当前热轧线步进式加热炉节能的思考

当前热轧线步进式加热炉节能的思考

胡东海

河钢股份有限公司承德分公司棒材事业部一高线作业区河北省承德市067000

摘要：现如今，我国的经济发展十分迅速，我国主要钢铁行业热轧线加热炉普遍使用步进式气化冷却方式加热炉炉型，普遍面临电能消耗较高的问题。因此，如何合理组织生产，合理进行设备选型，并采用新技术降低电能消耗成为降低生产成本的关键因素。本文从影响加热炉电能消耗的三个因素，即助燃风机、引风机和汽化冷却循环系统，步进式加热炉炉用机械液压驱动系统等方面进行分析并给出建议和措施，进行节能改进，从而降低步进式加热炉电能消耗。

关键词：步进式加热炉；风机；汽化冷却；液压系统；节能

引言

石油的炼制需要物理升华和化学提取两种方法相辅相成，但是要想实现这些，就需要较高的热量条件才能实现。炼油装置中的加热炉的就是起到给他们供热的作用。其加热效率将直接影响炼油工作的效率，而且还影响油品的质量。所以，加热炉的节能是要考虑的一个重要问题，下面本文就做简单的介绍。

1轧钢加热炉概述

在设计轧钢炉时，应根据业务环境和业务要求选择加热器，如投资计划，钢种和规格的生产，燃料种类，能耗和加热的温度等相结合，只有明确轧钢加热炉的结构和线管的功能，才能实现轧钢加热炉节能消耗的目标。如果公司主要是对于低热值气体和更常规的钢加热，如果选择钢轧机，则应选择双空气和储气罐。特别是如果这些公司是具有高热值的天然气气体并且需求相对较高。如果生产稳定，请选择传统的热交换器。如果公司有不同类型的天然气，这应该与业务的经济效益相结合。确定炉子的结构。在确保炉子基本特性的基础上，大型冶金企业结合加热质量和轧机的稳定性来确定炉子的结构。质量并考虑到节能减排的复杂影响。烤箱的高度取决于加热质量和工件的节能效果。如果你离开装置和控制设备，它取决于手动控制，确保滚动质量。因此，要想实现节能减排的目标，就必须保证加热炉与智能信息化技术相结合。

2热轧线步进式加热炉节能的思考

2.1步进式加热炉液压系统

步进式加热炉是通过步进机械驱动炉内步进梁上升、前进、下降、后退的循环来完成钢坯在加热炉内移动的。步进梁的上升通过步进机械升降液压缸做功，克服自重和炉内钢坯载荷来完成；下降则是负负载，需要为升降液压缸提供背压，使其平衡掉全部载荷完成平稳下降，这也是步进式加热炉的特点，通过减少运动过程中的冲击和震动，提高加热炉相关部件使用寿命和设备工作可靠性。步进梁前进和后退由平移液压缸驱动实现。在一个步进周期内，步进梁上升所需功率是加热炉机械设备运行所需峰值功率，因此在设计上要满足其最大功率需求，这就决定了加热炉液压系统的装机功率。分析步进式加热炉的工作特点可以看出，峰值功率需求发生在步进梁上升过程中，通常用时10～20s，占整个步进周期的1/5～1/4，该过程持续时间短，功率需求远大于步进梁下降和前后平移过程，造成各工作过程功率匹配不佳。分析步进式加热炉步进梁的运动过程可以发现，液压系统通过步进机械升降液压缸做功将液压能转化为步进梁在高位时的重力势能，而步进梁下降过程中因平衡炉内钢坯和自重，其所具有的重力势能无法利用，只能全部转化为热能，使系统发热严重，需配备一个很大的冷却器进行水冷来保持液压系统的正常工作温度，所配备的循环水泵和循环液压油泵还带来了附加电能消耗。结合步进梁式加热炉的这个特点，可以通过液压系统的改造，将常规液压系统改造为能量吸储自动平衡型液压系统，利用一系列手段和措施将步进梁下降时的势能转化为液压能，通过蓄能器组进行回收和提供平衡力，并在下一次的上升中加以利用，这样可以将原系统装机功率减小到1/3～1/4，能耗降低50%～60%。给加热炉步进梁和钢坯提供一个液压平衡装置，这个装置可以平衡掉整个步进梁的重量和大部分钢坯的重量。这样，液压系统就可以以较小的功率完成上升运动。通过能量吸储技术可以提供与负载重量相匹配的平衡力。无论是加热炉处于负载增加状态还是负载减小状态，平衡力和负载动态匹配。平衡效率越高，则节能效果越好。改造手段是将加热炉升降液压缸更换为适合能量吸储型的结构，利用步进梁下降过程中自身和负载钢坯的势能对液压油做功，将介质液压油压入高压和低压蓄能器组中，来实现步进机械的动态平衡，同时实现系统泵站小流量控制大液压缸的加减速功能，完成步进梁上升和下降过程的加减速，轻拿轻放钢坯，减小震动和冲击。该系统的关键部件是能量吸储缸，该液压缸需要采用特殊的结构，既平衡并进梁自身的重量，又能回收钢坯等载荷的势能，从而能够以较小功率驱动步进梁的动作，完成钢坯在炉内的输送功能。

2.2提高加热效率

提高加热效率可以从以下三个方面进行：第一降低排烟温度。炼油装置加热炉的热量会随着排烟流失很大一部分。加热炉的烟气刚排除时，温度很高，其中包含的热能也是非常巨大的，但其没有经过任何回收处理就直接排放流失其实是很可惜的。一个高效的加热炉燃料产生的热量的使用效率为三成左右，而如果当加热炉的燃料使用效率比较低时，其能量使用效率就只有10%了，超过90%的能量都随烟气流失了，可见其浪费的严重。而要降低排烟温度，可将需加热的水放到对流室中，通过烟气余热锅炉降低过剩空气系数，达到加热的目的。现实中，加热炉中的空气燃烧不可能达到完美状态，但是我们可以备出一部分过剩空气通入到加热炉中，使加热炉中的燃料燃烧的更加充分，而通入的那一部分空气就可以称为过剩空气。第二，减少不完全燃烧。加热炉中的燃料不完全燃烧是因为燃烧过程不可能达到理想状态，受客观条件的影响，燃料很难与空气完全接触，所以有些燃烧流程就会有燃烧不完全的现象。不完全燃烧对于炼油厂来说是一件让人很头痛的事，这种情况就相当于变相的浪费燃料，改善工艺可以有效降低这个问题。高品质的燃烧炉也可以达到减缓不完全燃烧的目的。第三减少散热。加热炉暴露空气中，热量交换是不可避免的，但是我们可以对其进行加装保温材料，达到减少热交换的目的。加热炉中燃烧所产生的热量首先会加热炉内壁，之后热量就会传到炉的外壁，进而消散到空气中，导致热量流失。但新生产的加热炉这种现象得到有效地控制，热量流失不太严重，所以可以放心使用，但是旧的加热炉就需要注意保养和维护了。

2.3烟气余热利用

目前加热炉排烟主要有两种方式，一种是炉尾烟道直接排烟，另一种是通过蓄热式烧嘴进行排烟，也有采用两种方式结合的排烟方式。对于仅通过蓄热式烧嘴排烟的加热炉，没有常规烟道，烟气的排出温度也较低，再利用的价值较低，一般不再回收。对于采用烟道进行排烟的加热炉，一般会在烟道中设置预热器，用来预热空气或燃料，如果仅预热空气，预热器后烟气的温度大约在500℃左右，还可以利用余热回收设备对烟气的余热进行回收，产生热水或蒸汽供工厂或居民使用。

结语

（1）加热炉助燃风机、引风机、汽化冷却循环水泵采用变频调速控制可以优化加热炉燃烧工艺，提高钢坯加热质量，降低燃料消耗的同时减少自身风机与泵的电能消耗。（2）助燃风机、引风机、汽化冷却循环泵电机采用变频调速并用永磁同步电机替代原普通异步电机可以实现综合用电降低10%～25%的效果。变频器增设与电机更换改造可以结合加热炉改造及电机残余寿命逐步进行。

参考文献

[1]李波.探讨轧钢加热炉节能及降低氧化烧损的途径[J].山东工业技术,2019(01):46.

[2]苏剑.论轧钢加热炉综合节能技术[J].中国设备工程,2018(23):60-61.