ＤＯＩ－１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２・１６３９．２０１Ｉ．０５．００２

轧钢蓄热式加热炉炉型及关键设备的设计选择

肖海东

（重庆赛迪工业炉有限公司，重庆４０００１３）

摘要：结合国内轧钢蓄热式加热炉的实际使用情况，对蓄热式加热炉的炉型设计、关键设备及材料的选型等方面进行了阐述和分析，提出了不同条件下的炉型设计、设备和材料选型建议。关键词：蓄热式加热炉；轧钢；炉型设计；关键设备；材料选择中图分类号：ＴＧ３０７文献标志码：Ａ文章编号：１００２・１６３９（２０１１）０５—０００４－０４

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｉｎｇＳｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆＦｕｒｎａｃｅＴｙｐｅａｎｄＫｅｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅＲｅｈｅａｔｉｎｇＦｕｒｎａｃｅ

ＸＩＡＯＨａｌ・ｄｏｎｇ（ＣＩＳＤＩＦｕｒｎａｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００１３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈａｃｔｕａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｒｅｈｂｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｆｏｒｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌｉｎＣｈｉｎａ，ａｓｒｅｇａｒｄｓｏｆｆｕｒｎａｃｅｔｙｐｃｄｅｊｉｉｇｎ，ｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎｅｔｃ．ｒｅｓｐｅｃｔｓｏｆｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｒｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｍａｃｅａｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｎｄａｎａｌｙｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅａｄｖｉｓｅｓａｂｏｕｔｆｕｒｎａｃｅｔｙｐｅｄｅｓｉｇｎ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｒｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ；ｓｔｅｅｌｒｏｌｌｉｎｇ；ｆｕｒｎａｃｅｔｙｐｅｄｅｓｉｇｎ；ｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｍａｔｅｒｉａｌｓｅｌｅｃｉｔｏｎ

在世界能源日益紧缺的情况下，国家大力推行节能

减排技术。蓄热式燃烧技术是通过蓄热体实现了烟气余

热的极限回收，能够将高炉煤气等低热值煤气用作轧钢加热炉燃料，同时对于高热值煤气，蓄热式燃烧方式最

大程度地降低了烟气带走热量，使得加热炉热效率大幅

提高。因此，在国内轧钢加热炉领域，蓄热式燃烧技术

收稿日期：２０１ｌ－０６－２８；修回日期：２０１ｌ一０８－１０作者简介：肖海东（１９７８一），男，云南建水人，学士，工程师，主得到了广泛的推广和应用，取得了良好的效果。但由于

蓄热式加热炉因其燃烧方式、烧嘴结构形式等与常规加

热炉截然不同，在实际生产过程中，炉膛压力波动剧烈、

炉墙冒火、蓄热体和换向阀使用寿命短等问题，一直困

扰着设计者和生产方，为此针对轧钢蓄热式加热炉的炉

型、关键设备的设计及耐材选择等方面进行如下分析和

探讨。

１蓄热式加热炉炉型选择

要从事工业炉设计工作．以供热方式划分，蓄热式加热炉可分为全蓄热式烧努弛薄撰雾棼氇急撰雾撰雾雾雾雾雾零％薄；≯瞄毋．；产．廖若融雾雾；产．琴琴零撰雾撰器雾雾零撰零零祭撰棼努塔皇．零零瘩电摹零零；皋

（３）电炉汽化冷却回收蒸汽发电或供真空精炼用蒸

汽技术。此项技术在国外应用已有２０多年，我国曾引进

但未正式使用，目前莱钢已在生产中试运行。

４结论

（１）我国电弧炉炼钢近几年来不断发展，２００８年电炉钢产量达到６３４０万ｔ；但是我国电炉钢在粗钢总产量

中所占比重不断下降，到２００８年以后降至１０％左右，远低于世界约３０％的平均水平，有很大提升空间。（２）电弧炉炼钢的能源供应包括电能和辅助能源，随着电弧炉容量的增加、生产速率的加快，电弧炉炼钢过程中使用辅助能源日益受到重视。（３）我国电弧炉炼钢要缩小与世界先进水平的差距，必须在节能降耗、缩短冶炼周期上大力发展电弧炉炼钢节能技术，主要有电弧炉容量大型化，优化炉料结构技术，节电技术，强化冶炼技术，余热利ＪＨ技术等。

参考文献：【ｌ】李士琦，孙华，郁健，等．我国电弧炉炼钢技术的进展

４讨论【Ｊ】．，特殊钢．２０１０，３ｌ（６）：２ｌ－２５．【２】傅杰，朱荣，李晶．我同电炉炼钢的发展现状与前景【Ｃ］／／２００６年炼钢、连铸牛产技术会议．烟台：Ｉｓ．ｎ．】，２００６：４５．５１．【３】黄华，蔡继明．现代电炉炼钢技术发展趋势［Ｊ】．特钢技术．２００６，ｌ２（４）：５８．６２．【４】李晓，彭峰．我国电炉钢生产现状及发展前景【Ｊ】．特殊钢．２００９，３０（２）：２７－２９．［５１肖邦国，鹿宁．电炉流程生产钢材品种定位研究【Ｊ】．钢铁研究．２０１０，３８（１）：５６－５７．【６】６ＭＡＰＥＬＬＩＣＢＳ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｘｅｒｇｙＰｅｒｆｏｒｍａｎ－ｃｅｓｉｎＥＡＦｄｕｒｉｎｇＭｅｌｔｉｎｇａｎｄＲｅｆｉｎｉｎｇＰｅｒｉｏｄ【Ｊ】．１ｒｏｎｍａｋｉｎｇ＆Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ．２００６，３３（５）：３７９—３８８．【７】李土琦，张汉东，陈煜，等．废钢一电炉炼钢流程和循环经济【Ｊ】．中国废钢铁，２００６（３）：１ｌ－１６．［８】李士琦，李伟立，刘仁刚．现代电弧炉炼钢［Ｍ】．北京：原子能出版社，１９９５．【９】ＯＰＡＬＫＡＷＡ．ＥｌｅｃｔｒｉｃＳｔｅｅｌｍａｋｅｒｓＬｏｏｋｔｏＦｕｔｕｒｅ【Ｊ】．Ｉｒｏｎ

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Ｉ．

万方数据加热设备《工业加热》第４０卷２０１１年第５期

嘴供热、蓄热式烧嘴与常规烧嘴组合供热两种。按预热

介质划分，蓄热式加热炉常见的有空气单蓄热、空气单

蓄热与煤气预热及空气煤气双蓄热三种。各种炉型均有

其优缺点，且在国内钢铁行业都有实际应用。

１．１全蓄热式烧嘴供热炉型

该炉型的所有烧嘴均为蓄热式烧嘴，为全炉单蓄热

或全炉双蓄热烧嘴。此种炉型最大的优点是能够有效地

利用高炉煤气等低热值煤气，很大程度上解决了轧钢加

热炉对高热值煤气的依赖；不设常规烟道，空气（煤气）

预热器及常规排烟混凝土烟囱，节省一次性投资；热回

收率高，所有排放的烟气温度均降低至１８０℃左右，回

收了大量烟气余热；因为不需要设置空气（煤气）预热

器，助燃风机出口压力可适当降低，与同等产量的常规

加热炉相比，助燃风机功率小，电耗降低。理论上全蓄

热式烧嘴供热炉型比常规烧嘴供热炉型所同收的烟气余

热多出约１７％，余热回收效果显著。

但全蓄热炉型也存在以下不足：炉压较难控制，炉

头易冒火；耐材施工质量和烧嘴的安装工序要求非常严

格．否则易出现炉墙发红、窜火等情况，严重影响加热

炉使用寿命；烧嘴体积较大，整个加热炉管路繁杂，操

作检修空间狭窄；换向阀多，检修维护量大；钢坯的温

度均匀性较常规平焰烧嘴加热方式略差，不能满足不锈

钢、硅钢等高牌号产品的加热质量需求。

１．２蓄热式烧嘴与常规烧嘴组合供热炉型

加热炉同时具有蓄热式烧嘴与常规烧嘴的炉型称为组合供热炉型。蓄热烧嘴为单蓄热或双蓄热均可。此种

炉型结构具有以下优点：能够有效地利用较低热值的煤

气；设有常规烟道及烟道闸板，炉压控制灵活，能有效地避免炉头、炉墙冒火；热回收率较高，一部分烟气的

排放温度降低至ｌ８０℃左右，比常规烧嘴供热炉型所回收的烟气余热多出约９％；坯料的加热质量较好。

此种炉型结构同样也存在烧嘴体积较大，管路众多，

操作检修空间狭窄，换向阀众多，检修维护量大等问题，

其余热回收不及全蓄热加热炉。

图Ｉ为某２２５０ｍｍ轧线加热炉按常规加热方式、全

蓄热方式和组合加热方式三种炉型的热效率，烟气热损

失和燃料单耗计算的对比情况。常规方式烟气排放温度按５００℃考虑，蓄热方式烟气排放温度按２００℃考虑。

－常规供热－争蓄热ＫＩ组台供热

Ｌ口Ｊ－口

烟气芾走热量燃料单耗

：乖１，８１ｌ☆ｈ－Ａ肘【中１．３空气．煤气预热方式

常见的有空气单蓄热、空气单蓄热与煤气预热及空

气煤气双蓄热三种。

空气单蓄热方式，热回收率高，安全性高、单位热

耗低。空气单蓄热与煤气预热方式用于某些煤气不能高

温预热的加热炉，利用煤气预热器将煤气预热至安全温

度下，充分回收烟气余热。空气煤气双蓄热方式可将低

热值煤气有效的利用。通常根据煤气热值的高低来决定

采用何种蓄热方式。

低热值煤气（热值＜４．１８ｘｌ５００ｋＪ／ｍ３），以高炉煤气

为例，热值为３３４５ｌｄ／ｍ３的高炉煤气，空煤气不预热时

理论燃烧温度１３００℃；采用常规金属换热器预热，空气

预热至５５０℃，煤气预热至３００℃，理论燃烧温度仅达

到１６００℃，炉温只能达到Ｉ】００℃；如果采用空煤气双

蓄热方式，空气，煤气都可预热至１０００℃，理论燃烧温

度可达到２１００℃，从而满足ｊ－ＪｊⅡ热炉炉温的要求。因此

一般需要采用空气、煤气双蓄热炉型。

中等热值煤气（热值＝４．１８×（１５００～２４００）ｋＪ／ｍ３），

可采用空气单蓄热与煤气预热炉型。高热值煤气（热值

＞４．１８×４０００ｋＪ／ｍ３）可采用空气单蓄热炉型。

１．４不同燃料介质的炉型选择

对比两种供热方式的优缺点，虽然组合供热炉型在

余热回收上略逊于全蓄热烧嘴供热炉型，但前者能更有

效地进行炉压控制，也能更好地保证钢坯加热质量，为

此针对使用燃料情况，建议采取如下的空煤气预热方式

和炉型结构。

低热值煤气（热值＜４．１８×ｌ５００ｋＪ，ｍ３），优先推荐

选择空气、煤气双蓄热烧嘴＋常规烧嘴组合供热的炉型。

中等热值煤气（热值＝４．１８ｘ（１５００～２４００）ｋＪ／ｍ３），

采用空气单蓄热烧嘴＋煤气预热＋常规烧嘴组合供热炉型。

高热值煤气（热值＞４．１８×４０００ｋＪ，ｍ３），采用空气

单蓄热烧嘴＋常规烧嘴组合供热炉型。

２蓄热式加热炉烧嘴设计及其配套设备和材料

的选型

２．１蓄热烧嘴

蓄热烧嘴是蓄热式加热炉最关键的设备之一。根据加热炉的炉膛尺寸，选择合适的蓄热箱结构和蓄热体材

质与形状，合理设计蓄热烧嘴。

烧嘴的设计原则是在保证加热质量和稳定使用的前

提下，尽可能地减小烧嘴体积，选择台适的蓄热体用量。有效组织空煤气流股．避免混合太快造成的局部高温，同

时也要避免混台太慢，造成在对面烧嘴内的可燃物二次

燃烧。为了保证燃料在低氧气氛中燃烧，必须在设计其供给通道时，考虑燃料和空气在空间的扩散、与炉内烟

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万方数据