摘  要：主要介绍了唐钢中型厂高炉煤气蓄热式加热炉的结构、性能及控制系统的特点，对改造效果进行了分析。  

关键词：加热炉；高炉煤气；蓄热式烧嘴

1 前言  

在钢铁工业中，加热炉是主要的耗能设备之一。合理解决加热炉的燃料问题，提高燃料利用率，对于降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量从而进一步提高整个轧线生产过程的经济效益，具有非常重要的意义。  

唐钢中型厂是一个生产矿用支撑钢、矿用工字钢、角钢、轻轨、槽钢、圆钢、方坯等9个品种，70多个规格的中型轧钢厂，年产量50多万吨。原有推钢式加热炉两台，设计加热能力62t/h，采用重油、高炉煤气混烧。2001年单耗重油38.43kg/t、高炉煤气167m3/t。油气混烧，油气比、空燃比都不易控制，这就造成能源的浪费，同时又污染了环境，造成了经济效益和社会效益的双重损失，同时也增加了工人的操作难度。  

由于中型厂的两台加热炉要完成16个钢种、70多个规格钢材的钢坯加热任务，加热钢种杂、规格多，因此加热炉产量波动大，随着产量的波动，其热负荷也随之波动，产量越低，吨钢热消耗明显升高。并且由于两炉交叉出钢，常处于待轧、待温状态，加热时间长，氧化烧损增大。  

随着公司对两火成材的淘汰，中型厂的开坯任务逐渐取消，年产量由过去的材坯总量 55～60万吨降低到全型钢40万吨。开一座加热炉加热能力不够，开两座加热炉燃料浪费严重。因此将中型厂加热炉改为一座适应能力强，且能耗低的加热炉很有必要。  

2 改造蓄热式加热炉的理论基础  

蓄热式高温空气燃烧技术，19世纪中期就开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。其原理是采用蓄热室余热回收装置，交替切换烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度的效果。但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工业炉上的应用。新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍，因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积可以大为缩小。另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为20～30min，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3min。新型蓄热室传热效率高和换向时间短，带来的效果是排烟温度低（200℃以下），被预热介质的预热温度高（只比炉温低100～150℃）。因此，废气余热得到接近极限的回收，蓄热室的温度效率可达到85%以上，热回收率达80%以上[1]。  

由于唐钢一铁厂的高炉煤气热值仅为725×4.18kJ/m3，理论燃烧温度只有1100℃左右，实际燃烧温度更低，采用常规燃烧技术不能满足轧钢加热炉的温度需要。而高温空气燃烧技术将空气和煤气都预热到1000℃以上，高炉煤气的理论燃烧温度达到2000℃以上从而使纯高炉煤气的燃烧温度满足轧钢加热炉炉温1200℃以上的要求。  

3 改造方案及技术特点  

根据中型厂的生产波动大，而加热炉区域场地较窄的特点，并结合一铁外供煤气量的大小（30000～35000m3/h）。本着安全可行，调节灵活。节能效果突出的原则，采用招标的方式，最终选择了和北京神雾科技公司的合作，采用北京神雾公司的“蓄热式烧嘴”技术。根据中型厂年产型钢40万吨，不同品种轧机生产能力在45～80t/h之间，设计加热炉最大加热能力85t/h。  

3.1 加热炉主要参数和技术性能  

加热钢种：碳素结构钢、低合金钢、合金钢  
钢坯规格：断面140mm×140mm、165mm×165mm、165mm×225mm、165rnm×280mm  
长  度：最小2600 mm，最长3200mm  
钢坯入、出炉温度：常温入炉，出炉1050～1220℃  
钢坯加热温差：≤50℃  
炉  型：端进、端出推钢式连续加热炉，双排装料  
炉子加热能力（最大）：85t/h  
炉子的主要尺寸：  
炉子有效长：22820mm  
炉子总长（砌体长度）：24792mm  
炉子内宽：7300mm  
炉子总宽（砌体宽度）：8348mm  
燃料：高炉煤气 低位发热值（标态）725×4.18 kJ/m3  
煤气消耗量（标态）：33650m3/h  
空气消耗量（标态）：22120m3/h  
烟气生成量（标态）：48795m3/h  
空气预热温度：≥1000℃  
煤气预热温度：≥1000℃  
吨坯单位热耗：1.20GJ  
炉底管冷却方式：汽化冷却  

3.2 技术、结构特点  

3.2.l 蓄热式燃烧器  

加热炉每侧外部安装17个煤气蓄热和19个空气蓄热式燃烧器，每个空气蓄热器与煤气蓄热器相邻布置，蓄热式燃烧器分为单喷口和双喷口两种，以适应不同位置的蓄热式燃烧器布置。一个空气喷口和一个煤气喷口，组成一个燃烧单元。蓄热器中的蓄热体采用陶瓷小球和陶瓷蜂窝体的复合蓄热结构，它具有换向时间适中（中型厂设计换向时间2min），耐急冷急热性好、导热性能好等优点；每个燃烧器前的煤气和空气连接管上都安有手动调节阀，从而使得各个燃烧器、特别是上部与下部燃烧器的能力能够按需要进行调节；维修方便，可以在不影响炉子正常生产的情况下利用常规检修更换蓄热体。  

3.2.2 引火烧嘴  

中型厂的产品中有一部分合金钢，这些品种对预热段的加热炉温有上限要求。如 09CuP要求预热段炉温低于800℃，而高炉煤气的安全燃烧温度需高于800℃，为解决这一矛盾，在预热段增加12支使用转炉煤气的引火烧嘴，以保证高炉煤气在800℃以下的安全稳定燃烧。12支引火烧嘴小时耗气量低500m3/h，采用电子打火点燃，使用安全可靠。  

3.2.3 自动控制