加热炉控温技术影响因素分析及改进

时间：2024-04-25

赵明博胡江宁

东北特殊钢集团股份有限公司大连基地第二轧钢厂辽宁大连 116000

1 加热炉的控制现状

加热炉燃烧系统的特点体现在强耦合性和滞后性两个方面，加之参数之间存在互相干扰的情况，且燃烧系统还会受到外界因素的影响，从而导致加热炉的燃烧效率并不理想。现阶段轧钢厂加热炉采用的控制系统，一般都是以人为手动的方式对空煤配比系数进行设定，如果运行工况出现变化，那么很难保证控制系统的响应及时有效，偶尔会出现加热炉尾冒黑烟的现象，不但影响燃烧效率，还会增大能耗。为有效解决这一问题，轧钢厂可对自动化控制系统进行应用[1]。

2 存在问题及影响因素分析

2.1 炉膛温度场的均匀性

温度场的不均匀性主要是由6点原因造成的。

2.1.1 各区温升速率差异较大

有的区在执行工艺后很快就能达到期望炉气温度，而有的区却要延迟一段时间。

2.1.2 烧嘴燃烧不稳定

对于性能要求较高的产品，烧嘴频繁熄火会使加热时长超出允许值，严重影响产品的质量，造成很大损失。

2.1.3 加热炉长久失修

炉体因长期使用未进行维护和大修检查，部分炉体和内腔密封岩棉烧损严重，再加上长期的热胀冷缩及锈蚀等因素，造成靠近烧嘴燃烧口前端的内腔炉壁透火，局部温度过高；内部轨道立柱底部、炉体热涨接缝处及炉门边框衔接处透风，温度降低较快。

2.1.4 炉压控制不当

设计时，工程师只是通过炉气和铸锭温度来控制加热炉整个加热工艺过程，未考虑到炉压变化对加热系统和产品性能质量的影响，所以未安装炉压表，致使加热炉加热工艺控制系统存在缺陷，炉压运行情况处于不可控状态，炉压与排烟蝶阀的关系也无法控制。

2.2 燃烧炉热效率

除以上几个因素外，加热炉的热效率也同样影响产品的性能质量、温度场分布和能源消耗。影响热效率的主要因素是排烟温度控制、炉膛温度控制和烟气氧含量控制。具体分析如下。

2.2.1 排烟温度控制

排烟热损失是加热炉的主要热损失之一，主要取决于排烟温度和排烟容积。排烟温度高，烟气带走的热量多，热损失就会增大，热效率降低，燃料消耗相应增大。

2.2.2 炉膛温度控制

炉膛温度是加热炉的重要工艺操作指标，也是保证加热炉长期安全运行的指标之一。该温度是指烟气离开燃烧室的温度，代表炉膛内的烟气温度。依靠安装在炉膛内的多点热电偶，测量并控制炉膛温度。

2.2.3 烟气氧含量控制

烟气氧含量的高低直接影响到加热炉的热效率及安全平稳的运行。当烟气氧含量高时，热效率降低，使得铸锭表面易被氧化，从而影响产品质量性能；当烟气氧含量低时，易造成不完全燃烧。

3 加热炉控温技术的改进措施

3.1 安装余热回收装置

加热炉在燃烧之后常常会有大量烟气，烟气也会带走一定的余热，一旦排放到空气中，就会损失燃料的热能，并污染空气。为提高加热效率，有必要对烟气中的余热进行回收利用。在加热炉增加余热回收装置是将燃烧的气体经该导热筒加热后进入烧火间，使空气和燃料通过余热对其进行预热，以此改善优化加热炉的燃烧条件，减少排烟热损失，降低加热炉的排烟温度，从而增强燃烧效果，减少燃料的浪费，提高加热炉系统效率[2]。

3.2 针对燃烧器调风板开度偏大或偏小

燃烧器调风板开度是通过观察炉膛、火焰、排烟颜色等因素来控制的。如果火焰狭长无力，且火焰呈黄色、排烟颜色发浓，则可证明空气的含量不足，表示燃料没有充分燃烧，此时需调大阀门，增加空气的进气量；如果火焰较短，火焰颜色发紫，则可证明空气的进气量过高，应适当调小阀门，减少空气的进气量。总之就要将燃料和空气的进气量调到比较合理的配比，使得燃料得到充分的燃烧，达到提高加热炉热效率的目的。

3.3 优化材料

经调查发现，部分企业在进行燃料选择的时候经常会在常减压装置当中使用催化油浆，但在催化油浆当中包含很多的裂化催化剂颗粒，在其进行燃烧之后会产生较多的固体颗粒残留，停留在加热炉炉膛以及其炉管的表面，同时更多的固体颗粒会进到空气预热器当中。使用清灰剂固然会产生一些效果，但却无法对空气预热器当中的清理工作发挥更多的实效，再加上一些单位使用蒸汽吹灰系统，导致空气预热器当中的固体颗粒形成硬垢，对翅片进行堵塞难以清理，使空气预热器在进行排烟的时候会急速升温。针对以上情况，应采用切除空气预热器低温段的方法进行处理，接着通过使用高压消防水来进行冲洗再行使用。同时为降低催化油浆的使用危害，可选用催化柴油，对余热回收系统的清洗工作进行最大程度上的简化。

3.4 加强烟气余热回收

通常，常减压装置的余热回收系统的组成会主要分为高温段和低温段的两部分空气预热器，在高温段部分主要使用工质高效传热元件，在低温段部分主要使用双向板翅空气预热器。为能对露点腐蚀的现象进行有效缓解，同时减轻翅片堵塞的情况，应当对排烟温度进行控制，使其保持在130℃，并在燃料油的选用方面使用催化柴油，使低温段空气预热器的使用一直保持在正常状态。

余热回收系统在实际的运行过程当中会对加热炉的能耗进行有效降低，但在烟气露点腐蚀的情况之下会对这种能耗降低的情况进行一些限制，在这种情况之下排烟温度会保持在130℃左右，这种现象会使低温热浪费。在炼油技术得到不断发展的情况之下，余热回收系统当中逐渐使用到了冷凝技术来对低温热进行回收，通过对烟气当中的水蒸气的气化潜热进行回收，来达到提高加热炉热效率的目的[3]。