王世麟,李德貴（昆明鋼鐵股份有限公司,云南　安寧　650302）

蓄熱式加熱爐運行存在問題及解決措施

王世麟,李德貴
（昆明鋼鐵股份有限公司,云南安寧650302）

摘要：針對昆鋼棒線廠棒材車間蓄熱式加熱爐存在的煤氣泄漏、蓄熱室蓄熱小球滑落、加熱爐爐壓大等問題，分析了原因，并提出了解決上述問題的技術(shù)措施，提高了蓄熱爐的性能,改善了使用效果。

關(guān)鍵詞：蓄熱小球；爐壓；泄漏

1　前言

高效蓄熱式加熱爐由高效蓄熱式熱回收系統(tǒng)、換向式燃燒系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其熱效率可達(dá)75%，這種換向式燃燒方式改善了爐內(nèi)的溫度均勻性。由于能很方便地把煤氣和助燃空氣預(yù)熱到1000℃左右，可以在高溫加熱爐使用高爐煤氣作為燃料，從根本上解決了因高爐煤氣大量放散而產(chǎn)生能源浪費及環(huán)境污染的問題。

昆鋼80萬噸棒材高效蓄熱式加熱爐是昆鋼建成的第一座使用高爐煤氣作為燃料的加熱爐，該加熱爐為內(nèi)置蓄熱室加熱爐，年加熱能力80萬噸。

2　加熱爐性能及存在問題

昆鋼80萬噸棒材蓄熱式加熱爐使用純高爐煤氣作為燃料，采用空氣、煤氣雙預(yù)熱，在爐子兩側(cè)墻下部各設(shè)5個空氣蓄熱室和5個煤氣蓄熱室，分預(yù)熱段、加熱段和均熱段三加熱，分別供入煤氣和空氣，分三段進(jìn)行控制。

其主要技術(shù)參數(shù)如下:

爐了型式:側(cè)進(jìn)側(cè)出三段蓄熱式步進(jìn)梁加熱爐

爐了產(chǎn)量:冷裝最大：156t/h;熱裝：160t/h

加熱料坯:150mm×150mm×12000mm

爐了尺寸:12800mm(內(nèi)寬)X20880mm(有效長)

鋼坯加熱溫度:1050～1150℃

燃料及熱值:單一高爐煤氣，Q=(750±50)×4.186KJ/m3

燃料/空氣耗量:51200/64000m3/h(最大值)

燃料/空氣預(yù)熱溫度:1000/1000℃

排煙溫度:≤150℃

爐底管冷卻方式:汽化冷卻

排煙方式:排煙機

煙囪：2根Φ1400/1300×10×25000mm

棒線廠棒材車間加熱爐于2004年8月投產(chǎn)使用至今約10年，此外隨著技術(shù)的發(fā)展內(nèi)置通道式雙蓄熱加熱爐由于自身存在缺陷和安全上的不足，使得加熱爐在使用中存在著許多問題，對生產(chǎn)和安全構(gòu)成較為嚴(yán)重影響，車間對存在的問題進(jìn)行調(diào)查、分析和探索，通過加強管理，技術(shù)改造等手段，使這些問題得到有效解決，保證了加熱爐的平穩(wěn)安全運行。

2.1煤氣泄漏

氣體泄漏部位主要是在蓄熱室弧型拱頂與爐底的連接處，加熱爐爐壓較小時，煤氣使用量較小表現(xiàn)為煤氣泄漏，爐壓較大，煤氣使用量較大時，煤氣泄漏直接形成爐底冒火，煤氣泄漏產(chǎn)生以下問題：第一：加熱爐爐底煤氣濃度超標(biāo)，高達(dá)200ΡΡM以上，人員無法作業(yè)，帶來嚴(yán)重的安全隱患。第二：煤氣泄漏形成冒火，直接對爐底鋼板，加熱爐水封槽、裙罩形成烘烤，鋼板變形，對加熱爐形成次生損傷。第三：使加熱爐煤氣單耗增加，增加能源損耗。

造成煤氣泄漏主要原因是由爐體產(chǎn)生縫隙造成。80萬噸棒材加熱爐為內(nèi)置蓄熱式加熱爐，內(nèi)置蓄熱式的特點是，加熱爐的燃燒噴口、熱空氣和熱煤氣通道、煙道由耐火材料整體澆筑而成，由于耐火材料本身的不嚴(yán)密性，長期使用，爐墻上產(chǎn)生裂縫。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)裂縫經(jīng)爐墻噴口、通道延伸至蓄熱室。由于爐墻每隔一定距離布置膨脹縫，蓄熱室弧形頂與爐底間布置有膨脹縫，并且加熱爐每180s進(jìn)行一次換向操作，煤氣通道和空氣通道內(nèi)氣流呈噴出與吸入的交替往復(fù)狀態(tài)，耐火材料長期經(jīng)受氣體的沖刷，致使部分膨脹縫間隙變大，煤氣通過蓄熱室產(chǎn)生泄漏，爐內(nèi)及蓄熱室泄露的煤氣最終通過爐皮鋼板泄漏到爐體外，產(chǎn)生上述所述影響。

2.2蓄熱室蓄熱小球滑落

生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)一般檢修三個月后，管道內(nèi)即可以聽到有小球滑落撞擊管道的聲音，當(dāng)煙氣調(diào)節(jié)閥開度增大，換向的時候小球滑落的聲音尤為明顯，該加熱爐每個蓄熱室裝小球的數(shù)量平均在3噸，如果出現(xiàn)小球滑落，最明顯的影響就是該段的煙溫上升過快，無法控制，出現(xiàn)小球滑落的管道只存在于煤氣蓄熱室。如果不及時檢修，蓄熱室內(nèi)的小球?qū)⑷炕涞焦艿纼?nèi)，換向后該段排煙溫度即超過150℃，出現(xiàn)煤氣煙管“放炮”現(xiàn)象，存在較大的安全隱患。出現(xiàn)該問題不僅增加了檢修的頻次，況且更換蓄熱小球，增加了成本。

檢修的時候通過檢查蓄熱室發(fā)現(xiàn)，小球滑落是主要原因是蓄熱室的鑄鐵篦子局部被燒壞，造成小球滑落。另一個原因是部分支撐鋼結(jié)構(gòu)高于蓄熱箱體，鑄鐵篦子鋪設(shè)在支撐鋼結(jié)構(gòu)上，存在間隙，該加熱爐使用的蓄熱小球的直徑是18mm，由于存在此間隙的蓄熱室不多，且不易被察覺，所以經(jīng)常在檢修的時候被忽略掉。雖然間隙少，但是加熱爐頻繁換向，致使蓄熱室內(nèi)的小球不用多長時間即可全部滑落到蓄熱箱體及管道內(nèi)。還有一點，由于煤氣蓄熱室內(nèi)的支撐鋼結(jié)構(gòu)和箱體較空氣蓄熱室變形量大，所以小球滑落只存在于煤氣蓄熱室。

2.3加熱爐爐壓大，頭尾冒火嚴(yán)重

通過觀察發(fā)現(xiàn)，車間加熱爐在運行過程中存在爐壓大，爐體易冒火，爐壓調(diào)節(jié)困難等現(xiàn)象。通過分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的主要原因既有設(shè)計的原因，如蓄熱量與產(chǎn)能的匹配，蓄熱體質(zhì)量過少，也有運行中產(chǎn)生的問題，如蓄熱體堵塞等。

出現(xiàn)設(shè)計問題的主要原因是：（1）該加熱爐設(shè)計產(chǎn)量為80萬噸，加上當(dāng)初設(shè)計預(yù)留20%的量，該加熱爐的加熱能力最大為96萬噸，當(dāng)隨著生產(chǎn)工藝的不斷升級，車間整個產(chǎn)能達(dá)到115萬噸。為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，爐內(nèi)加熱負(fù)荷增加，在不改變蓄熱體量的情況下，必然使排煙的負(fù)荷增加，出現(xiàn)爐壓過大的情況；（2）車間為了提升技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，降低成本，將該加熱爐加熱爐坯料斷面由150方改為165方，加熱同等重量的坯料，由于煉鋼的熱送不穩(wěn)定，165方的熱透性不好，導(dǎo)致加熱爐的熱負(fù)荷比加熱150方時負(fù)荷增加，多余的煙氣已很難通過煙氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)排出，導(dǎo)致爐壓過大。

生產(chǎn)運行中出行問題導(dǎo)致爐壓過大的主要原因是：（1）蓄熱小球由于熱震性能不好或者被燒壞，導(dǎo)致蓄熱小球板結(jié)在一起，排煙不暢；（2）高爐煤氣臟，高爐煤氣粉塵黏附在蓄熱小球表面，降低了熱交換效果和空氣、煤氣的預(yù)熱溫度；（3）爐子端墻、側(cè)墻邊堆積了大量的氧化渣。特別是預(yù)熱段，和均熱段，氧化渣堆積導(dǎo)致噴口堵塞，增加了爐子排煙的困難。

由于上述原因，當(dāng)蓄熱小球進(jìn)行蓄熱，蓄熱室進(jìn)行排煙時，由于爐溫過高，蓄熱小球的高溫性能不好，附著在蓄熱小球表面的低熔點物質(zhì)發(fā)生溶融，產(chǎn)生粘接。將蓄熱小球之間的空隙堵塞，使蓄熱室排煙和供熱都不暢，使?fàn)t壓升高[1]。

3　解決措施

3.1煤氣泄漏解決措施

煤氣泄漏的解決措施主要是對造成煤氣泄漏的漏點進(jìn)行封堵，保證加熱爐的嚴(yán)密性。主要措施是：（1）對于膨脹縫等較大的縫隙，首先用鋯鋁陶瓷纖維石棉進(jìn)行填充，保證其嚴(yán)密性，為了使石棉在使用過程中不被爐氣吹飛，塞縫后用高鋁磚對石棉進(jìn)行壓墊。對于較小的縫隙，使用高溫粘接劑用石棉進(jìn)行塞縫；（2）對側(cè)墻鋼板與爐體鋼板的連接處進(jìn)行連續(xù)焊接，由于爐底兩塊鋼板的連接處一般設(shè)有槽鋼作支撐，對于槽鋼的兩邊也進(jìn)行連續(xù)焊接[2]。對于支撐鋼結(jié)構(gòu)與爐底變形鋼板之間的間隙先用石棉填充，然后用較小的鋼板連接進(jìn)行點焊支撐；（3）對于側(cè)墻上焊接作業(yè)困難的拼縫以及燒損面積較大無法通過焊接修補的地方，制作一個開口的箱體，將拼縫或者損壞部位圍進(jìn)去，然后通過開口處灌澆注料，這樣做效果明顯，工作量較大。

3.2蓄熱室蓄熱小球滑落解決措施

解決蓄熱室蓄熱小球滑落的措施主要是：（1）對變形的蓄熱室箱體進(jìn)行更換；（2）對于擺放蓄熱小球的支撐面認(rèn)真檢查，特別是支撐面的四周與箱體的接觸面，避免出現(xiàn)大于15mm的縫隙；（3）鋪設(shè)完鑄鐵篦子后，對蓄熱室四周認(rèn)真檢查，如果有大于15mm的縫隙，都需用石棉塞縫。因為石棉能耐高溫，蓄熱小球填充后，石棉受到擠壓，所以在排煙和進(jìn)氣時，石棉不會被吹飛；（4）在鑄鐵篦子上鋪設(shè)用1Cr18Ni9Ti不銹鋼絲（2.0mm）編成，間距8×8mm的兩層不銹鋼網(wǎng)。

3.3爐壓大，頭尾冒火解決措施

（1）設(shè)計方面的問題只有通過加熱爐技改來一并解決，在現(xiàn)有條件下，我們降低熱負(fù)荷的方法就是提高熱送熱裝比例，強化管理，冷熱坯均勻交叉入爐，避免集中冷坯入爐將爐溫拉低，造成爐內(nèi)鋼坯溫度分布不均，熱負(fù)荷增加的情況，另一方面通過增加熱爐橫移缸的行程，減少加熱爐裝坯數(shù)量，增加鋼坯之間的間隙，以此提高熱輻射和傳導(dǎo)傳熱的能力，減少供熱負(fù)荷，降低爐壓。

（2）更換材質(zhì)更好的蓄熱小球，在不改變蓄熱式加熱爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只能對爐子所用的材質(zhì)方面進(jìn)行選擇，其中最有效的方法就是提高蓄熱球質(zhì)量，蓄熱球質(zhì)量的好壞直接影響到爐子的性能。高質(zhì)量的蓄熱球應(yīng)具有良好的蓄熱性能、抗高溫結(jié)塊性及較高的硬度。質(zhì)量不好的蓄熱球使用較短時間就會出現(xiàn)大量結(jié)塊，從而影響蓄熱室透氣及蓄熱性能，導(dǎo)致溫度提升困難?，F(xiàn)采用的蓄熱小球AL2O3的含量為80.2%，體積密度為2.8g/cm3,比表面積為200～220m2/m3,熱震值為30次（1100℃水冷），減少小球的板結(jié)，提高加熱爐使用周期。

（3）按周期對加熱爐進(jìn)行除渣，根據(jù)加熱爐的使用情況，按周期對加熱爐進(jìn)行除渣，同時保證加熱爐除渣設(shè)備，例如爐底刮渣板，排渣口的正常運行。

（4）協(xié)調(diào)各組熱工參數(shù)，做好供熱量與排煙量、蓄熱室溫度與爐溫、空燃比與排煙溫度這三組熱工參數(shù)的協(xié)調(diào)。把最關(guān)鍵的幾個熱工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，提出最優(yōu)的控制和操作方法。

4　結(jié)語

通過幾年的生產(chǎn)實踐和應(yīng)用管理，使加熱爐的性能和使用周期大大提高，取得了較好的效果。但是隨著車間產(chǎn)能的不斷釋放，要保證加熱爐的長周期安全運行，就必須堅持在設(shè)備巡檢、預(yù)防性維護、故障處理等方面加強管理。努力實現(xiàn)安全生產(chǎn)，提高設(shè)備的使用完好率，總結(jié)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，保障設(shè)備的長周期運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂以清,劉兆新.改善蓄熱式加熱爐使用效果的生產(chǎn)實踐[J].工業(yè)爐,2007(09):15-17.

[2]梁海風(fēng),沈奕光.蓄熱式加熱爐運行中的問題及處理方法[J].冶金能源,2004(07):38-40.

作者簡介：王世麟（1984-），男,云南宣威人，工程學(xué)士，助理工程師，研究方向：熱工及軋鋼工藝。