蓄热式加热炉运行存在问题及解决措施

王世麟,李德贵（昆明钢铁股份有限公司,云南　安宁　650302）

蓄热式加热炉运行存在问题及解决措施

王世麟,李德贵
（昆明钢铁股份有限公司,云南安宁650302）

摘要：针对昆钢棒线厂棒材车间蓄热式加热炉存在的煤气泄漏、蓄热室蓄热小球滑落、加热炉炉压大等问题，分析了原因，并提出了解决上述问题的技术措施，提高了蓄热炉的性能,改善了使用效果。

关键词：蓄热小球；炉压；泄漏

1　前言

高效蓄热式加热炉由高效蓄热式热回收系统、换向式燃烧系统和控制系统组成，其热效率可达75%，这种换向式燃烧方式改善了炉内的温度均匀性。由于能很方便地把煤气和助燃空气预热到1000℃左右，可以在高温加热炉使用高炉煤气作为燃料，从根本上解决了因高炉煤气大量放散而产生能源浪费及环境污染的问题。

昆钢80万吨棒材高效蓄热式加热炉是昆钢建成的第一座使用高炉煤气作为燃料的加热炉，该加热炉为内置蓄热室加热炉，年加热能力80万吨。

2　加热炉性能及存在问题

昆钢80万吨棒材蓄热式加热炉使用纯高炉煤气作为燃料，采用空气、煤气双预热，在炉子两侧墙下部各设5个空气蓄热室和5个煤气蓄热室，分预热段、加热段和均热段三加热，分别供入煤气和空气，分三段进行控制。

其主要技术参数如下:

炉了型式:侧进侧出三段蓄热式步进梁加热炉

炉了产量:冷装最大：156t/h;热装：160t/h

加热料坯:150mm×150mm×12000mm

炉了尺寸:12800mm(内宽)X20880mm(有效长)

钢坯加热温度:1050～1150℃

燃料及热值:单一高炉煤气，Q=(750±50)×4.186KJ/m3

燃料/空气耗量:51200/64000m3/h(最大值)

燃料/空气预热温度:1000/1000℃

排烟温度:≤150℃

炉底管冷却方式:汽化冷却

排烟方式:排烟机

烟囱：2根Φ1400/1300×10×25000mm

棒线厂棒材车间加热炉于2004年8月投产使用至今约10年，此外随着技术的发展内置通道式双蓄热加热炉由于自身存在缺陷和安全上的不足，使得加热炉在使用中存在着许多问题，对生产和安全构成较为严重影响，车间对存在的问题进行调查、分析和探索，通过加强管理，技术改造等手段，使这些问题得到有效解决，保证了加热炉的平稳安全运行。

2.1煤气泄漏

气体泄漏部位主要是在蓄热室弧型拱顶与炉底的连接处，加热炉炉压较小时，煤气使用量较小表现为煤气泄漏，炉压较大，煤气使用量较大时，煤气泄漏直接形成炉底冒火，煤气泄漏产生以下问题：第一：加热炉炉底煤气浓度超标，高达200ΡΡM以上，人员无法作业，带来严重的安全隐患。第二：煤气泄漏形成冒火，直接对炉底钢板，加热炉水封槽、裙罩形成烘烤，钢板变形，对加热炉形成次生损伤。第三：使加热炉煤气单耗增加，增加能源损耗。

造成煤气泄漏主要原因是由炉体产生缝隙造成。80万吨棒材加热炉为内置蓄热式加热炉，内置蓄热式的特点是，加热炉的燃烧喷口、热空气和热煤气通道、烟道由耐火材料整体浇筑而成，由于耐火材料本身的不严密性，长期使用，炉墙上产生裂缝。经检测发现裂缝经炉墙喷口、通道延伸至蓄热室。由于炉墙每隔一定距离布置膨胀缝，蓄热室弧形顶与炉底间布置有膨胀缝，并且加热炉每180s进行一次换向操作，煤气通道和空气通道内气流呈喷出与吸入的交替往复状态，耐火材料长期经受气体的冲刷，致使部分膨胀缝间隙变大，煤气通过蓄热室产生泄漏，炉内及蓄热室泄露的煤气最终通过炉皮钢板泄漏到炉体外，产生上述所述影响。

2.2蓄热室蓄热小球滑落

生产中发现一般检修三个月后，管道内即可以听到有小球滑落撞击管道的声音，当烟气调节阀开度增大，换向的时候小球滑落的声音尤为明显，该加热炉每个蓄热室装小球的数量平均在3吨，如果出现小球滑落，最明显的影响就是该段的烟温上升过快，无法控制，出现小球滑落的管道只存在于煤气蓄热室。如果不及时检修，蓄热室内的小球将全部滑落到管道内，换向后该段排烟温度即超过150℃，出现煤气烟管“放炮”现象，存在较大的安全隐患。出现该问题不仅增加了检修的频次，况且更换蓄热小球，增加了成本。

检修的时候通过检查蓄热室发现，小球滑落是主要原因是蓄热室的铸铁篦子局部被烧坏，造成小球滑落。另一个原因是部分支撑钢结构高于蓄热箱体，铸铁篦子铺设在支撑钢结构上，存在间隙，该加热炉使用的蓄热小球的直径是18mm，由于存在此间隙的蓄热室不多，且不易被察觉，所以经常在检修的时候被忽略掉。虽然间隙少，但是加热炉频繁换向，致使蓄热室内的小球不用多长时间即可全部滑落到蓄热箱体及管道内。还有一点，由于煤气蓄热室内的支撑钢结构和箱体较空气蓄热室变形量大，所以小球滑落只存在于煤气蓄热室。

2.3加热炉炉压大，头尾冒火严重

通过观察发现，车间加热炉在运行过程中存在炉压大，炉体易冒火，炉压调节困难等现象。通过分析出现上述现象的主要原因既有设计的原因，如蓄热量与产能的匹配，蓄热体质量过少，也有运行中产生的问题，如蓄热体堵塞等。

出现设计问题的主要原因是：（1）该加热炉设计产量为80万吨，加上当初设计预留20%的量，该加热炉的加热能力最大为96万吨，当随着生产工艺的不断升级，车间整个产能达到115万吨。为了满足生产工艺的要求，炉内加热负荷增加，在不改变蓄热体量的情况下，必然使排烟的负荷增加，出现炉压过大的情况；（2）车间为了提升技术经济指标，降低成本，将该加热炉加热炉坯料断面由150方改为165方，加热同等重量的坯料，由于炼钢的热送不稳定，165方的热透性不好，导致加热炉的热负荷比加热150方时负荷增加，多余的烟气已很难通过烟气调节阀进行调节排出，导致炉压过大。

生产运行中出行问题导致炉压过大的主要原因是：（1）蓄热小球由于热震性能不好或者被烧坏，导致蓄热小球板结在一起，排烟不畅；（2）高炉煤气脏，高炉煤气粉尘黏附在蓄热小球表面，降低了热交换效果和空气、煤气的预热温度；（3）炉子端墙、侧墙边堆积了大量的氧化渣。特别是预热段，和均热段，氧化渣堆积导致喷口堵塞，增加了炉子排烟的困难。

由于上述原因，当蓄热小球进行蓄热，蓄热室进行排烟时，由于炉温过高，蓄热小球的高温性能不好，附着在蓄热小球表面的低熔点物质发生溶融，产生粘接。将蓄热小球之间的空隙堵塞，使蓄热室排烟和供热都不畅，使炉压升高[1]。

3　解决措施

3.1煤气泄漏解决措施

煤气泄漏的解决措施主要是对造成煤气泄漏的漏点进行封堵，保证加热炉的严密性。主要措施是：（1）对于膨胀缝等较大的缝隙，首先用锆铝陶瓷纤维石棉进行填充，保证其严密性，为了使石棉在使用过程中不被炉气吹飞，塞缝后用高铝砖对石棉进行压垫。对于较小的缝隙，使用高温粘接剂用石棉进行塞缝；（2）对侧墙钢板与炉体钢板的连接处进行连续焊接，由于炉底两块钢板的连接处一般设有槽钢作支撑，对于槽钢的两边也进行连续焊接[2]。对于支撑钢结构与炉底变形钢板之间的间隙先用石棉填充，然后用较小的钢板连接进行点焊支撑；（3）对于侧墙上焊接作业困难的拼缝以及烧损面积较大无法通过焊接修补的地方，制作一个开口的箱体，将拼缝或者损坏部位围进去，然后通过开口处灌浇注料，这样做效果明显，工作量较大。

3.2蓄热室蓄热小球滑落解决措施

解决蓄热室蓄热小球滑落的措施主要是：（1）对变形的蓄热室箱体进行更换；（2）对于摆放蓄热小球的支撑面认真检查，特别是支撑面的四周与箱体的接触面，避免出现大于15mm的缝隙；（3）铺设完铸铁篦子后，对蓄热室四周认真检查，如果有大于15mm的缝隙，都需用石棉塞缝。因为石棉能耐高温，蓄热小球填充后，石棉受到挤压，所以在排烟和进气时，石棉不会被吹飞；（4）在铸铁篦子上铺设用1Cr18Ni9Ti不锈钢丝（2.0mm）编成，间距8×8mm的两层不锈钢网。

3.3炉压大，头尾冒火解决措施

（1）设计方面的问题只有通过加热炉技改来一并解决，在现有条件下，我们降低热负荷的方法就是提高热送热装比例，强化管理，冷热坯均匀交叉入炉，避免集中冷坯入炉将炉温拉低，造成炉内钢坯温度分布不均，热负荷增加的情况，另一方面通过增加热炉横移缸的行程，减少加热炉装坯数量，增加钢坯之间的间隙，以此提高热辐射和传导传热的能力，减少供热负荷，降低炉压。

（2）更换材质更好的蓄热小球，在不改变蓄热式加热炉结构的基础上，只能对炉子所用的材质方面进行选择，其中最有效的方法就是提高蓄热球质量，蓄热球质量的好坏直接影响到炉子的性能。高质量的蓄热球应具有良好的蓄热性能、抗高温结块性及较高的硬度。质量不好的蓄热球使用较短时间就会出现大量结块，从而影响蓄热室透气及蓄热性能，导致温度提升困难。现采用的蓄热小球AL2O3的含量为80.2%，体积密度为2.8g/cm3,比表面积为200～220m2/m3,热震值为30次（1100℃水冷），减少小球的板结，提高加热炉使用周期。

（3）按周期对加热炉进行除渣，根据加热炉的使用情况，按周期对加热炉进行除渣，同时保证加热炉除渣设备，例如炉底刮渣板，排渣口的正常运行。

（4）协调各组热工参数，做好供热量与排烟量、蓄热室温度与炉温、空燃比与排烟温度这三组热工参数的协调。把最关键的几个热工参数进行优化组合，提出最优的控制和操作方法。

4　结语

通过几年的生产实践和应用管理，使加热炉的性能和使用周期大大提高，取得了较好的效果。但是随着车间产能的不断释放，要保证加热炉的长周期安全运行，就必须坚持在设备巡检、预防性维护、故障处理等方面加强管理。努力实现安全生产，提高设备的使用完好率，总结经验，学习先进技术，保障设备的长周期运行。

参考文献：

[1]吕以清,刘兆新.改善蓄热式加热炉使用效果的生产实践[J].工业炉,2007(09):15-17.

[2]梁海风,沈奕光.蓄热式加热炉运行中的问题及处理方法[J].冶金能源,2004(07):38-40.

作者简介：王世麟（1984-），男,云南宣威人，工程学士，助理工程师，研究方向：热工及轧钢工艺。