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摘要：介绍了蓄热式步进加热炉在实际生产中遇到的问题，并进行了切实有效地技术改造，从而提高了加热能力，降低了煤气消耗，取得了突出的经济效益。
关键词：加热炉；改造；温差；炉墙
一、存在问题及原因分析
1.1 加热炉实际加热能力小于设计能力，并且随着炉龄的增加加热能力逐渐缩小，生产中等温现象频繁，加热炉逐渐成为制约生产的瓶颈。
1.2 板坯中间温度比头尾低45—70℃，中心温度比上下表面低35—45℃，下表面温度比上表面低40℃左右。
1.3 炉墙、炉顶，蓄热室箅子多次坍塌，迫使加热炉多次停炉检修，严重影响了生产。
1.4 蓄热室小球被大量吹入炉内，排烟温度过高，在180—200℃。
1.5 炉压波动大，出料端向外冒火严重。
经过现场分析总结，产生问题的原因如下：
1.5.1 原设计是按板坯热装入炉温度920℃，来计算热装产量和供热负荷的。但是实际生产中，板坯热装入炉平均温度只有700℃左右，所以原设计的供热负荷量明显不足，使实际产量比设计小。炉内氧化铁不断增加，加热炉各系统逐渐老化，使其加热能力逐渐下降，从而加热炉成了制约生产的瓶颈。
1.5.2 加热炉炉宽16.7m，如此宽的宽度在燃纯高炉煤气、蓄热式步进加热炉中，世界上是少有的。加热炉的超负荷生产、过宽的炉膛以及设计的不足，使得板坯加热质量严重降低。
1.5.3 加热炉的不断老化，而轧机产量在逐步提升，加热炉被迫超负荷生产，严重强化加热。再加上加热炉为内置式，炉墙内空、煤气通道超负荷的大量高低温气体的交替冲刷，极冷极热造成炉墙倒塌等现象。支撑蓄热小球的箅子材料为普碳钢，由于煤气和烟气中含有硫化物等腐蚀性气体，且蓄热室频繁高、低温变化，蓄热室箅子耐热、耐腐蚀性能差，经一段时间腐蚀后产生坍塌现象，影响排烟温度和蓄热效果。
1.5.4 炉子加热能力的不断降低，不得不靠加大燃料供给量的方式来保证加热能力。由于管道直径一定，只能不断增大燃料供给的流速和压力，当压力足以抵消蓄热室上层小球重力时，小球被吹入炉内。随着超负荷的强化加热，小球的不断减少，使得排烟温度逐渐增高。
1.5.5 加热炉为三段式集中换向，换向时炉压波动大。氧化铁的不断增加、强化加热、蓄热室小球的板结、引风机的设计不合理等原因使得炉压加大，出现冒火现象。
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二、改进措施及效果
2.1 加大原有部分燃气管道直径，增大加热炉的供热负荷，同时加大鼓风机和引风机能力。原加热炉设计采用的蓄热体是陶瓷小球，由于其换热效率低，阻力损失大，因而在改造中改用换热效率高、阻力损失小、积灰情况小的陶瓷蜂窝体作为蓄热体。两蓄热体的性能比对：陶瓷小球传热性能温度效率0.75，比表面积200—300m2/m3，换向周期 180—250s，阻力损失大，使用寿命年损耗>35%。陶瓷蜂窝体温度效率0.95，比表面积640—1280m2/m3，换向周期50—80s，阻力损失小使用寿命一年左右。可见陶瓷蜂窝体比蓄热小球性能好。
经过加大部分管道直径、减小阻力损失、增大蓄热效果等措施，使加热炉加热能力大大提高，超过原有设计20t/h，加热炉等温时间大大降低。
2.2 板坯中间温度比头尾低，是因为炉子宽度太宽，空气和煤气喷口间距又较小，造成火焰长度较短，仅为炉膛宽度的2/5。所以利用重新浇筑炉墙的的机会，将加热段和均热段的空、煤气喷口间距加大，由原来的345mm改为450mm，这样加长了火焰长度，使火焰基本能到炉膛宽度的3/5，从而提高了板坯中间温度，大大降低了板坯长度方向上的温差。下表面温度比上表面低，这是因为炉子下加热负荷较小所造成。由于加热炉上下供热负荷比在设计时固定，表现为管道直径比，比例不能调节。所以在不改变管道的情况下，我们在加热和均热段炉底上分别砌筑一道补热墙，专门增加下加热供给量。这样的改造不仅提高了板坯下表面温度，而且也有利于中间温度提高，这是因为补热墙的火焰能直接冲刷板坯中间部位。改造前后板坯质量对比：改造后板坯中间温度与头尾温差15—30℃，中心温度与上下表面温差±15℃，下表面温度与上表面温差20℃左右。
2.3 炉体内有许多相互隔离、纵横交错的煤气通道或空气通道，炉墙内的通道多了造成冷热交变应力较大。用普通性能耐火材料浇注的炉墙，存在着荷重变形温度低、线收缩大、耐压强度低、体积稳定性差、抗折强度低等不足，经过一段时间的使用后容易出现开裂、倒塌事故，使得加热炉在运行过程中炉墙跑风漏气，影响换热节能效果，特别是墙内的煤气通道和空气通道，一旦漏气还会给安全生产带来隐患。我们利用大修的机会对加热炉进行改造，力争将加热炉整体寿命达到6年以上，在此期间不出现炉墙、炉顶开裂和坍塌事故。为了降低因此事故而停炉、停产造成巨大的经济损失，我们将炉体所用耐火材料性能指标做了较大改进，把原来荷重软化温度较低的低水泥浇注料改为高荷软浇注料，对炉顶、炉墙进行整体浇注，此种浇注料荷重变形温度高、线收缩小、耐压强度高、体积稳定性强、抗折强度大。另外，原设计的锚固砖长度太短，只有450mm，而炉墙厚达1000mm所以必须加长锚固砖以增强锚固作用，考虑炉墙内空、煤气通道问题，我们只将炉墙内通道上方的锚固砖加长到800mm，以此来加强炉墙的固定作用。
将支撑蓄热体的普碳钢箅子，改为不锈钢材料（RTCr1.5）制作，并对支架结构进行优化，提高支架刚度。将陶瓷小球蓄热体改为陶瓷蜂窝体。高、中温段的蜂窝体材质为热熔铸刚玉质材料，保证有较高的耐火度和良好的抗渣性。中、低温段则采用堇青石材料，保证有良好的蓄热能力和抗热震性。
2.4 将蓄热体由小球改为蜂窝体，这样不仅减小了燃气阻力间接增加了燃料摄入量，还解决了蓄热体被吹入炉内的风险。蜂窝体的稳定存在，有力保证了蓄热效果和排烟温度，既能很好的将冷空、煤气预热到很高的温度，又能吸收烟气的余热降低排烟温度。由小球换为蜂窝体后，排烟温度得到了很好的控制，基本保持在130—150℃。
2.5 将均热段的集中换向改为分散换向，解决了集中换向时炉压波动大的问题。增加辅助烟囱，加热炉运行后期炉压很难控制时，依靠辅助烟囱得以有效控制。选择性能好的蜂窝体，避免在生产中由于蓄热体的破碎和板结造成排烟阻力的增加。根据蓄热式加热炉的特点，充分考虑防止后期排烟阻力增加等炉子老化的需要，对引风机抽力留出一定富裕。综合考虑，将原风机更换为了较大型号的引风机。并对操作人员进行技术培训，使其克服不良的操作习惯。通过以上改进，使炉压基本保持在微正压20Pa左右。炉压得到了有效控制，冒火现象也不再发生。
结束语
根据对现代化工业技术生产之中加热炉的相关技术进行全面的研究，同时对技术之中的重要环节以及改造的重点项目进行了综合性的研究，对后期改造的方案和改造的基本要素进行全面的探析与研究，旨在不断的促进技术的改进，促进工业生产流程的不断优化。
参考文献
[1]王秉铨.工业炉设计手册 1996.
[2]蔡乔方.加热炉第二版 1996.
论文作者:李萍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/12
标签：加热炉论文; 蓄热论文; 温度论文; 小球论文; 蜂窝论文; 煤气论文; 阻力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;