王瑞良 周志勇
（邯鄲鋼鐵集團有限責任公司 邯鄲 056015）
摘要：在鋼鐵行業，軋鋼加熱爐節能至關重要。本論文剖析其節能技術，涵蓋優化爐體結構、智能燃燒控制等。研究結果表明，合理運用適用的節能技術，能顯著降低軋鋼加熱爐能耗，提升且經濟效益與環保效益，為行業可持續發展提供支撐。
關鍵詞：軋鋼加熱爐；節能環保；節能技術
1 前言
現在科學技術發展日新月異，軋鋼加熱爐在發展的過程中有了越來越復雜的結構的同時也有了更深一步的節能環保問題，文章就此分析了相關的節能環保技術，希望能夠促進有關工作人員加強相關研究，讓軋鋼加熱爐的運行更加環保。
2 軋鋼加熱爐的發展進程
隨著科學技術的不斷發展，軋鋼加熱爐已從只考慮軋鋼加熱需求，而無余熱回收的一段式爐改進成既考慮軋鋼加熱需求、又有余熱回收的多段式爐，由單面、單排加熱改成雙面、多排加熱，同時在爐體設備、檢測儀表、工藝制度及控制水平方面也都有了長足的進步。自二十世紀60年代步進梁式加熱爐出現以來，它以較大的節能優勢逐步取代了推鋼式加熱爐J，成為大型板坯加熱爐的主要爐型，并在世界范圍內得到廣泛應用。二十世紀80年代，蓄熱式燃燒技術問世，并在歐美、日本等發達國家得到迅速發展。我國在萍鋼棒材公司軋鋼加熱爐上首次應用蓄熱式燃燒技術，由于蓄熱式燃燒技術節能效果顯著，且可直接使用低熱值煤氣，因此率先在沒有高熱值煤氣的中、小型鋼鐵企業得到了廣泛應用。此后大型鋼鐵企業也開始應用蓄熱式燃燒技術。據不完全統計，目前我國鋼鐵企業采用空、煤氣雙蓄熱式燃燒技術的加熱爐已達400余座。但是由于蓄熱式燃燒本身存在的技術問題，比如爐壓波動大且不易控制J，操作不靈活、不宜加熱冷坯、高合金鋼及特殊鋼種，換向閥和蓄熱體壽命相對較低、運行與維護成本高等，制約了該項技術在大型鋼鐵企業的推廣應用。為解決這一問題，鞍鋼與東北大學及上海嘉德公司合作，開發了蓄熱一換熱聯用式加熱爐技術，并得到成功應用。盡管如此，任何一項新技術都有它的局限性，包打全局的技術是不存在的。要想實現軋鋼加熱爐綜合節能效益最大化，應結合企業的特點，按軋鋼加熱爐的基本功能定位，分別從設計、操作及管理三個層面進行量身定做，打造具有本企業特點的節能型加熱爐。
3 加熱爐的結構形式、裝備水平及采用的新技術
3.1 加熱爐設計遵循的基本原則
針對企業的實際條件及基本需求(包括投資計劃、燃料種類、加熱鋼種及規格、爐子產量、爐子作業率、冷熱坯比例、加熱溫度及斷面溫差、能耗等指標)，定位加熱爐的基本功能，進而確定加熱爐的結構形式及裝備水平。
3.2 加熱爐結構形式的確定
從燃氣種類及節能效果考慮，若企業只有低熱值煤氣，且加熱普通鋼種占比較大，應優先選擇空、煤氣雙蓄熱式加熱爐；若企業只有高熱值煤氣，且適應高產及穩產的要求，應優先選擇常規換熱式加熱爐；若企業煤氣種類齊全，則需根據企業的實際情況，按照經濟效益的大小，合理確定具體爐型結構形式。從實用性及經濟性考慮，對于大型鋼鐵企業，應以加熱爐基本功能定位為基礎，優先考慮鋼坯加熱質量及生產穩定性，然后考慮節能效果及鋼坯氧化燒損等指標。具體來說：若以加熱普碳鋼為主，且熱裝率較高，應優先選擇空、煤氣雙蓄熱式加熱爐；若以加熱高合金鋼或特殊鋼為主或冷坯占比很大、要求爐子適應性強、生產穩定、場地相對較大，應優先選擇常規換熱式加熱爐；若兼顧上述兩種情況，既考慮鋼種變化及冷、熱坯變化，又注重考慮節能效果，應選擇蓄熱一換熱聯用式加熱爐。
3.3 加熱爐裝備水平的確定
加熱爐裝備水平的高低，是鋼坯加熱質量及節能與否的先天條件，沒有良好的檢測儀表及控制手段，只靠簡單的人工操作，是無法實現穩定的加熱質量和節能效果的，對此必須引起高度的重視。要從發展的角度，促進加熱爐的裝備水平與工業智能化、信息化技術相融合。
3.4 加熱爐設計應采用的新技術
3.4.1高效、環保型燃燒器
燃燒器作為加熱爐的核心部件，越來越引起人們的重視。隨著新環保法的頒布實施，低NO燃燒器已成為今后的發展趨勢，同時要考慮燃料的燃燒效率和爐溫均勻性。對于大型加熱爐，應優先選用低NO可調焰燒嘴、低NO扁平焰燒嘴及高調節比平火焰燒嘴。
3.4.2高效、低成本換熱器
換熱器作為加熱爐煙氣余熱回收的一種專用節能設備，已在軋鋼加熱爐上廣泛應用。空、煤氣預熱溫度高，投資與維護成本低一直是企業所追求的重點。目前主要采用的有片狀管式換熱器、管狀插入件式換熱器、噴流換熱器等。但普遍存在的問題是空氣預熱溫度低(400～500℃)，導致軋鋼加熱爐煙氣余熱回收率低。
3.4.3高熱阻水管包扎技術
先進的水管包扎技術的主要標志是：絕熱效果好、使用壽命長、對下加熱鋼坯遮蔽作用小。基于這種想法，鞍鋼已開發出高熱阻復合包扎技術，其基本結構是由兩種形式組成。一是由3～3mm的漂珠涂層+15～30mm的預制陶瓷纖維塊組成，適用于相對振動較小的步進式加熱爐；二是由3～3mm的漂珠涂層+10～30mm的陶瓷纖維毯+30～40mm的耐火澆注料組成，適用于相對振動較大的推鋼式加熱爐。該技術的實施，可降低加熱爐冷卻水熱損失5％以上。
3.4.4強化輻射傳熱技術
在加熱爐高溫段的爐頂和側墻涂刷高輻射率涂料(黑體涂料)或高反射率涂料(白體涂料)，在加熱爐高溫段的頂部安裝高黑度系數輻射體，將氣體輻射轉換為黑體輻射。上述技術的實施，可降低加熱爐單耗3％一5％。
3.4.5脈沖(數字化)燃燒技術
軋鋼加熱爐脈沖燃燒技術是近期發展起來的一種燃燒控制技術，其核心思想是將模擬量燃燒控制改變成數字量燃燒控制，火焰長度、溫度分布不受爐子供熱負荷變化的影響，沒有空、煤氣流量調節的過渡期，適用于煤氣熱值相對穩定、對爐內溫度場要求均勻的場合，不適于煤氣熱值波動頻繁且無法穩定的場合。其優點是：燒嘴結構簡單、容易控制、溫度場均勻、燃料利用率高引。
3.4.6氧一燃料(OXY桭UEL)燃燒技術
歐洲和日本等國近年開始研究和推廣氧一燃料(OXY桭UEL)燃燒技術，并已經在一些鋼鐵廠應用，該技術優點有：(1)燃料的利用率高。因煙氣量少，可降低爐氣相對流速，增加燃料在爐內停留時間，提高了燃料利用率；(3)提高產量。在提高理論燃燒溫度的同時，也提高了爐內實際溫度，進而增加產量；(3)減少了NO排放量。爐氣中的N濃度減少后，煙氣中NO的排放量大為減少，這是國內外燃燒界人士關注的熱點，也是一種從源頭減排NO的方法。
3.4.7相變儲熱換熱技術
隨著蓄熱式燃燒技術的發展，人們開始關注儲熱材料的研究。目前國內外部分高校對相變儲熱材料已完成了實驗室試驗，開始進人中間試驗階段，不久便可實現工業化。實驗室研究結果表明，相變儲熱材料可利用的儲熱量是常規儲熱材料的5倍以上，若將其應用到常規蓄熱式加熱爐，換向時間可延長5倍以上，它將大幅度提高換向閥壽命、減少換向時煤氣損失5倍以上，同時具有空氣預熱溫度穩定且波動量很小等諸多優點，是蓄熱式燃燒技術的一次重大革命，應給予高度關注。
4 結語
軋鋼加熱爐因為實際應用的過程中有著良好的供熱效果和保熱效果，能夠有效的供給煉鋼等過程中熱量的需求，因而有著相對廣泛的應用，在實際應用的過程中軋鋼加熱爐散出的熱量可以加以回收進行熱儲，提高能量應用效率。
參考文獻
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