從軋制產(chǎn)品質(zhì)量來講,鋼坯加熱的目的是提高鋼的塑性,降低軋制加工的變形抗力。
加熱爐是鋼鐵材料熱軋生產(chǎn)過程中重要的生產(chǎn)設(shè)備,也是熱軋過程中的主要能耗設(shè)備。加熱爐的能耗占全廠總能耗的60%~70%,是軋鋼工序節(jié)能的大戶。軋鋼加熱爐節(jié)能的目的是節(jié)約煤氣和降低單耗。因此鋼坯加熱并非鋼溫愈高愈好,按照新一代控制軋制和冷卻工藝流程要求,降低鋼坯加熱溫度(開軋溫度)有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)高性能、高科技含量、高附加值節(jié)約型鋼鐵材料,同時有利于減少燒損和溫室氣體排放量,因此抓好軋鋼加熱爐節(jié)能工作具有重要意義。
在我國傳統(tǒng)的加熱爐設(shè)計中,供熱方式是“低鋼溫時慢加熱,高鋼溫時快加熱,均鋼溫時不加熱”。這種供熱方式不盡合理,其結(jié)果是氧化燒損嚴(yán)重、加熱時間長、能耗高、產(chǎn)量低,屬傳統(tǒng)的“三低一高”加熱爐。
20世紀(jì)末北京科大高仲龍、張先棹教授發(fā)表了多篇文章,從金屬軋制原理、金屬加熱工藝、燃料燃燒、傳熱理論、金屬加熱缺陷等諸多方面進行了深入的理論研究,提出了火焰爐熱工今后發(fā)展方向。概括來說是“三高一低”即“高爐溫、高煙溫、高余熱回收、低惰性”。
(1)高爐溫。高爐溫就是提高爐子的溫度水平,實現(xiàn)方法主要有:增加熱負荷,提高燃料的發(fā)熱值,提高助燃空氣的含氧量和提高助燃空氣與燃料的預(yù)熱溫度等,從而提高燃燒溫度和爐溫,增加傳給被加熱物的熱量,由此提高爐子的產(chǎn)量,并為高溫慢加熱創(chuàng)造條件。
(2)高煙溫。高煙溫就是提高煙氣的出爐溫度,這也可以用增加熱負荷來實現(xiàn)。特別是對連續(xù)式加熱爐。可以在預(yù)熱段內(nèi)多布置供熱點來加強供熱,甚至在預(yù)熱段內(nèi)都供熱,取消整個預(yù)熱段,實現(xiàn)低溫快加熱的原則,由此提高整個爐子的溫度水平,保證提高爐子的產(chǎn)量。
(3)高余熱回收。高余熱回收就是充分利用煙氣的余熱來預(yù)熱助燃空氣和煤氣,提高燃燒用空氣和煤氣的預(yù)熱溫度,進一步降低煙氣的排放溫度,將煙氣余熱的熱量返回至爐內(nèi),從而既提高余熱回收率,又提高爐子的熱效率,降低燃料消耗。
(4)低爐子惰性。低爐子惰性就是要降低爐襯的蓄熱量,使?fàn)t子升溫快降溫也快,保證爐子在高爐溫情況下的加熱質(zhì)量和適應(yīng)工況變化的能力,有助于生產(chǎn)過程的自動化和計算機控制,保證提高加熱質(zhì)量,并且降低爐襯的蓄熱和散熱損失,進一步提高爐子的熱效率和降低燃料消耗。
而要實現(xiàn)我國工業(yè)爐“三高一低”的發(fā)展方向,必須采用“高溫空氣燃燒技術(shù)”。溫度高于800℃的助燃空氣稱為高溫空氣,用高溫空氣燃燒各種氣體、液體的技術(shù)稱為高溫空氣燃燒技術(shù)。高溫空氣燃燒技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來,在發(fā)達國家開始普遍推廣應(yīng)用的一種全新的燃燒技術(shù),該技術(shù)的顯著特點是高效回收煙氣余熱,高溫預(yù)熱空氣,低NOx排放,節(jié)能和環(huán)保效果極為顯著。
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