蓄热式燃烧技术在辊底式加热炉的应用研究与实践

李春雨

(河北钢铁股份有限公司唐山分公司第一钢轧厂，中国河北063016)

摘 要：薄板坯连铸连轧是一项高效节能的生产组织方式，但连接连铸和轧机的辊底炉却存在热效率低，加热效果差等特点，因此急需解决此技术难点。本文给出了蓄热燃烧技术特点及其应用情况。

关 键 词：辊底炉；蓄热燃烧；蜂窝体；节能

1 前言

辊底炉在结构设计上明显不同于常规步进式加热炉，其70％炉长提供连铸和轧机间的缓冲时间。这种结构和工作方式注定了该类型加热炉的热效率低下，能源利用率有待于进一步挖掘。根据辊底炉的特点，把先进的蓄热燃烧技术应用到辊底炉上，实现辊底炉的高产和节能，正是此次研究和实践的根本目的。

2 技改前情况

我厂连铸连轧生产线上的辊底炉由美国BRIC—MONT公司设计，分别于2003和2004年投产，两条线的燃烧方式均采用常规燃烧技术。

两座加热炉的炉型结构基本相同，A线加热炉分成加热段、横移段和保温段，B线加热炉分成加热段和横移段，加热段又包括第一、二、三加热段，第～加热段长度32．4m，第二加热段长度64．8m，第三加热段长度55．2m，炉膛上部内宽2030mm，下部内宽1930mm，炉辊面以上炉膛高度845mm，炉辊辊面以下炉膛高度915mm。炉辊以上炉墙厚度250mm，炉墙材料为陶瓷纤维折叠块。炉辊以下炉墙厚度300mm，采用浇注料和隔热材料复合结构。炉顶厚度250mm，材料用陶瓷纤维折叠块。炉底厚度350mm，为浇注料和隔热材料复合结构。加热炉的断面及燃烧能力见图1和表1。

第一、二、三加热段组成一个燃烧系统。这三个段共用烟道、烟囱、煤气总管、空气总管、鼓风机、稀释风机、空气换热器、煤气换热器等。横移车和保温段各成一套燃烧系统。

加热段和保温段所有烧嘴均布置在板坯上方，采用上加热侧燃烧、下排烟方式，见图2，这样做是为了保证高温烟气能够加热板坯下表面的温度，缩小板坯上下表面温差。两个横移车采用上排烟方式。

3 蓄热式燃烧的技术特点

3．1提高空气或煤气的蓄热温度，提高热效率

改造前辊底炉采用的是空气和煤气双预热系统，设计空气和煤气温度达到450℃和377℃，但是实际上，由于空气和煤气的管线太长，到达烧嘴前的空气和煤气温度只有150～200℃，其余的热量都在沿途散失掉了。而蓄热式燃烧技术的最大优势就是空气或煤气在炉内或附近的烧嘴中蓄热，其蓄热温度可以达到1000℃以上，并直接送至炉膛内燃烧。从而最大限度的提高了能源利用率。

3．2 炉膛温度分布均匀，提高加热质量

由于空(煤)气能够预热到很高的温度，燃料燃烧温度得到进一步的提高，促进了燃料燃烧过程中碳、氢化合物的热裂解，增加了火焰的黑度，提高了火焰向物料的辐射能力，强化了炉内的传热过程。这是采用蓄热式燃烧技术后，加热炉产量能够显著提高的主要原因。另外，由于换向，炉内的高、低温区交替出现，这就使得炉气的温度分布非常均匀，从而提高产品的加热质量。

3．3 减少板坯的氧化烧损

由于蓄热式高温空气燃烧技术可实现贫氧燃烧，因此，燃烧产物(烟气)中的含氧量减少，从而抑制了板坯在加热过程中的氧化速度，有效降低了板坯表面氧化烧损程度。

4 实施效果

4．1 煤气消耗降低

从表2可以看出，技改后加热炉的煤气消耗持续降低，已经达到技改前所提出的蓄热式改造节能30％的目标，在生产厚规格产品时，煤气单耗为0．4Gj／t钢。

4．2 板坯温度均匀性提高

改造后，分品种对RDT进行了检测，可以看出，在通长方向上板坯的温差小于10℃，这为轧机减薄提供了有力的保证。今年下半年自加热炉改造后以来，轧机减薄量大幅增加。改造前后的RDT情况如图3所示：

4．3 产品质量提升

改造后，铸坯表面氧化铁皮量减少，成品表面铁皮压入、翘皮等缺陷大幅降低。表3是2010年改造前后翘皮缺陷变化情况。

可以看出，改造后因氧化铁皮生成量大幅减少，翘皮缺陷基本消失。这说明，蓄热式燃烧技术的采用，起到了改善产品质量的效果。

5 结束语

1)蓄热式燃烧技术可以提高入炉空气、煤气温度，提高热效率，增加炉膛温度均匀性，提高加热质量；

2)本厂通过在辊底炉上应用蓄热燃烧技术，使得煤气消耗降低30％，板坯温度均匀性从±20℃提高到±10℃以内；

3)通过此项技术研发和现场实践，使得NOx生成量大幅降低，环境质量得到提升。