將其應用于加熱爐中，利用輻射傳熱原理，增強了加熱爐節(jié)能效果，加熱爐投入使用后可達到18%以上的節(jié)能效果，并且加熱爐生產(chǎn)率提高20%以上。

2.5脈沖燃燒技術(shù)。該技術(shù)屬于新型燃燒控制技術(shù)，其核心為數(shù)字量控制燃燒，將傳統(tǒng)的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量燃燒，供熱負荷不會影響火焰與溫度狀況，主要用于有著穩(wěn)定熱值的煤氣、爐溫均勻分布的場合，該技術(shù)在應用上極易控制，較高的燃燒利用率、均勻的溫度場，節(jié)能效率高。

2.6氧- 燃料燃燒技術(shù)。近年來，該技術(shù)在歐洲鋼鐵企業(yè)推廣開來，應用該技術(shù)可充分利用燃燒，加熱爐工作中排出煙氣量少，爐氣相對流速降低，延長了燃料燃燒時間，燃料燃燒率顯著提升;同時，有效提高了產(chǎn)量，燃燒溫度與實際溫度提升，產(chǎn)量明顯增加。此外，降低了NOx 排放量，應用該技術(shù)后可有效減少爐內(nèi)N2濃度，從而減少了煙氣中的NOx 排放量，實現(xiàn)了源頭減少NOx 排放的效果。

2.7相變儲熱換熱技術(shù)。較之常規(guī)儲熱材料，相變儲熱材料儲熱量是其5倍以上，如果將這種相變儲熱材料引入常規(guī)蓄熱式加熱爐鐘，可延長換向時間達5倍以上，換向閥壽命顯著增大，換向時煤氣損耗降低5倍左右。此外，該技術(shù)在空氣預熱溫度上有著極強的穩(wěn)定性，整體波動量較小，節(jié)能效果突出。

2.8汽化冷卻技術(shù)。汽化冷卻系統(tǒng)主要構(gòu)成要件為除氧、循環(huán)回路、蒸氣、補給水、排污、取樣、冷卻回路系統(tǒng)等。軋鋼加熱爐通過使用該技術(shù)，避免了由于水冷造成耗水量打，帶走大量熱量，影響熱量利用等問題。應用該技術(shù)的加熱爐在其步進梁、爐底管等部分增加汽化冷卻，以強制循環(huán)作為其循環(huán)方式?？偟膩碚f，汽化冷卻技術(shù)，可減少軋鋼耗水，與此同時，對生產(chǎn)蒸汽進行有效的回收利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

3 結(jié)語

科學技術(shù)的飛速發(fā)展，為軋鋼加熱爐節(jié)能提供了更為高效、環(huán)保的節(jié)能材料與技術(shù)，如上文所述，現(xiàn)如今，在軋鋼加熱爐工作中根據(jù)企業(yè)實際情況，可適時選擇高效能、低成本的燃燒器與換熱器，還可使用高熱阻水管包扎、輻射傳熱、脈沖燃燒、氧- 燃料燃燒、相變儲熱換熱、汽化冷卻等技術(shù)，從而降低加熱爐熱損失，有效提高節(jié)能降耗效果，助力于鋼鐵行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

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[3] 楊萬有.軋鋼加熱爐節(jié)能技術(shù)探討[J].工程技術(shù)研究，2018（14）：234-235.

作者簡介：葛文明，男，1982年9月3日，熱能工程師，河南省焦作市修武縣，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司。張輝，女，1981年4月1日，控制工程工程師，河北省唐山市遵化市堡子店，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司。