轧钢加热炉节能途径探讨详解.doc

轧钢加热炉热平衡分析及节能途径探讨 能源动力部 贾共鹏 摘 要：本文通过对轧钢加热炉的结构、热平衡和能耗等介绍，详细分析了高炉煤气的燃烧计算，阐述了生产过程中节能基本途径和有效措施，为加热炉设计和生产操作提供了借鉴。 关键词：轧钢 加热炉 节能 减排 ******************************************************************************* 我国冶金产品的成本构成中，轧钢工序占整个冶金行业能耗的10%，加热炉作为轧钢工序的重要设备，占轧钢工序能耗的75~80%。因此，提高轧钢加热炉的能耗水平对钢铁企业的节能有着重要意义。 轧钢加热炉的基本要求和炉型分类 （一）轧钢加热炉的基本要求 生产效率高 在保证质量的前提下，物料加热速度越快越好，这样可以提高加热炉的生产效率，减少炉子座数或缩小炉子尺寸，而且还能降低烧损和燃料消耗，节约维护费用。 一般用单位生产率即炉底强度[kg/（m2·h）]的高低来评价一座炉子的优劣。例如推钢式连续加热炉的炉底强度为600~800kg/( m2·h），步进式加热炉为700~900 kg/( m2·h），先进的连续加热炉为1000 kg/( m2·h）。 加热质量好 金属的轧制质量和金属的加热质量有很大的关系，加热时钢坯出炉温度要符合工艺要求，断面温度分布均匀，金属烧损率低，防止出现过烧和表层的脱碳。近几年出现的低温轧制技术，是在保证工艺要求的前提下，将钢坯加热到低于常规加热温度，在低于常规温度下进行轧制，从而大幅度降低坯料加热所消耗的燃料，减少金属烧损，是钢坯加热方式在节能方面的有益探索。 燃料消耗低 节省燃料对降低成本和节约能源有重大意义，加热炉的燃料消耗应尽量降低。根据国标火焰加热炉节能监测方法(GB/T 15319-1994)的规定，使用可比单位燃耗来表示加热炉的能耗水平，即以不少于一个生产周期的合格加热工件折合质量计算的单位产品燃料消耗称为可比单位燃耗，简称为可比单耗。其中对于生产线材的加热炉，规定可比单耗≤90千克标煤/t（坯或锭）。 炉子寿命长 由于高温作用和机械磨损，炉子不可避免会有损坏，因此要定期检修，保证炉子使用寿命，降低维护费用。 工作环境好 要求炉子的机械化及自动化程度较高，操作条件好，安全卫生，对环境无污染。 （二）轧钢加热炉的炉型分类 炉型结构是加热炉节能与否的条件，因此在加热炉新建时应该尽量考虑到加热炉节能的需要。其中，推送式连续加热炉是应用最广放的形式，根据炉温制度可分为两段式加热炉、三段式加热炉、多点供热式加热炉。 轧钢加热炉的热平衡分析及计算 燃料在锅炉中燃烧所放出的热量一部分通过受热面被锅炉中的水和蒸汽吸收而得到有效利用，其余部分则以不同的方式损失掉了，这种锅炉热量的收支平衡关系，即为热平衡。对于燃气锅炉，锅炉的热平衡是以1m3气体燃烧为单位的，热平衡可用下式表示 Qr=Ql+Q2+Q3+Q4 kJ/m3 式中：Qr—1m3燃料带入锅炉的热量，kJ／m3； Ql—锅炉有效利用热量，kJ／m3； Q2—排烟热损失，kJ／m3； Q3—化学未完全燃烧热损失，kJ／m3； Q4—锅炉散热损失，kJ／m3。 燃料燃烧发出的热量中，有效利用的热量是使风温、煤气温度和钢坯温度提高所必须传入的热量。锅炉烟气带走的物理热是热损失中的主要部分。当鼓风量过大时（即空燃比α偏大），虽然能使燃料充分燃烧，但烟气中过剩空气量偏大，表现为烟气中氧气O2含量偏高，过剩空气带走的热损失增大，导致热效率η偏低。与此同时过量的氧气会和燃料中的S、烟气中的N2反应生成SO2、NOX等有害物质。而对于轧钢加热炉，烟气中的氧气含量过高，还会导致钢坯氧化铁皮增厚，增加氧化烧损。 当鼓风量偏低时（即空燃比α偏小），表现为烟气中氧气O2含量低，CO含量高，虽说排烟热损失小，但燃料没有完全燃烧，热损失增大，热效率也将降低。另外烟囱冒黑烟而污染环境。 由于现在大部分加热炉均采用高炉煤气作为燃料，故以燃烧高炉煤气加热炉为例进行热平衡的计算。 （一）热平衡的一般计算 1、煤气热值 高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO）, 二氧化碳（C02）, 氮气（N2）、H2）、CH4）等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55 %，热值仅为3500/m3左右。 组分（%） 氢气 氧气 氮气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 发热值（kj/m3) 公司平均 2.458 0.002 54.935 23.949 0.012 19.419 3291 根据炼铁煤气化验室的计算公式，计算公司高炉煤气的平均热值如下： H =2.458×107.7+23.949×126.2+0.012×3