第30卷专刊2008年12月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.30Special Lssue December 2008
沙钢3#双蓄热式加热炉改造实践
高
莹1，许礼干2
（1江苏沙钢集团有限公司动力设备处，江苏张家港215625；2北京科大赛能杰高新技术有限公司，北京100083）摘
要：沙钢1700mm 热轧3#空、煤气双蓄热板坯加热炉出现蓄热式烧嘴结构设计不合理，换向阀故障较多等问题，2008年
8月对加热炉烧嘴及换向阀进行了改造后，产量增加20%，平均单耗下降约20%，并提出了进一步的改造措施。关键词：双蓄热加热炉；烧嘴；换向阀；产能图分类：TG307
文献标识码：B
1前
言
沙钢宏昌钢板厂1700mm 热轧卷板生产线于2005年6月投产，配置3座300t/h（冷坯）步进梁式加热炉，其中1#、2#加热炉采用空气单预热的换热式燃烧方式燃用纯焦炉煤气，3#炉采用空、煤气双蓄热燃烧技术燃用低热值的高炉煤气。3#加热炉于2006年8月投入运行，投产初期能同1#、2#加热炉保持同步生产，但在以后的生产中逐步暴露出蜂窝体寿命短、炉压偏高、换向阀可靠性差、炉体寿命短、产量不足等问题。2008年8月，沙钢对其进行改造后，满足了生产要求，运行安全良好。
2加热炉存在的问题
3#加热炉加热钢种为碳钢、耐热钢、管线钢、高压容器钢等。板坯规格：220mm×（900～1550）mm×10000～12500）mm。板坯出炉温度～1250±10℃。额定生产能力为300t/h（冷装）。板坯出炉温度与目标温度偏差≤±10℃，表面与中心温度差≤30℃，钢坯黑印温差≤30℃，钢坯长度方向的温差（RT2）≤30℃。燃料为高炉煤气，热值为750×4.186kJ/m3。装出料辊道中心线间距41400mm。2.1空、煤气蓄热式烧嘴外形结构
空、煤气双蓄热加热炉的技术关键在于蓄热式烧嘴形式及布置，蓄热体形式、数量以及换向阀形式的选择等。由于3#加热炉单位炉长产量高，要求的有效炉底强度大，故单个烧嘴能力较大，因此采用空、煤气蓄热箱相邻布置的蓄热式烧嘴形式，为了多填充蓄热体，采用烧嘴喷口收缩的形式，这样烧嘴砖断面尺寸较小，对炉墙使用寿命有好处。生产实践表明，烧嘴外形可靠。但由于加热炉是按照完成冷装300t/h的产量设计的，因此其配套的蓄热式烧嘴供热量要求很大，造成烧嘴结构尺寸庞大，
作者简介：高莹，男，1956年生，现为沙钢集团动力设备环保处副处长，工程师，从事轧钢工艺技术研究及设备技改工作。
造成加热炉周围拥挤，环境温度高等，给炉区操作和设备维修带来不便。2.2空、煤气蓄热式烧嘴喷口
烧嘴砖喷口截面大，当供热能力较小时（如热装），必然造成喷口流速小，继而造成火焰长度短等问题。其造成的后果是：1）板坯在炉内加热出现板坯两端温度比中间温度高，有时两端烧熔了，中间温度还未达到要求；2）加热炉两侧温度高，炉墙附近的温度也高，对炉墙和烧嘴砖的寿命影响很大；3）加热炉两侧墙处温度高，当蓄热体吸进烟气时（排烟状态），烟气温度过高导致本加热炉蓄热体寿命短，当蓄热体损坏后，蓄热能力下降，引起炉压难控、偏高，继而产生产量不足等问题。2.3换向阀性能的分析
换向阀是实现蓄热式燃烧系统换向工作的关键设备，要求其本身各项性能可靠。3#加热炉采用大型全功能隔断型二位三通换向阀实现分段集中切断换向。设计采用四段八区供热八区炉温自动控制，相应的换向阀控制也采用八区控制，全炉设置换向阀数量32套，这样多的大型换向阀只能安装在炉侧和炉顶。而炉顶的环境温度相当高（80℃以上），换向阀在此恶劣环境下工作故障较多。这也是造成蓄热换向燃烧系统不能正常运行的主要原因之一。
3改造措施
3.1空、煤气双蓄热式烧嘴改造
鉴于1700热轧生产线投产以来，每座加热炉实际所需要的最大产量只有250t/h，按照实际工作需要进行设计，将外形尺寸缩小，同时按照实际工作能力要求重新进行烧嘴砖喷口设计。图1是新设计的空、煤气蓄热式烧嘴喷口燃烧模拟仿真的效果。
从图1可以看出，此状态下火焰明显加长，既满足了钢坯长度方向的温度均匀性要求，也有效保护了炉墙、烧嘴和蓄热体。
143
（
2008年12月山东冶金第30卷
年产量达到420万t 以上，加热炉平均单耗1.17GJ/t坯，相对改造前的平均单耗下降约20%。3.5进一步提高产能的改造
实现真正意义上的“连铸坯热送热装工艺”，需
图1喷口燃烧模拟仿真效果
要对连铸坯热送热装进行详细地理论分析和仿真计算，在此基础上进行必要的工程实施，且加热炉也要实行模型优化计算机控制（L2级优化控制），从而实现连铸-加热-轧制全过程的计算机优化调度和模型控制。考虑将1#和2#焦炉煤气换热式加热炉也改造为空、煤气双蓄热加热炉，燃用低热值的高炉煤气，降低成本，提高市场竞争力。采用低温轧制技术，适当降低出钢温度，对1700热轧生产线的轧线设备进行合理调配。
3.2蓄热式燃烧系统及换向阀改造
将原有的4段8区供热和控制改为4段供热和控制，将炉顶的换向阀取消，减少炉区管道的复杂性，从而彻底改善炉顶和炉区环境，保证换向阀和控制电缆等在良好的工作环境内，从而提高换向阀工作的可靠性。3.3板坯的热送热装
加强热送热装，由于沙钢1700热轧生产线与炼钢连铸距离比较近，可采用天车吊至加热炉输送辊道，目前可实现部分热送热装，但平均热装温度在400℃左右，且热装温度不稳定，热装率约占80%，因此节能效果不明显。3.4改造效果
3#空、煤气双蓄热加热炉于2008年8月改造后运行至今，其蓄热式烧嘴、换向阀等燃烧系统运行安全。沙钢1700热轧生产线年实现增加产量20%，
4结语
沙钢1700热轧生产线3#空、煤气双蓄热加热炉自2008年8月设计更换为新型高炉煤气、空气双蓄热负压燃烧器以来，改造达到了安全生产、提高产能、降低能耗的目的，能够满足板坯的加热质量与轧制工艺要求，降低该生产线的运行成本，提高其
产品的市场竞争力。
以上，经济效益十分明显。以生产Φ10mm 钢筋三益100元计，年增效3660万元。2.4负偏差生产效益
以Φ10mm钢筋生产线为例，国家规定重量偏差为±7%，而实际生产中控制在-6.5%左右，则吨钢相对公称标准重量可节材65kg，以一条生产线年产60万t 计算，年增效益1.28亿元。
（上接第142页）产条件得到了优化。与原烧重油相比仅此一项吨钢消耗降低成本60元。2.2控冷技术可降成本
切分为例，日产量可从780t 提到2000t，以吨钢效
钢筋穿水冷却后，提高了棒材的屈服强度及抗拉强度，与采用一般调质处理相比，简化了工艺，节约了能源。化学成分为HRB335材质的轧材通过穿水冷却可达HRB400的性能要求，钢筋穿水冷却后吨钢节约合金2kg，按合金价格6元/kg计算，吨钢可降低成本12元。
2.3采用切分轧制提高产量
棒材车间有单线、二切分、三切分、四切分等4种轧制方式。同单线轧制相比，二切分产量可提高80%，三切分产量可提高150%，四切分可提高250%
3结语
多年生产实践证明，钢筋生产过程中各种技术的合理使用，并将每一项技术在生产过程中的作用发挥到极限，能产生较可观的经济效益。
144
第30卷专刊2008年12月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.30Special Lssue December 2008
沙钢3#双蓄热式加热炉改造实践
高
莹1，许礼干2
（1江苏沙钢集团有限公司动力设备处，江苏张家港215625；2北京科大赛能杰高新技术有限公司，北京100083）摘
要：沙钢1700mm 热轧3#空、煤气双蓄热板坯加热炉出现蓄热式烧嘴结构设计不合理，换向阀故障较多等问题，2008年
8月对加热炉烧嘴及换向阀进行了改造后，产量增加20%，平均单耗下降约20%，并提出了进一步的改造措施。关键词：双蓄热加热炉；烧嘴；换向阀；产能图分类：TG307
文献标识码：B
1前
言
沙钢宏昌钢板厂1700mm 热轧卷板生产线于2005年6月投产，配置3座300t/h（冷坯）步进梁式加热炉，其中1#、2#加热炉采用空气单预热的换热式燃烧方式燃用纯焦炉煤气，3#炉采用空、煤气双蓄热燃烧技术燃用低热值的高炉煤气。3#加热炉于2006年8月投入运行，投产初期能同1#、2#加热炉保持同步生产，但在以后的生产中逐步暴露出蜂窝体寿命短、炉压偏高、换向阀可靠性差、炉体寿命短、产量不足等问题。2008年8月，沙钢对其进行改造后，满足了生产要求，运行安全良好。
2加热炉存在的问题
3#加热炉加热钢种为碳钢、耐热钢、管线钢、高压容器钢等。板坯规格：220mm×（900～1550）mm×10000～12500）mm。板坯出炉温度～1250±10℃。额定生产能力为300t/h（冷装）。板坯出炉温度与目标温度偏差≤±10℃，表面与中心温度差≤30℃，钢坯黑印温差≤30℃，钢坯长度方向的温差（RT2）≤30℃。燃料为高炉煤气，热值为750×4.186kJ/m3。装出料辊道中心线间距41400mm。2.1空、煤气蓄热式烧嘴外形结构
空、煤气双蓄热加热炉的技术关键在于蓄热式烧嘴形式及布置，蓄热体形式、数量以及换向阀形式的选择等。由于3#加热炉单位炉长产量高，要求的有效炉底强度大，故单个烧嘴能力较大，因此采用空、煤气蓄热箱相邻布置的蓄热式烧嘴形式，为了多填充蓄热体，采用烧嘴喷口收缩的形式，这样烧嘴砖断面尺寸较小，对炉墙使用寿命有好处。生产实践表明，烧嘴外形可靠。但由于加热炉是按照完成冷装300t/h的产量设计的，因此其配套的蓄热式烧嘴供热量要求很大，造成烧嘴结构尺寸庞大，
作者简介：高莹，男，1956年生，现为沙钢集团动力设备环保处副处长，工程师，从事轧钢工艺技术研究及设备技改工作。
造成加热炉周围拥挤，环境温度高等，给炉区操作和设备维修带来不便。2.2空、煤气蓄热式烧嘴喷口
烧嘴砖喷口截面大，当供热能力较小时（如热装），必然造成喷口流速小，继而造成火焰长度短等问题。其造成的后果是：1）板坯在炉内加热出现板坯两端温度比中间温度高，有时两端烧熔了，中间温度还未达到要求；2）加热炉两侧温度高，炉墙附近的温度也高，对炉墙和烧嘴砖的寿命影响很大；3）加热炉两侧墙处温度高，当蓄热体吸进烟气时（排烟状态），烟气温度过高导致本加热炉蓄热体寿命短，当蓄热体损坏后，蓄热能力下降，引起炉压难控、偏高，继而产生产量不足等问题。2.3换向阀性能的分析
换向阀是实现蓄热式燃烧系统换向工作的关键设备，要求其本身各项性能可靠。3#加热炉采用大型全功能隔断型二位三通换向阀实现分段集中切断换向。设计采用四段八区供热八区炉温自动控制，相应的换向阀控制也采用八区控制，全炉设置换向阀数量32套，这样多的大型换向阀只能安装在炉侧和炉顶。而炉顶的环境温度相当高（80℃以上），换向阀在此恶劣环境下工作故障较多。这也是造成蓄热换向燃烧系统不能正常运行的主要原因之一。
3改造措施
3.1空、煤气双蓄热式烧嘴改造
鉴于1700热轧生产线投产以来，每座加热炉实际所需要的最大产量只有250t/h，按照实际工作需要进行设计，将外形尺寸缩小，同时按照实际工作能力要求重新进行烧嘴砖喷口设计。图1是新设计的空、煤气蓄热式烧嘴喷口燃烧模拟仿真的效果。
从图1可以看出，此状态下火焰明显加长，既满足了钢坯长度方向的温度均匀性要求，也有效保护了炉墙、烧嘴和蓄热体。
143
（
2008年12月山东冶金第30卷
年产量达到420万t 以上，加热炉平均单耗1.17GJ/t坯，相对改造前的平均单耗下降约20%。3.5进一步提高产能的改造
实现真正意义上的“连铸坯热送热装工艺”，需
图1喷口燃烧模拟仿真效果
要对连铸坯热送热装进行详细地理论分析和仿真计算，在此基础上进行必要的工程实施，且加热炉也要实行模型优化计算机控制（L2级优化控制），从而实现连铸-加热-轧制全过程的计算机优化调度和模型控制。考虑将1#和2#焦炉煤气换热式加热炉也改造为空、煤气双蓄热加热炉，燃用低热值的高炉煤气，降低成本，提高市场竞争力。采用低温轧制技术，适当降低出钢温度，对1700热轧生产线的轧线设备进行合理调配。
3.2蓄热式燃烧系统及换向阀改造
将原有的4段8区供热和控制改为4段供热和控制，将炉顶的换向阀取消，减少炉区管道的复杂性，从而彻底改善炉顶和炉区环境，保证换向阀和控制电缆等在良好的工作环境内，从而提高换向阀工作的可靠性。3.3板坯的热送热装
加强热送热装，由于沙钢1700热轧生产线与炼钢连铸距离比较近，可采用天车吊至加热炉输送辊道，目前可实现部分热送热装，但平均热装温度在400℃左右，且热装温度不稳定，热装率约占80%，因此节能效果不明显。3.4改造效果
3#空、煤气双蓄热加热炉于2008年8月改造后运行至今，其蓄热式烧嘴、换向阀等燃烧系统运行安全。沙钢1700热轧生产线年实现增加产量20%，
4结语
沙钢1700热轧生产线3#空、煤气双蓄热加热炉自2008年8月设计更换为新型高炉煤气、空气双蓄热负压燃烧器以来，改造达到了安全生产、提高产能、降低能耗的目的，能够满足板坯的加热质量与轧制工艺要求，降低该生产线的运行成本，提高其
产品的市场竞争力。
以上，经济效益十分明显。以生产Φ10mm 钢筋三益100元计，年增效3660万元。2.4负偏差生产效益
以Φ10mm钢筋生产线为例，国家规定重量偏差为±7%，而实际生产中控制在-6.5%左右，则吨钢相对公称标准重量可节材65kg，以一条生产线年产60万t 计算，年增效益1.28亿元。
（上接第142页）产条件得到了优化。与原烧重油相比仅此一项吨钢消耗降低成本60元。2.2控冷技术可降成本
切分为例，日产量可从780t 提到2000t，以吨钢效
钢筋穿水冷却后，提高了棒材的屈服强度及抗拉强度，与采用一般调质处理相比，简化了工艺，节约了能源。化学成分为HRB335材质的轧材通过穿水冷却可达HRB400的性能要求，钢筋穿水冷却后吨钢节约合金2kg，按合金价格6元/kg计算，吨钢可降低成本12元。
2.3采用切分轧制提高产量
棒材车间有单线、二切分、三切分、四切分等4种轧制方式。同单线轧制相比，二切分产量可提高80%，三切分产量可提高150%，四切分可提高250%
3结语
多年生产实践证明，钢筋生产过程中各种技术的合理使用，并将每一项技术在生产过程中的作用发挥到极限，能产生较可观的经济效益。
144