PDF《青钢钰尊线材厂加热炉漏火原因分析与改造》

?????????? ?? ?????????? ?? 节能减排 节能减排 摘要: 通过分析加热炉蓄热箱周围漏火现象, 青钢钰尊线材厂采取改造蓄热箱结构、 改变蓄热箱安装方式、 改进蓄热箱制 造工艺、 改变燃烧控制段换向方式等措施对加热炉进行改造, 加热炉再无漏火现象发生, 加热能力显著提高, 分段分侧集中 换向阀运行稳定, 额定煤气消耗降到了57

416 m3 /h以下, 改善了操作环境.

关键词: 加热炉;

蓄热箱;

漏火;

换向阀;

改造 中 中图分类号 号: TG307 文献标识码: B 文章编号: 1004-4620 (2013) 05-0050-02 收稿日期: 2013-04-11 作者简介: 李宪营, 男,

1970 年生,

1994 年毕业于北京科技大学热 能工程专业.现为青钢胶南项目部高级工程师, 从事加热炉技术 管理工作. 青钢钰尊线材厂加热炉漏火原因分析与改造 李宪营(青岛钢铁控股集团有限责任公司, 山东 青岛 266043)

1 前言青钢钰尊线材厂加热炉于

2004 年12 月投产, 为步进梁式双蓄热加热炉[1] , 有效尺寸24

300 mm*

12 760 mm, 有效炉底强度

549 kg/ (m2 ・ h) ;

燃料为高 炉煤气, 煤气热值为

3 350 kJ/m3 , 采用空煤气双预 热, 空气、 煤气预热温度>1

000 ℃;

共有

80 个蓄热 式烧嘴, 空煤气烧嘴各40个, 蓄热体为蜂窝体[2] , 设有80个二位三通换向阀[3] ;

由炉尾至炉头分为3段: 加热Ⅰ段、 加热Ⅱ段、 均热段.设计加热能力160 t/h (常温坯) , 钢坯规格为

150 mm*150 mm*12

000 mm, 出钢温度为1 050~1

200 ℃.生产产品有碳素 结构钢、 优碳钢、 低合金钢、 焊条刚、 焊丝钢、 弹簧 钢、 帘线钢等. 投产初期, 加热炉运行正常, 但使用一段时间 后, 个别蓄热箱周围出现漏火现象, 随着使用时间 的增长, 大多数蓄热箱周围相继出现漏气、 漏火, 较 多蓄热箱体与炉墙严重脱离, 造成炉墙大面积漏 火, 炉顶也多处冒火, 经常需要停车待温, 严重影响 了正常生产.另外, 炉墙钢结构立柱烧损较严重, 有的立柱已经变形, 导致炉顶东西两侧出现下垂的 现象, 部分炉顶锚固砖从锚固钩中脱出. 这些问题导致了加热炉的运行不安全、 不稳 定, 能耗上升, 产量下降, 钢坯加热质量也受到很大 影响.炉子周围 CO 含量超标, 操作环境恶劣.虽 然多次采取措施对漏气、 漏火进行封堵处理, 但是 效果不佳, 没能有效解决问题.要彻底解决上述问 题, 确保加热炉长期安全、 稳定、 高效运行, 必须从 源头上找到产生问题的根本原因, 从而制定出有效 的解决方案.

2 存在问题分析 1) 蓄热箱结构不合理.蓄热箱前端是平的, 箱 体与烧嘴砖之间的缝隙为通缝;

箱体进入炉墙的部 分无钢板, 在炉墙受热膨胀的时候, 蓄热箱炉内部 分与炉外部分交接处容易断裂. 2) 蓄热箱安装方式存在问题.由于蓄热箱与 炉墙立柱之间空隙很小 (有的只有3 mm) , 箱体钢板 与炉墙钢板之间无法焊接. 3) 蓄热箱的制造工艺有缺陷.蓄热箱制作完 后未经高温烘烤就进行安装.在烘炉过程中, 蓄热 箱的耐火衬在与炉墙钢板交接处产生明显的裂 纹.在以后的升温降温过程中, 这些裂纹继续扩 大, 煤气或空气从这些裂纹溢出.加之, 蓄热箱内 部充满了蜂窝体, 煤气或空气在通过蜂窝体时阻力 很大, 尤其是在加热炉使用周期的末期, 蜂窝体阻 力明显增大, 这就加剧了煤气或空气在蓄热箱耐火 衬缝隙处的溢出.溢出的煤气或空气在炉墙钢板 与炉墙耐火材料间的缝隙中游走.火焰或煤气便 由炉墙钢板与蓄热箱之间的裂缝处窜出或由炉墙 与炉顶、 炉底交接处窜出. 4) 换向阀数量太多.该加热炉换向方式为全 分散换向, 每个烧嘴配1个二位三通换向阀, 全炉设 置80 个换向阀, 炉顶两侧平台布满了换向阀, 检修 维护及其不方便, 少数几个换向阀损坏就能导致炉 压升高, 这也是漏火原因之一.

3 系统改造 经过讨论分析, 决定在保持加热炉基本尺寸不 变的前提下, 拆除炉顶和炉墙耐材, 拆除加热炉两 侧立柱, 拆除现有的所有蓄热式烧嘴、 炉区空煤烟 气管道及阀门, 在原基础上重新设计、 制作、 安装. 3.1 改造蓄热箱结构 采用空煤气一体式蓄热烧嘴, 喷口采用左右喷

50 口交角, 新蓄热箱结构及安装方式见图1. 篦子砖 蜂窝体 图1 新蓄热箱结构及安装方式 蓄热箱的箱体与烧嘴砖是一体结构, 整体浇 筑.蓄热箱内部尺寸设计合理, 挡火砖统一为一种 规格;

蜂窝体安装厚度由原来的

500 mm 改为

1 000 mm.全炉配置36组蓄热式烧嘴 (每组包含1个煤气 烧嘴和1个空气烧嘴) . 蓄热箱进入炉墙保温层部分有钢板, 保证蓄热 箱在与炉墙钢板交界处的强度, 在炉墙受热膨胀 时, 蓄热箱炉内部分与炉外部分交接处容易断裂. 3.2 改变蓄热箱安装方式 根据立柱之间的距离, 合理设计蓄热箱的宽 度, 使蓄热箱与立柱之间留有焊接的空间, 蓄热箱 钢板与炉墙钢板连续焊接.1 个柱距内只安装

1 个 烧嘴, 煤气、 空气烧嘴平行布置. 3.3 改进蓄热箱制造工艺 蓄热箱在制作后严格进行烘烤, 执行正确、 严 格的烘炉曲线, 确保烧嘴耐火衬中的水分缓慢、 完 全排出, 保证烧嘴耐火衬在烘烤过程中不出现裂纹, 从源头上治理烧嘴的漏气、 漏火问题. 3.4 改造燃烧控制段换向方式 沿炉长分为3个燃烧控制段, 加热Ⅰ段、 加热Ⅱ 段、 均热段换向方式由原来的全分散换向变为分段 分侧集中换向.全炉共布置6个煤气二位三通换向 阀、

6 个空气二位三通换向阀.二位三通换向阀采 用双作用形式, 并遵守先关、 后开的操作策略, 双作 用换向阀在换向过程中可当作切断阀使用, 避免了 煤气或空气与烟气相遇.

4 改造效果 加热炉烧嘴改造后, 烧嘴及换向阀个数减少, 操作简单, 维护方便, 炉温及炉压等参数正常.烧 嘴改造前后参数对比见表1. 表1 烧嘴改造前后参数对比 项目改造前 改造后 烧嘴/个80

72 换向阀/个80

12 炉温/℃

1 050

1 100 炉压/Pa

80 20 煤气消耗/ (m3 ・ h-1 )

66 900

57 416 青钢钰尊线材厂加热炉改造从

2013 年2月25 日停炉到4月10日烘炉结束, 工期仅为45 d (其中施 工期30 d, 烘炉15 d) , 一次改造成功.改造后, 加热 炉的漏气、 漏火得到了根治, 无漏火现象发生;

加热 能力显著提高, 正常生产时, 不再待温;

分段分侧集 中换向阀运行稳定, 保证了炉压等参数, 同时减少 了维护量;

能耗下降, 额定煤气消耗降到了

57 416 m3 /h 以下, 比改造前降低了

9 484 m3 /h;

加热炉周围 检测不到CO的存在, 操作环境大幅度改善. 参考文献: [1] 孙应全.蓄热燃烧技术在工业炉上的合理应用 [J] .工业炉, 2005,

27 (1) : 23-26. [2] 吴道洪, 谢善清, 杨泽.蓄热式高温空气燃烧技术的应用 [J] . 工业加热, 2000,

28 (3) : 1-3. [3] 刘日新, 刘广林.蓄热燃烧技术及其在冶金工业炉中的应用 [J] .工业炉, 2002,

24 (2) : 29-31. Reason Analysis and Reformation of Fire Leakage of the Heating Furnace in Yuzun Wire Rod Plant of Qingdao Steel LI Xianying (Qingdao Iron and Steel Group Co., Ltd., Qingdao 266043, China) Abstract: Abstract: Through the analysis of the fire leakage phenomenon around the regenerative boxes of heating furnace, Yuzun Wire Rod Plant of Qingdao Steel adopted some measures such as transforming the structure, changing the way to install, Improving the manufacturing process of the regenerative boxes and changing the switching mode of combustion control section and to reform the heating furnace. Fire leakage phenomenon is not appearance again, the heating capacity is significantly increased, section and side reversing valves operate stably, rated gas consumption is lowered to

57 416 m3 /h, and the operating environment is improved. Key words: Key words: heating furnace;

regenerative boxes;

fire leakage;

reversing valve;

reformation 青钢钰尊线材厂加热炉漏火原因分析与改造 李宪营 2013年第5期GB 3101―1993 规定: "表示量值时, 单位符号应当 置于数值之后, 数值与单位符号间留一空隙. " 并特别强 调"℃的前面应留空隙" , 唯一的例外是平面角的单位符 号°、 ′、 ″前不留空隙.空隙大小一般为 1/4 个汉字位 置.这样规定的主要原因是为了避免单位符号中的字母 l与阿拉伯数字1混淆.例如: 光通量Φ=30lm, 有可能被 误读为

301 米.因此在科技书刊中, 只要表示量值, 除°、 ′、 ″外, 数值与单位符号间都应留一空隙. 例如:

120 t,

750 ℃, 1.1 m/s,

530 MPa,

50 mL,

10 min,

30 kg, 等等. (燕明宇) 量值的数值与单位符号之间都应留一空隙 51