張秀山

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼廠，山東 濟(jì)南 271126）

1 軋鋼加熱爐概述

加熱爐作為軋鋼工序中的主要耗能設(shè)備，在生產(chǎn)過程中能源消耗占熱軋工序能耗70%以上，其節(jié)能降耗水平對(duì)整個(gè)冶金生產(chǎn)具有直接影響。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多數(shù)軋鋼產(chǎn)線的加熱爐仍處于半自動(dòng)控制，板坯加熱質(zhì)量因人而異，板坯出爐溫度波動(dòng)大，燃耗和燒損居高不下，對(duì)軋制穩(wěn)定性和過程溫度指標(biāo)控制造成很大影響。各軋鋼企業(yè)在發(fā)展規(guī)模和生產(chǎn)條件方面有一定的差異，因此需要重視與實(shí)際情況相結(jié)合，合理地進(jìn)行扎鋼加熱爐的配置，比如說(shuō)溫度的調(diào)控、加熱鋼筋規(guī)格的優(yōu)化，這些都是配置過程中的要點(diǎn)。

2 軋鋼加熱爐節(jié)能降耗的具體要求

在操作中需要有效地對(duì)節(jié)能策略進(jìn)行落實(shí)，這樣才能使軋鋼加熱爐的生產(chǎn)水平提升，然而需要注意保證鋼坯出入溫度的合理性，優(yōu)化加工工藝和加工方法，否則盲目的通過消減燃?xì)庥昧康确椒ㄟM(jìn)行節(jié)能降耗，可能會(huì)導(dǎo)致適得其反的結(jié)果。在軋鋼加熱爐運(yùn)行過程中，需要合理地進(jìn)行產(chǎn)能優(yōu)化，這樣才能縮短鋼坯的過燒時(shí)間，以減少燃?xì)獾挠昧?。?dāng)前軋鋼加熱爐的種類非常豐富，但是各爐的爐況有一定的差異，因?yàn)闊龘p程度不盡相同，需要重視生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備的分析，合理的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便使?fàn)t的燒損量減少。從理論分析和實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，在相同生產(chǎn)條件下，如果加熱爐配備了科學(xué)的過程控制系統(tǒng)，可以有效地減少燒損量，有時(shí)甚至可以降幅0.5%。當(dāng)前加熱爐的日生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，隨著時(shí)間的推移，生成的累計(jì)減少量尤為客觀[1]。

3 實(shí)現(xiàn)軋鋼加熱爐節(jié)能相關(guān)措施

3.1 優(yōu)化爐內(nèi)結(jié)構(gòu)

每個(gè)企業(yè)使用的軋鋼加熱爐并不完全相同。因?yàn)槿細(xì)夥N類有區(qū)別，爐內(nèi)結(jié)構(gòu)也或多或少會(huì)存在一定的差異，根據(jù)企業(yè)在生產(chǎn)過程中的具體要求選擇相應(yīng)的設(shè)備，如果單純使用高熱值的燃?xì)?，常?guī)換熱型加熱爐較為合適，然而某些企業(yè)并不使用高熱值燃?xì)?，而使用一些低熱值燃?xì)?，如果需要使產(chǎn)能提升，控制能源的損耗，可以使用雙蓄熱性加熱爐。我國(guó)在軋鋼加熱爐的選擇方面依然沒有形成完善的標(biāo)準(zhǔn)和體系，需要以實(shí)際情況相結(jié)合，根據(jù)企業(yè)的具體要求合理進(jìn)行選擇。某些企業(yè)使用的燃?xì)夥N類較為豐富，在選擇加熱爐時(shí)，可以依照燃?xì)獾那闆r自由選擇。除了需要關(guān)注當(dāng)前企業(yè)的生產(chǎn)要求外，還需要從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)合理進(jìn)行規(guī)劃，需要給企業(yè)一定的拓展空間。不管是使用何種加熱爐，都需要保證鋼坯的加熱質(zhì)量，否則就可能導(dǎo)致生產(chǎn)受損。

3.2 提高加熱爐裝備水平

對(duì)加熱爐的運(yùn)行能力進(jìn)行衡量時(shí)，需要注意以鋼坯加熱質(zhì)量和節(jié)能水平為基礎(chǔ)，另外還需要分析扎鋼加熱爐裝備水平。從企業(yè)角度出發(fā)選擇加熱爐時(shí)，需要重視以下兩點(diǎn)，首先需要注意以企業(yè)的持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，不單單需要保證所選的軋鋼加熱爐符合當(dāng)前發(fā)展的需求，還需要注意從未來(lái)角度出發(fā)保證軋鋼加熱爐的長(zhǎng)遠(yuǎn)使用，注意加強(qiáng)其智能化控制水平。比如使用脈沖燃燒技術(shù)。在脈沖燃燒模式下，可以有效地控制相關(guān)數(shù)據(jù)，每個(gè)燒嘴噴出火焰的熱焓、速度以及火焰的長(zhǎng)度都是一個(gè)定值，如果在應(yīng)用過程中對(duì)多個(gè)燒嘴進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合分區(qū)、合理的布置，就會(huì)獲得滿意的處理爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，這樣才能保證極高的板坯加熱質(zhì)量。對(duì)于在“小流量”的保溫狀態(tài)下，也就是低負(fù)荷燃燒狀態(tài)下，每一個(gè)燒嘴都可以在打開期間，噴出的燃料和空氣量和“大流量”狀態(tài)下是相同的，僅僅是打開的時(shí)間不同，所以在應(yīng)用過程中不存在火焰長(zhǎng)度受到常規(guī)控制下的小流量影響的問題，這能夠提高板坯在長(zhǎng)度方向的溫度均勻性。通過燒嘴間隔性的開閉組合，能夠在應(yīng)用時(shí)更大程度地增強(qiáng)爐內(nèi)各段的爐氣紊流攪拌，促進(jìn)爐氣和鋼坯的熱交換，這樣才能達(dá)到節(jié)能和提高爐子熱效率的目的。另外需要注意對(duì)使用合理的裝備操作方式，依照行業(yè)具體規(guī)定要求?；谑止C(jī)械的操作方式局限性非常明顯，無(wú)法確保鋼坯的加熱質(zhì)量，也無(wú)法保證節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此相關(guān)技術(shù)人員需要重視以裝備的特點(diǎn)為基礎(chǔ)加強(qiáng)日常管理，引入自動(dòng)化控制技術(shù)，使員工的操作水平提升[2]。

圖1 加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 合理調(diào)節(jié)空氣系數(shù)

由于軋鋼加熱爐的類型各有不同，對(duì)應(yīng)的燃料使用情況也不盡相同，除了使用單一的燃料外，某些企業(yè)還使用各種燃?xì)鈸皆谝黄?，形成混合燃料。多?shù)企業(yè)為了控制最佳空燃比，逐步開始使用現(xiàn)代化技術(shù)監(jiān)測(cè)燃?xì)鉄嶂档淖兓闆r，并且以此為基礎(chǔ)對(duì)空氣和燃?xì)獾牧髁窟M(jìn)行調(diào)整，使二者處于合理的比例，使燃燒的效率提升。這種技術(shù)在應(yīng)用過程中具有較好的效果，引入熱值儀等相關(guān)設(shè)備后能夠有效了解設(shè)備的使用情況。但是部分企業(yè)生產(chǎn)條件有限，這些企業(yè)通過人工經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)改變空氣量，以維持燃?xì)饬髁亢愣榛A(chǔ)對(duì)比生產(chǎn)情況，探索出最合適的空氣燃料比。

3.4 引入連鑄坯熱送熱裝工藝

當(dāng)前連鑄坯熱送熱裝技術(shù)也得到了很好的應(yīng)用，可以持續(xù)地釋放物理熱。在此條件下通過科學(xué)的方式進(jìn)行控制，可以有效地拓展軋制工藝，融入連鑄技術(shù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。在實(shí)踐當(dāng)中需要重視優(yōu)化控制技術(shù)，有效對(duì)各工序進(jìn)行銜接，以達(dá)到較好的效果[3]。

3.5 提高熱送熱裝率和熱裝溫度

降低燒損，提高熱送裝率和熱裝溫度是當(dāng)前不需要投入大量資金就可以實(shí)現(xiàn)的降本增效方式。近年來(lái)在同等情況下，每提高10%的熱送熱裝率，就可以使燃?xì)庀牧繙p少約2%～3%，使熱送熱裝率和熱裝溫度提高，不單單可以節(jié)約燃?xì)?，還可以使氧化燒損的情況得到有效控制，適合大批量生產(chǎn)。

通過觀察不同階段鋼坯的環(huán)境情況，再利用科學(xué)合理的溫度計(jì)算方法，能夠?qū)︿撆鞲鱾€(gè)階段的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括預(yù)測(cè)出最終鋼坯出爐的大概溫度，對(duì)于所預(yù)測(cè)的溫度進(jìn)行分析可以了解各個(gè)階段的鋼坯加熱情況是否符合生產(chǎn)工藝要求，若出現(xiàn)階段性的溫度差異時(shí)，企業(yè)工作人員及時(shí)調(diào)整有利于整個(gè)鋼坯在爐內(nèi)的加熱順序。

3.6 爐內(nèi)設(shè)備節(jié)能措施改進(jìn)

對(duì)爐內(nèi)設(shè)備節(jié)能措施進(jìn)行優(yōu)化，具體從兩個(gè)方面實(shí)施：第一，增加爐體本身的絕熱能力，在以往的爐內(nèi)鋼坯加熱過程中，因爐體內(nèi)保溫性能不良，從而導(dǎo)致大量能量在加熱過程中損失掉，進(jìn)一步確保了爐內(nèi)加熱鋼坯能量的低消耗；第二，在進(jìn)行鋼材冷卻步驟時(shí)，采用氣化冷卻代替冷水冷卻，可極大地減少水的使用頻率，也減少了鋼材在冷卻過后形成冷水黑的肯能，將鋼材加熱冷卻成功率大大提升。

3.7 跟蹤鋼坯爐運(yùn)行速度

為了降低加熱爐對(duì)能量的消耗，需要先觀察爐內(nèi)鋼坯運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)對(duì)經(jīng)過的速度進(jìn)行計(jì)算，確保爐內(nèi)鋼坯一直處于高溫情況，為鋼坯爐運(yùn)行速度控制提供可參考的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 降低軋鋼加熱爐氧化燒損的有效措施

4.1 提高加熱爐的自動(dòng)化水平

扎鋼加熱爐使用時(shí)氧化燒損的問題非常嚴(yán)重，需要重視加強(qiáng)設(shè)備的優(yōu)化和改進(jìn)，使自動(dòng)化水平提升，保證氧化燒損得到有效控制。首先加熱爐的散熱性能會(huì)對(duì)氧化燒損情況產(chǎn)生較大影響，主要是由于爐內(nèi)保溫層等的影響。因此需要重視加強(qiáng)管理，對(duì)保溫層進(jìn)行優(yōu)化。在爐內(nèi)原有結(jié)構(gòu)上適當(dāng)采取相關(guān)措施增加保溫層，比如說(shuō)使用高性能的保溫材料，并且將其在風(fēng)管上固定。這樣可以有效地避免氧化燒損情況。其次，爐內(nèi)持續(xù)性氧化燒損的條件下，需要注意對(duì)加熱爐進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，使用具有良好可塑性的爐內(nèi)材料，適應(yīng)爐內(nèi)溫度大幅度升降。最后在日常生產(chǎn)時(shí)需要重視采取合理的策略，優(yōu)化控制爐溫，防止氧化燒損的問題出現(xiàn)，保證爐溫在后穩(wěn)定合理的范圍內(nèi)，需要控制其在620℃以下[4]。

4.2 引入新型蓄熱式燃燒技術(shù)

加強(qiáng)加熱爐溫度控制模型的優(yōu)化非常重要，加熱爐控制系統(tǒng)是整個(gè)加熱爐過程控制系統(tǒng)的核心，主要任務(wù)在于按生產(chǎn)工藝要求逐步對(duì)進(jìn)入加熱爐區(qū)域的鋼坯進(jìn)行準(zhǔn)確的生產(chǎn)控制和跟蹤，并通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行有效地控制管理和運(yùn)行，對(duì)加熱爐爐內(nèi)鋼坯的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，計(jì)算數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制鋼坯的升溫過程，精確控制鋼坯的出爐溫度和均勻度，降低氧化燒損，在提高加熱質(zhì)量及產(chǎn)量的前提下節(jié)省能源[5]。蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用過程中可以有效地緩解氧化燒損，為生產(chǎn)提供較好的條件，以便逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。在該技術(shù)應(yīng)用過程中燃燒方式出現(xiàn)了較大的變化，選擇主要是大空間擴(kuò)散燃燒的方式，與此同時(shí)加熱爐在加熱是具有一定的均勻性，可以保證爐溫在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)下將傳統(tǒng)方式下溫度在某一區(qū)域出現(xiàn)異常的問題解決，有效地控制空氣系數(shù)過剩的情況[6]。在生產(chǎn)時(shí)可以有效減少產(chǎn)生的廢氣含量，與此同時(shí)蓄熱式燃燒技術(shù)在使用過程中選用的主要是低熱值燃?xì)?，燃?xì)獾挠昧肯鄬?duì)較少，可以幫助企業(yè)達(dá)到節(jié)省成本控制支出的目的。新型蓄熱是可以有效地控制空氣和燃?xì)獾念A(yù)熱溫度，使其低于出爐煙氣溫度約100℃，這樣可以大幅度提高熱效率，使熱效率在70%左右[7]。另外蓄熱式加熱爐的噸鋼能耗相對(duì)較低，只需要花費(fèi)372立方米，高爐燃?xì)饧訜岢杀炯s為每噸11元，而非蓄熱式加熱爐的成本為每噸40元[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

在軋鋼加熱爐使用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)氧化燒損等各種問題，需要采取合理的措施進(jìn)行處理。比如說(shuō)技術(shù)優(yōu)化、合理進(jìn)行設(shè)備選型等，使加熱爐的功能性能提升，使其在效率和加熱治療方面都能獲得較好的效果，在保證正常生產(chǎn)的同時(shí)有效地控制廢棄物的出現(xiàn)量。在實(shí)踐中需要與企業(yè)的生產(chǎn)要求相結(jié)合，逐步進(jìn)行加熱爐的優(yōu)化改進(jìn)，加強(qiáng)實(shí)踐，從本質(zhì)上提升扎鋼加熱爐的工作性能。