專利名稱：一種改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)軋鋼加熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備及使用方法，在軋鋼加熱爐改善爐內(nèi)流場提高鋼坯加熱質(zhì)量時(shí)使用。
背景技術(shù)：
加熱爐是軋鋼的主要能耗設(shè)備，其作用是加熱鋼坯，為軋機(jī)提供合適加熱溫度的坯料。加熱爐按工藝用途可分為線材、板材、型材加熱爐等；按熱源分為煤氣爐、油爐、煤爐、 電爐等；按結(jié)構(gòu)型式主要分為室式、開隙式、臺車式、井式、步進(jìn)式、振底式、連續(xù)式等，按熱工制度及操作方式則分為恒溫爐、間斷變溫爐及連續(xù)變溫爐等。隨著現(xiàn)代軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量、品種的升級，對鋼坯加熱的質(zhì)量越來越高。鋼坯過燒，鋼坯陰陽面，加熱不透，鋼坯表面質(zhì)量燒損嚴(yán)重，加熱爐檢修頻繁及加熱能力下降等問題不斷出現(xiàn)，為此，如何實(shí)現(xiàn)高效加熱提高鋼坯加熱質(zhì)量是軋鋼領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。節(jié)能燃燒器有高速燒嘴、煤氣亞高速燒嘴、平焰燒嘴、輻射管燒嘴和蓄熱式燒嘴。 平焰燒嘴主要以對流方式傳熱給爐墻，爐墻和火焰面同時(shí)對工件輻射加熱，有利于強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱過程，和實(shí)現(xiàn)均勻加熱，避免工件過燒，提高加熱速度，具有爐子升溫快、加熱均勻， 降低爐膛高度、減少氧化燒損、降低燃料消耗等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟，適合用于高溫加熱爐上。蓄熱式燒嘴，可將助燃空氣預(yù)熱到100(TC，排煙溫度降低到150°c以下，熱效率高，節(jié)能效果顯著，近年不斷推廣應(yīng)用在各類工業(yè)爐上。同時(shí)，蓄熱式加熱爐由于蓄熱式燒嘴換向造成的爐溫波動(dòng)、爐壓波動(dòng)等問題不斷出現(xiàn)，使用后期的技術(shù)性能下降引起檢修次數(shù)增多，導(dǎo)致其節(jié)能作用降低。針對上述問題， 國內(nèi)外學(xué)者提出了一些改進(jìn)方法。實(shí)用新型專利20072007^22.0，黃夏蘭等人提出了一種蓄熱式板坯加熱爐，在均熱段的下部側(cè)墻上配置有蓄熱式燒嘴，在均熱段的爐頂上配置有平焰燒嘴。發(fā)明專利200810010023. 5，蔡九菊等人提出蓄熱-換熱式聯(lián)用加熱爐及其加熱方法，應(yīng)用前部采用蓄熱燃燒，后部采用換熱燃燒方法，克服換熱式和蓄熱式這兩種加熱爐及其煙氣余熱回收技術(shù)的缺陷。實(shí)用新型專利200820180370. 8，劉洪等人提出了空煤氣雙蓄熱加熱爐，在空煤氣雙蓄熱加熱爐體上開設(shè)置與爐腔相通的輔助煙道，在此輔助煙道上設(shè)置煙道閘板控制爐壓。上述方法在一定程度上緩解了蓄熱式加熱爐使用問題，但是爐溫波動(dòng)問題，爐內(nèi)局部流場均勻性還有待改善，為進(jìn)一步保證鋼坯加熱質(zhì)量減少燒損，本發(fā)明提出了蓄熱與常規(guī)加熱技術(shù)相結(jié)合，利用煙氣分級預(yù)熱助燃空氣和煤氣溫度，分段控制爐溫與加熱時(shí)間的加熱設(shè)備，有效保證鋼坯的高效加熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備及使用方法，其原理是利用平焰燒嘴的流場減弱蓄熱式燒嘴換向造成的回流改善流場，通過加熱爐上下助燃空氣煤氣管道流量的合理布置實(shí)現(xiàn)鋼坯上下加熱的均勻，利用爐尾煙氣分級預(yù)熱助燃空氣煤氣溫度，高溫?zé)煔忸A(yù)熱助燃空氣，實(shí)現(xiàn)鋼坯的高效加熱。本發(fā)明的加熱設(shè)備包括加熱爐22、蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)1、平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)34、助燃空氣管道、煤氣管道、蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)15、空氣換熱器33、煤氣熱管換熱器36、排煙管道和煙囪38，加熱爐22的燒嘴包括點(diǎn)火燒嘴對、蓄熱式燒嘴和平焰燒嘴4，布置在加熱爐22的 A側(cè)和B側(cè)，每側(cè)分上部和下部兩排布置，分別連接助燃空氣管道和煤氣管道；利用隔墻23將加熱爐22分預(yù)熱段、加熱段和均熱段三段，其中預(yù)熱段安裝2 4 個(gè)點(diǎn)火燒嘴對，加熱段和均熱段均安裝12 30對蓄熱式燒嘴和4 12個(gè)平焰燒嘴4，2 4個(gè)蓄熱式燒嘴與平焰燒嘴4間隔布置；加熱段和均熱段的蓄熱式燒嘴分別連接2 10個(gè)三通換向閥，2 4個(gè)蓄熱式燒嘴構(gòu)成一組蓄熱式燒嘴組；蓄熱式燒嘴的煤氣與助燃空氣分別進(jìn)入加熱爐22內(nèi)；(1)加熱爐22上部第一蓄熱式燒嘴的助燃空氣支管在上，煤氣支管在下，上部第一蓄熱式燒嘴空氣噴口斜向下與水平線夾角為5 15度，上部第一蓄熱式燒嘴煤氣噴口斜向上與水平線夾角為5 10度；(2)加熱爐22下部第二蓄熱式燒嘴的煤氣支管在上，助燃空氣支管在下，下部第二蓄熱式燒嘴空氣噴口斜向上與水平線夾角為5 15度，下部第二蓄熱式燒嘴煤氣噴口斜向下與水平線夾角為5 10度；(3)平焰燒嘴的煤氣支管在中心，助燃空氣支管在外側(cè)分5 10孔半圓弧均布；助燃空氣管道包括助燃空氣總管、助燃空氣支管，分別安裝空氣流量調(diào)節(jié)閥，煤氣管道包括煤氣總管和煤氣支管，分別安裝煤氣流量調(diào)節(jié)閥和煤氣快切閥；(1)與加熱爐22上部第一蓄熱式燒嘴相連的蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管3安裝蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥2，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管85安裝蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥84，蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管安裝B側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥26 ；(2)與加熱爐22上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴相連的煤氣支管均安裝煤氣快切閥和煤氣流量調(diào)節(jié)閥；助燃空氣管道分為兩路；一路經(jīng)蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)1、A側(cè)第一三通換向閥7或B側(cè)第二三通換向閥觀，與蓄熱式燒嘴相連，加熱段上部第一蓄熱式燒嘴組和下部第二蓄熱式燒嘴組分別連接一個(gè)三通換向閥，均熱段上部第一蓄熱式燒嘴組和下部第二蓄熱式燒嘴組共同連接一個(gè)三通換向閥；另一路經(jīng)平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)34、空氣換熱器33與平焰燒嘴4相連；煤氣管道經(jīng)煤氣熱管換熱器36與加熱爐22的蓄熱式燒嘴和平焰燒嘴4相連； 爐內(nèi)安裝步進(jìn)梁和汽化冷卻裝置。本發(fā)明的使用方法是加熱爐22使用煤氣熱值范圍為8000 15000kJ/m3，使用方法如下點(diǎn)火過程依次開啟點(diǎn)火燒嘴M、平焰燒嘴4和蓄熱式燒嘴，停爐過程依次關(guān)閉蓄熱式燒嘴、平焰燒嘴4和點(diǎn)火燒嘴M，燒爐一換向期間，加熱段和均熱段的A側(cè)蓄熱式燒嘴 21和B側(cè)蓄熱式燒嘴78的工作狀態(tài)相反，加熱段的上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)相反，下一個(gè)換向周期內(nèi)，蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)相反；加熱爐A側(cè)、B側(cè)、上部和下部的平焰燒嘴4工作狀態(tài)相同(1)加熱爐采用點(diǎn)火燒嘴M點(diǎn)火，待爐溫高于200 250°C，開啟平焰燒嘴4，到爐溫升至650 850°C，開啟蓄熱式燒嘴燒爐，關(guān)閉上部點(diǎn)火燒嘴M但保留下部點(diǎn)火燒嘴M 燃燒，進(jìn)行停爐時(shí)，關(guān)小蓄熱式燒嘴的空氣流量調(diào)節(jié)閥和煤氣流量調(diào)節(jié)閥，爐溫低于600 650°C，關(guān)閉蓄熱式燒嘴，爐溫低于200 250°C，關(guān)閉平焰燒嘴4，最后關(guān)閉點(diǎn)火燒嘴M ；(2)燒爐期間，加熱段和均熱段的A側(cè)蓄熱式燒嘴和B側(cè)蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相反，即A側(cè)蓄熱式燒嘴21工作時(shí)，助燃空氣和煤氣分別經(jīng)A側(cè)蓄熱式燒嘴21的助燃空氣通道和煤氣通道進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，B側(cè)蓄熱式燒嘴78的煤氣通道關(guān)閉，B側(cè)蓄熱式燒嘴78的助燃空氣通道通1100 1300°C的高溫?zé)煔?，處于排煙狀態(tài)；加熱段的上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)相反，即上部第一蓄熱式燒嘴工作時(shí)，通助燃空氣和煤氣處于燃燒狀態(tài)，下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣通道通1100 1300°C的高溫?zé)煔?，處于排煙狀態(tài)；均熱段的上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相同，即都處于燃燒或排煙狀態(tài)；(3)加熱爐A側(cè)、B側(cè)、上部和下部的平焰燒嘴4工作狀態(tài)相同，即燒爐期間，所有平焰燒嘴4處于燃燒，停爐期間，所有平焰燒嘴4關(guān)閉；燒爐參數(shù)包括流量、爐溫、爐壓和閥門開度設(shè)置及調(diào)節(jié)過程，包括不同部位的蓄熱式燒嘴的助燃空氣及煤氣流量設(shè)置，煤氣流量與助燃空氣流量的比例設(shè)置，分段設(shè)置爐溫、 加熱時(shí)間和自適應(yīng)調(diào)節(jié)爐內(nèi)氧含量和爐壓，高溫?zé)煔夂蜖t尾煙氣分級預(yù)熱助燃空氣、煤氣， 冷熱鋼坯交叉入爐，間歇移動(dòng)鋼坯過程(1)設(shè)置加熱爐22上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣流量的分配比例為0. 8 0. 9 ；設(shè)置加熱爐22上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的煤氣流量的分配比例為0. 8 0. 9 ；煤氣流量與助燃空氣流量比例范圍為2 4 ；①設(shè)置上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的煤氣流量比例與設(shè)置上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣流量比例相同；均熱段的上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣流量比例為80% 90% ；②設(shè)置平焰燒嘴4的煤氣熱值為蓄熱式燒嘴的煤氣熱值的1. 2 1. 4倍，通過空氣流量調(diào)節(jié)閥和煤氣流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定蓄熱式燒嘴的煤氣與助燃空氣流量比例范圍為2 4，平焰燒嘴4的煤氣與助燃空氣流量比例范圍為2. 5 3. 5 ；(2)分三段設(shè)置爐溫范圍850 1300°C，分三段設(shè)置加熱時(shí)間為40 130分鐘， 分三段設(shè)置閥門開度20% 95%，設(shè)置爐內(nèi)氧含量和爐壓，其中設(shè)置爐內(nèi)氧含量范圍為 0. 5% 5%，設(shè)置爐壓范圍為0 20Pa，包括以下步驟，①以鋼坯加熱溫度1100 1300°C為基準(zhǔn)，均熱段爐溫按高于鋼坯加熱溫度50 100°C設(shè)置，加熱段爐溫按高于均熱段50 100°C設(shè)置，預(yù)熱段按850 950°C設(shè)置；②在此爐溫分布情況下，根據(jù)鋼坯加熱厚度和傳熱模型計(jì)算各段的加熱時(shí)間，分別設(shè)定鋼坯在預(yù)熱段的加熱時(shí)間為60 100分鐘、加熱段的加熱時(shí)間為90 130分鐘和均熱段的加熱時(shí)間為40 80分鐘；③根據(jù)各段爐溫和鋼坯加熱時(shí)間設(shè)定各段的燃燒負(fù)荷；根據(jù)燃燒負(fù)荷設(shè)定蓄熱式燒嘴與平焰燒嘴4的燃燒負(fù)荷，并設(shè)定助燃空氣、煤氣流量調(diào)節(jié)閥開度20% 95% ；
④根據(jù)爐溫、鋼坯在爐的實(shí)測溫度和待軋時(shí)間調(diào)整助燃空氣、煤氣流量調(diào)節(jié)閥開度20% 95%，設(shè)定緩加熱與快速加熱相結(jié)合的加熱曲線，即鋼坯在爐的實(shí)測溫度接近鋼坯出鋼溫度時(shí)，爐溫升高，負(fù)向調(diào)節(jié)助燃空氣、煤氣流量調(diào)節(jié)閥開度，待軋時(shí)間減少，正向調(diào)節(jié)助燃空氣、煤氣流量調(diào)節(jié)閥開度；⑤根據(jù)爐內(nèi)氧含量調(diào)整蓄熱式燒嘴與平焰燒嘴4的空燃比；利用爐尾煙道煙氣流量調(diào)節(jié)閥18、爐尾煙氣A側(cè)回流支管煙氣流量調(diào)節(jié)閥53和爐尾煙氣B側(cè)回流支管煙氣流量調(diào)節(jié)閥31調(diào)整加熱爐的爐壓為0 20 ；(3) 1100 1300°C高溫?zé)煔夂?50 950°C爐尾煙氣分級預(yù)熱助燃空氣、煤氣，包括以下過程；①排煙期內(nèi)，體積比例為60% 70%的1100 1300°C高溫?zé)煔饨?jīng)蓄熱式燒嘴的助燃空氣支管預(yù)熱蓄熱體，以此預(yù)熱燃燒期內(nèi)的助燃空氣溫度900 1100°C，此經(jīng)蓄熱體后煙氣溫度降為150 200°C ；②體積比例為40% 30%的850 950°C爐尾煙氣，分為兩股，其中一股煙氣體積比例為6 % 12 %，與蓄熱式燒嘴的助燃空氣直接混合，其余煙氣先后經(jīng)空氣換熱器33 和煤氣熱管換熱器36先預(yù)熱平焰燒嘴的助燃空氣溫度400 50(TC，其次預(yù)熱煤氣溫度 150 200°C，最后經(jīng)煤氣熱管換熱器36后的爐尾煙氣溫度降為150 200°C ；③經(jīng)蓄熱式燒嘴換熱后的煙氣，經(jīng)助燃空氣支管、三通換向閥、排煙支管、蓄熱系統(tǒng)煙氣總管11和蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)15與經(jīng)煤氣熱管換熱器36的爐尾煙氣匯總排煙總管，經(jīng)煙囪38排出；(4)冷熱鋼坯交叉入爐，間歇移動(dòng)鋼坯，包括以下步驟，①根據(jù)冷熱鋼坯溫度、鋼坯加熱溫度和鋼坯厚度計(jì)算鋼坯的在爐加熱時(shí)間；②以鋼坯的在爐加熱時(shí)間短為先入原則，設(shè)定冷熱鋼坯交叉入爐順序；③根據(jù)軋制速度間歇移動(dòng)鋼坯，保持出鋼速度與爐內(nèi)鋼坯移動(dòng)同步。該技術(shù)方案綜合利用平焰燒嘴與蓄熱式燒嘴的技術(shù)互補(bǔ)改善加熱爐內(nèi)流場，通過煤氣與助燃空氣管道系統(tǒng)的合理布置實(shí)現(xiàn)燒嘴助燃空氣煤氣流量的優(yōu)化配置，梯級利用加熱爐高溫?zé)煔庥酂?，達(dá)到減少待爐時(shí)間提高鋼坯加熱的均勻性，減少爐溫爐壓波動(dòng)等問題。本發(fā)明所述的改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備及使用方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1改善鋼坯加熱均勻性充分發(fā)揮平焰燒嘴與蓄熱式燒嘴的技術(shù)性能優(yōu)勢，改善加熱爐局部不均勻流場， 減少爐溫波動(dòng)，提高爐溫均勻性，2減少燃耗和待爐時(shí)間降低燒損通過分段控制爐溫和加熱時(shí)間，閥門開度及時(shí)調(diào)整燃燒負(fù)荷，可以有效減少過燒， 實(shí)現(xiàn)快速加熱與緩加熱的結(jié)合，達(dá)到加熱制度優(yōu)化和降低燃料消耗，有效抑制爐內(nèi)氧化鐵生成，降低燒損。3集成步進(jìn)、蓄熱、汽化冷卻和熱送等先進(jìn)技術(shù)該系統(tǒng)充分考慮目前加熱爐上步進(jìn)、蓄熱、汽化冷卻和熱送等各類先進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，最終達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能和綜合節(jié)能的最佳效果。4高效回收煙氣余熱，實(shí)現(xiàn)梯級利用將高溫?zé)煔庥糜陬A(yù)熱助燃空氣，低溫?zé)煔忸A(yù)熱煤氣，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用，另外煙氣回流不僅降低能耗，而且可以降低助燃空氣O2濃度，真正達(dá)到高溫空氣貧氧燃燒目標(biāo)。5方便檢修平焰系統(tǒng)不需要換向，故障率相對低，而蓄熱系統(tǒng)檢修相對頻繁，故在蓄熱系統(tǒng)檢修時(shí)，依然可以保持一定的鋼坯加熱能力，即方便檢修同時(shí)減少了檢修造成的生產(chǎn)損失。


圖1為本發(fā)明的布置總圖。其中，蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)1、蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥2、蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管3、平焰燒嘴4、助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥5、蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管6、A側(cè)第一三通換向閥7、蓄熱系統(tǒng)A側(cè)煙氣第二支管8、蓄熱系統(tǒng) A側(cè)煙氣第一支管9、爐尾煙氣A側(cè)回流支管10、蓄熱系統(tǒng)煙氣總管11、蓄熱系統(tǒng)煙道流量調(diào)節(jié)閥12、助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥13、助燃空氣總管14、蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)15、煤氣總管煤氣流量調(diào)節(jié)閥16、煤氣總管17、爐尾煙道煙氣流量調(diào)節(jié)閥18、空氣換熱器煙氣流量調(diào)節(jié)閥19、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管20、A側(cè)蓄熱式燒嘴21、加熱爐22、隔墻23、點(diǎn)火燒嘴 24、B側(cè)蓄熱式燒嘴25、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥沈、助燃空氣支管27、 B側(cè)第一三通換向閥觀、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)煙氣第二支管四、爐尾煙氣B側(cè)回流支管30、爐尾煙氣B側(cè)回流支管煙氣流量調(diào)節(jié)閥31、B側(cè)煤氣支管32、空氣換熱器33、平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)34、 平焰系統(tǒng)助燃空氣切斷閥35、煤氣熱管換熱器36、煤氣總管煤氣切斷閥37、煙囪38、煙道總管39、煤氣總管40。圖2為本發(fā)明的上下結(jié)構(gòu)布置C-C示意圖。其中，鋼坯41、A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴空氣噴口 42、A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣噴口 43、B側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴空氣噴口 44、B側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴空氣流量調(diào)節(jié)閥45、B側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣噴口 46、A 側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣流量調(diào)節(jié)閥47、A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣快切閥48、A側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴煤氣噴口 49、A側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴空氣噴口 50、B側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴煤氣噴口 51、B側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴空氣噴口 52、B側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣快切閥53、B側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣流量調(diào)節(jié)閥54、爐尾煙氣A側(cè)回流支管55、爐尾煙氣A 側(cè)回流支管煙氣流量調(diào)節(jié)閥56、A側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴煤氣快切閥57、A側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴58、爐尾煙道總管59、爐尾煙道主支管60。圖3為本發(fā)明的上下結(jié)構(gòu)布置D-D示意圖。其中，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)上部煙氣第二支管 61、A側(cè)上部三通換向閥62、蓄熱系統(tǒng)A側(cè)下部煙氣第二支管63、A側(cè)下部三通換向閥64、 爐尾煙氣A側(cè)回流支管65、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)上部煙氣第二支管66、B側(cè)上部三通換向閥67、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)下部煙氣第二支管68、B側(cè)下部三通換向閥69。圖4為本發(fā)明的空氣系統(tǒng)示意圖。其中，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥70、蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣第二支管71、A側(cè)第二三通換向閥72、A側(cè)助燃空氣支管73、 A側(cè)第一蓄熱式燒嘴組74、A側(cè)第二蓄熱式燒嘴組75、B側(cè)第一蓄熱式燒嘴組76、B側(cè)第二蓄熱式燒嘴組77、B側(cè)蓄熱式燒嘴78、蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣第二支管79、B側(cè)第二三通換向閥80、B側(cè)助燃空氣支管81。圖5為本發(fā)明的煤氣系統(tǒng)示意圖。其中，A側(cè)煤氣支管82、B側(cè)煤氣支管83。圖6為本發(fā)明的煙氣系統(tǒng)示意圖。其中，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥84、蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管85、A側(cè)蓄熱式燒嘴蓄熱體86、B側(cè)蓄熱式燒嘴蓄熱體87、蓄熱系統(tǒng)煙道88。圖7為本發(fā)明的點(diǎn)火、燒爐、停爐的過程圖。圖8為本發(fā)明的鋼坯加熱過程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以均熱段和加熱段分別安裝1對平焰燒嘴和3對蓄熱式燒嘴，每側(cè)相近3 個(gè)蓄熱式燒嘴組成一蓄熱式燒嘴組，每個(gè)三通換向閥控制一蓄熱式燒嘴組，本實(shí)施一案例初始參數(shù)如表1所示，表1本實(shí)施一案例初始參數(shù)
序號名稱參數(shù)1設(shè)計(jì)能力(t/h)250 3502換熱方式蜂窩預(yù)熱空煤氣、換熱器預(yù)熱空煤氣3鋼坯厚度(mm)150 3004鋼坯運(yùn)動(dòng)方式步進(jìn)梁5鋼坯冷卻方式汽化冷卻6鋼坯出爐溫度(°c)1150 12507燃料類型高焦轉(zhuǎn)爐混合煤氣8燃料熱值(kJ/Nm3)8000 100009煤氣流量(NmVh)28000 3800010助燃空氣流量(NmVh)76000 7800011蓄熱系統(tǒng)助燃空氣預(yù)熱溫度(°c)900 1000
12平焰系統(tǒng)助燃空氣預(yù)熱溫度(°C)400 50013蓄熱系統(tǒng)煤氣預(yù)熱溫度(°c)800 100014平焰系統(tǒng)煤氣預(yù)熱溫度(°c)150 20015空氣過剩系數(shù)1. 0516爐尾煙氣溫度(°c)900 110017蓄熱系統(tǒng)排煙溫度(°c)150 20018平焰系統(tǒng)排煙溫度(°c)150 200 如圖1和6所示，在加熱爐22均熱段，以一換向周期內(nèi)，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)燃燒，B側(cè)排煙為例，助燃空氣經(jīng)蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)1、蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥2進(jìn)入蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管3，分為兩路，每路分上下股，其中上股助燃空氣經(jīng)蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管6，經(jīng)A側(cè)第一三通換向閥7，分為三股，一股經(jīng)蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管85，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥70，進(jìn)入A側(cè)蓄熱式燒嘴蓄熱體86，預(yù)熱為溫度 90(Tl 100 °C的助燃空氣進(jìn)入爐內(nèi)，此時(shí)B側(cè)第一三通換向閥28閥位與A側(cè)第一三通換向閥7相反，另一路進(jìn)入蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管20被切斷；煤氣經(jīng)開啟煤氣總管煤氣切斷閥37進(jìn)入煤氣熱管換熱器36，經(jīng)煤氣總管17和煤氣總管煤氣流量調(diào)節(jié)閥16，分為兩路， 一路經(jīng)A側(cè)煤氣支管82分為上下股，上股煤氣經(jīng)A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣流量調(diào)節(jié)閥 47和A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣快切閥48，經(jīng)A側(cè)上部第一蓄熱式燒嘴煤氣噴口 43進(jìn)入爐內(nèi)，另一路進(jìn)入平焰燒嘴4 ；上股煤氣與前面上股助燃空氣分別進(jìn)入爐內(nèi)，并在鋼坯上方混合燃燒，下股煤氣經(jīng)A側(cè)下部第二蓄熱式燒嘴煤氣快切閥57與下股助燃空氣分別進(jìn)入爐內(nèi)，在鋼坯下方混合燃燒；此時(shí)B側(cè)體積比例為60% 80%的1100 1300°C高溫?zé)煔饨?jīng)B側(cè)第一蓄熱式燒嘴組76，經(jīng)蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥26、B側(cè)第一三通換向閥觀和蓄熱系統(tǒng)B側(cè)煙氣第二支管四，經(jīng)蓄熱系統(tǒng)煙氣總管11和蓄熱系統(tǒng)煙道流量調(diào)節(jié)閥12，經(jīng)蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)15進(jìn)入煙道總管39，此時(shí)煙氣溫度降為150 200°C; 爐尾煙氣體積比例為20% 40%的850 950°C爐尾煙氣，分為兩股，其中一股煙氣體積比例為6% 12%，與蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管85內(nèi)助燃空氣混合經(jīng)A側(cè)第一蓄熱式燒嘴組74進(jìn)入爐內(nèi)，其余爐尾煙氣經(jīng)空氣換熱器33預(yù)熱來自平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)34的助燃空氣溫度400 50(TC，并經(jīng)煤氣熱管換熱器36預(yù)熱來自煤氣總管40煤氣溫度150 200°C， 此時(shí)爐尾煙氣溫度降為150 200°C ；兩路煙氣匯總煙道總管39，經(jīng)煙囪38排出；在下一換向周期內(nèi)，蓄熱系統(tǒng)B側(cè)燃燒，A側(cè)排煙，上部與下部第二蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相同；在加熱爐22加熱段，以蓄熱系統(tǒng)A側(cè)燃燒，B側(cè)排煙為例，如圖3所示，上部和下部第二蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相反。平焰系統(tǒng)的助燃空氣經(jīng)平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)34、平焰系統(tǒng)助燃空氣切斷閥35和空氣換熱器33預(yù)熱為溫度400 500°C的助燃空氣，經(jīng)助燃空氣總管14、助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥13和助燃空氣支管27，與其中經(jīng)煤氣熱管換熱器36預(yù)熱后溫度為150 200°C的一路煤氣在平焰燒嘴4內(nèi)混合進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，其中A側(cè)與B側(cè)，上部與下部燃燒狀態(tài)相同，各段燒嘴燃燒狀態(tài)如表2所示，煤氣與助燃空氣流量比例分配一典型案例如表3所示；在下一個(gè)換向周期內(nèi)，蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相反；如圖7所示，加熱爐22 的點(diǎn)火、燒爐、停爐的實(shí)施過程如下，開啟點(diǎn)火燒嘴M點(diǎn)火，待爐溫高于200°C，開啟平焰燒嘴4，到爐溫高于650°C，開啟蓄熱式燒嘴燒爐，進(jìn)行停爐時(shí)，爐溫低于600°C，關(guān)閉蓄熱式燒嘴，爐溫低于200°C，關(guān)閉平焰燒嘴4，最后關(guān)閉點(diǎn)火燒嘴24，實(shí)現(xiàn)加熱爐22停爐熄火；如圖 8所示，根據(jù)鋼坯尺寸、入爐溫度和出鋼溫度計(jì)算待加熱時(shí)間，并設(shè)定預(yù)熱段、加熱段和均熱段爐溫，加熱爐22爐溫、加熱時(shí)間、空燃比設(shè)定范圍如表4所示，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算蓄熱式燒嘴和平焰燒嘴M的燃燒負(fù)荷，根據(jù)煤氣熱值和煙道殘氧計(jì)算調(diào)整空燃比，對應(yīng)調(diào)節(jié)助燃空氣和煤氣流量調(diào)節(jié)閥開度，根據(jù)待軋時(shí)間和鋼坯在爐溫度確定鋼坯移動(dòng)速度，對應(yīng)調(diào)整預(yù)熱段、加熱段和均熱段爐溫和加熱時(shí)間，保持鋼坯移動(dòng)速度與出鋼速度同步，實(shí)現(xiàn)減少鋼坯待爐時(shí)間，減少鋼坯氧化燒損，改善鋼坯加熱質(zhì)量的效果。表2本實(shí)施一案例的各段燒嘴燃燒排煙狀態(tài)
權(quán)利要求
1.一種改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備，包括加熱爐(22)、蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)(1)、平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)(34)、助燃空氣管道、煤氣管道、蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)(15)、空氣換熱器(33)、煤氣熱管換熱器(36)、排煙管道和煙 (38)，其特征在于，加熱爐02)的燒嘴包括點(diǎn)火燒嘴(M)、蓄熱式燒嘴和平焰燒嘴G)，布置在加熱爐 (22)的A側(cè)和B側(cè)，每側(cè)分上部和下部兩排布置，分別連接助燃空氣管道和煤氣管道；利用隔墻將加熱爐0 分預(yù)熱段、加熱段和均熱段三段，其中預(yù)熱段安裝2 4 個(gè)點(diǎn)火燒嘴04)，加熱段和均熱段均安裝12 30對蓄熱式燒嘴和4 12個(gè)平焰燒嘴⑷， 2 4個(gè)蓄熱式燒嘴與平焰燒嘴(4)間隔布置；加熱段和均熱段的蓄熱式燒嘴分別連接2 10個(gè)三通換向閥，2 4個(gè)蓄熱式燒嘴構(gòu)成一組蓄熱式燒嘴組；蓄熱式燒嘴的煤氣與助燃空氣分別進(jìn)入加熱爐02)內(nèi)；助燃空氣管道包括助燃空氣總管、助燃空氣支管，分別安裝空氣流量調(diào)節(jié)閥，煤氣管道包括煤氣總管和煤氣支管，分別安裝煤氣流量調(diào)節(jié)閥和煤氣快切閥；助燃空氣管道分為兩路；一路經(jīng)蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)(1)、A側(cè)第一三通換向閥(7)或B側(cè)第二三通換向閥08)，與蓄熱式燒嘴相連，加熱段上部第一蓄熱式燒嘴組和下部第二蓄熱式燒嘴組分別連接一個(gè)三通換向閥，均熱段上部第一蓄熱式燒嘴組和下部第二蓄熱式燒嘴組共同連接一個(gè)三通換向閥；另一路經(jīng)平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)(34)、空氣換熱器(3 與平焰燒嘴 (4)相連；煤氣管道經(jīng)煤氣熱管換熱器(36)與加熱爐0 的蓄熱式燒嘴和平焰燒嘴(4)相連；爐內(nèi)安裝步進(jìn)梁和汽化冷卻裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，加熱爐02)上部第一蓄熱式燒嘴的助燃空氣支管在上，煤氣支管在下，上部第一蓄熱式燒嘴空氣噴口斜向下與水平線夾角為5 15度，上部第一蓄熱式燒嘴煤氣噴口斜向上與水平線夾角為5 10度；加熱爐02)下部第二蓄熱式燒嘴的煤氣支管在上，助燃空氣支管在下，下部第二蓄熱式燒嘴空氣噴口斜向上與水平線夾角為5 15度，下部第二蓄熱式燒嘴煤氣噴口斜向下與水平線夾角為5 10度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，平焰燒嘴04)的煤氣支管在中心，助燃空氣支管在外側(cè)分5 10孔半圓弧均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備，其特征在于，與加熱爐02)上部第一蓄熱式燒嘴相連的蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管(3)安裝蓄熱系統(tǒng)助燃空氣總管空氣流量調(diào)節(jié)閥O)，蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管(85)安裝蓄熱系統(tǒng)A側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥(84)，蓄熱系統(tǒng)B側(cè)助燃空氣支管安裝B側(cè)助燃空氣支管空氣流量調(diào)節(jié)閥06)；與加熱爐02)上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴相連的煤氣支管依次安裝煤氣快切閥和煤氣流量調(diào)節(jié)閥。
5.一種權(quán)利要求1所述的加熱設(shè)備的使用方法，其特征在于，加熱爐02)使用煤氣熱值范圍為8000 15000kJ/m3 ；點(diǎn)火過程依次開啟點(diǎn)火燒嘴04)、平焰燒嘴(4)和蓄熱式燒嘴，停爐過程依次關(guān)閉蓄熱式燒嘴、平焰燒嘴(4)和點(diǎn)火燒嘴(M)，燒爐一換向期間，加熱段和均熱段的A側(cè)蓄熱式燒嘴和B側(cè)蓄熱式燒嘴(78)的工作狀態(tài)相反，加熱段的上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)相反，下一個(gè)換向周期內(nèi)，蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)相反；加熱爐A側(cè)、B側(cè)、上部和下部的平焰燒嘴(4)工作狀態(tài)相同，加熱爐02)采用點(diǎn)火燒嘴04)點(diǎn)火，待爐溫高于200 250°C，開啟平焰燒嘴，到爐溫升至650 850°C，開啟蓄熱式燒嘴燒爐，關(guān)閉上部點(diǎn)火燒嘴04)但保留下部點(diǎn)火燒嘴04)燃燒，進(jìn)行停爐時(shí)，關(guān)小蓄熱式燒嘴的空氣流量調(diào)節(jié)閥和煤氣流量調(diào)節(jié)閥，爐溫低于600 650°C，關(guān)閉蓄熱式燒嘴，爐溫低于200 250°C，關(guān)閉平焰燒嘴(4)，最后關(guān)閉點(diǎn)火燒嘴(24)；加熱爐側(cè)蓄熱式燒嘴工作時(shí)，助燃空氣和煤氣分別經(jīng)A側(cè)蓄熱式燒嘴的助燃空氣通道和煤氣通道進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，B側(cè)蓄熱式燒嘴(78)的煤氣通道關(guān)閉，B側(cè)蓄熱式燒嘴(78)的助燃空氣通道通1100 1300°C的高溫?zé)煔猓幱谂艧煚顟B(tài)；上部第一蓄熱式燒嘴工作時(shí)，通助燃空氣和煤氣處于燃燒狀態(tài)，下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣通道通 1100 1300°C的高溫?zé)煔?，處于排煙狀態(tài)；均熱段的上部第一蓄熱式燒嘴和下部第二蓄熱式燒嘴的工作狀態(tài)相同，都處于燃燒或排煙狀態(tài)；燒爐期間，所有平焰燒嘴(4)處于燃燒，停爐期間，所有平焰燒嘴(4)關(guān)閉； 1100 1300°C高溫?zé)煔夂?50 950°C爐尾煙氣分級預(yù)熱助燃空氣、煤氣，鋼坯加熱過程包括以下步驟設(shè)置加熱爐02)上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的助燃空氣流量的分配比例為0. 8 0. 9 ；設(shè)置加熱爐0 上部第一蓄熱式燒嘴與下部第二蓄熱式燒嘴的煤氣流量的分配比例為0. 8 0. 9 ；煤氣流量與助燃空氣流量比例范圍為2 4 ；分三段設(shè)置加熱爐02)爐溫范圍850 1300°C，分三段設(shè)置加熱時(shí)間為40 130分鐘，分三段設(shè)置閥門開度20% 95%，設(shè)置爐內(nèi)氧含量范圍為0. 5% 5 %，設(shè)置爐壓范圍為0 20Pa ；根據(jù)冷熱鋼坯溫度、鋼坯加熱溫度和鋼坯厚度計(jì)算鋼坯的在爐加熱時(shí)間； 以鋼坯的在爐加熱時(shí)間短為先入原則，設(shè)定冷熱鋼坯交叉入爐順序； 根據(jù)軋制速度間歇移動(dòng)鋼坯，保持出鋼速度與爐內(nèi)鋼坯移動(dòng)同步。
全文摘要
一種改善鋼坯加熱質(zhì)量的加熱設(shè)備及使用方法，包括加熱爐、蓄熱系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)、平焰系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)、助燃空氣管道、煤氣管道、蓄熱系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)、空氣換熱器、煤氣熱管換熱器、排煙管道和煙囪；加熱爐預(yù)熱段安裝2～4個(gè)點(diǎn)火燒嘴，加熱段和均熱段均安裝12～30對蓄熱式燒嘴和4～12個(gè)平焰燒嘴，包括蓄熱式燒嘴與平焰燒嘴的助燃空氣、煤氣流量合理分配，分段設(shè)置爐溫和加熱時(shí)間，高溫?zé)煔夂蜖t尾煙氣分級預(yù)熱助燃空氣、煤氣溫度，冷熱鋼坯交叉入爐，間歇移動(dòng)鋼坯，汽化冷卻鋼坯，該系統(tǒng)改善爐內(nèi)流場，通過煤氣與空氣管道系統(tǒng)的合理布置實(shí)現(xiàn)燒嘴空氣煤氣流量的優(yōu)化配置，梯級利用加熱爐高溫?zé)煔庥酂幔_(dá)到減少待爐時(shí)間提高鋼坯加熱的均勻性，實(shí)現(xiàn)鋼坯的高效加熱。
文檔編號C21D9/70GK102242249SQ20111018033
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者楊小龍, 陳冠軍 申請人:首鋼總公司