摘   要：對(duì)加熱爐內(nèi)冷卻水管在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題及爐子燃耗高的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)加熱爐內(nèi)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取得了一定的節(jié)能效果。
        關(guān)鍵詞：加熱爐；節(jié)能；水冷管
        1   概  述
        合鋼線材加熱爐是一座三段連續(xù)推鋼式加熱爐，爐子有效長(zhǎng)度27.84m，爐膛內(nèi)寬4.1m，該加熱爐采用上、下兩面加熱，爐內(nèi)實(shí)心爐底很短，只有500mm。爐內(nèi)除出鋼槽采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻外，爐內(nèi)其余的管道部件都是采用汽化冷卻。爐內(nèi)設(shè)有兩根φ133X20mm的縱水管，縱水管在高溫區(qū)采用5組雙根φ102X18mm的無(wú)縫鋼管組合件作為橫水管支撐的，雙根橫水管的下管，在其中間設(shè)有φ102X18mm的盲管支承。爐內(nèi)在實(shí)心爐底處和預(yù)熱段內(nèi)共布置了4根φ108x18mm的橫水管用來(lái)固定爐內(nèi)兩根縱水管。此外，在高溫區(qū)設(shè)有雙根φ121X18mm的無(wú)縫鋼管組合件作為壓下梁，將加熱爐的均熱段和加熱段爐膛分開(kāi)。爐尾端墻進(jìn)料口上也設(shè)有雙根φ121X18mm的無(wú)縫鋼管組合件梁，用來(lái)支承加熱爐冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能改造爐尾端墻。改造前的狀況及存在的問(wèn)題
　　線材加熱爐自1997年建成投產(chǎn)，至2002年底以來(lái)，每年都會(huì)因爐內(nèi)冷卻水管發(fā)生漏水事故，導(dǎo)致加熱爐年均停產(chǎn)搶修兩次左右，每搶修一次需影響生產(chǎn)4d時(shí)間，嚴(yán)重影響了加熱爐的正常生產(chǎn)。另外，爐子的單耗一直徘徊在每t熱軋材40ks重油左右(1.591CJ／t材)，燃耗居高不下，給降低生產(chǎn)成本帶來(lái)了巨大的壓力。為此，筆者通過(guò)對(duì)加熱爐現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)漏水故障的情況和實(shí)際使用效果的分析，認(rèn)為該加熱爐存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
　　(1)經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該加熱爐停產(chǎn)搶修的原因，多數(shù)為爐內(nèi)雙根橫水管下面的無(wú)縫鋼管，其中間的φl02X18mm的支撐盲管，在使用了約5個(gè)月時(shí)，因其管外絕熱耐火材料脫落，而將盲管中下部燒了一個(gè)小洞，引起爐內(nèi)冷卻水管漏水。通過(guò)將盲管在漏水處鋸開(kāi)后，發(fā)現(xiàn)其外管內(nèi)壁結(jié)有一薄層水垢，由于盲管的內(nèi)管與外管內(nèi)壁之間的間距較小，只有10.5mm，又加上外管內(nèi)壁結(jié)有水垢，所以，導(dǎo)致盲管的冷卻效果受影響，最終引起盲管被燒損的現(xiàn)象。支撐盲管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。
        (2)由于加熱爐內(nèi)布置的冷卻水管較多，冷卻水管在爐內(nèi)的受熱面積較大，加之爐內(nèi)在實(shí)心爐底出鋼爐門(mén)處設(shè)有水冷出鋼槽，所以，爐內(nèi)冷卻水帶走的熱量較大。2002年10月份，對(duì)線材加熱爐進(jìn)行了熱平衡測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明爐內(nèi)冷卻水帶走的熱量占總熱輸出量的17.6％。
        (3)因擔(dān)心推鋼式加熱爐實(shí)心爐底過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起實(shí)心爐底上結(jié)渣鼓包，給加熱爐生產(chǎn)帶來(lái)影響。所以，包頭設(shè)計(jì)院秦皇島分院在設(shè)計(jì)該加熱爐時(shí)，爐內(nèi)幾乎未留實(shí)心爐底的長(zhǎng)度。這樣，就引起了新的問(wèn)題，即爐內(nèi)鋼坯在被推到出鋼槽時(shí)，鋼坯底面與兩縱水管接觸處留下水冷“黑印”，因而影響了鋼坯的加熱質(zhì)量。帶有水冷“黑印”的鋼坯在進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制時(shí)，會(huì)引起軋機(jī)生產(chǎn)不穩(wěn)定。為了減輕出爐鋼坯上水冷“黑印”的影響，在實(shí)際操作過(guò)程中，將均熱段和加熱段的爐膛溫度都燒得較高，一般在1300℃左右，而下加熱爐膛爐溫?zé)?350℃左右；這樣高的爐溫，一旦軋機(jī)生產(chǎn)不正常，又會(huì)出現(xiàn)爐內(nèi)鋼坯被燒粘鋼現(xiàn)象，此現(xiàn)象在該加熱爐上已出現(xiàn)過(guò)好幾次了；此外，較高的爐溫會(huì)引起出爐煙氣溫度升高，從而導(dǎo)致排煙熱損失加大，雖然在煙道內(nèi)安置了一臺(tái)空氣預(yù)熱器，對(duì)煙氣中的余熱進(jìn)行了回收，但是排煙熱損失仍較高。由熱平衡測(cè)試可知，該爐子的排煙熱損失為30.5％。
        3   爐子冷卻水管系統(tǒng)改造措施
        (1)鑒于爐內(nèi)雙根φ102X18mm橫水管下面的無(wú)縫鋼管，在其中間支撐的盲管有時(shí)被燒損的現(xiàn)象，對(duì)該加熱爐的雙根橫水管進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)，將雙根Φ102X18mm的橫水管，改造為單根φ159X22mm的橫水管，并將其中間的支承盲管由巾102x18mm改為φ133X20mm，盲管中的內(nèi)管由φ45X3mm改為φ51X3.5mm，這樣支撐盲管中的套管內(nèi)壁與內(nèi)管之間的間距，由原來(lái)的10.5m／n加大到21mm，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。此外，為了消除盲管中套管內(nèi)壁上的水垢，將軟水站由原來(lái)加入丙烯酸液進(jìn)行的自來(lái)水軟化處理，改為用樹(shù)脂陽(yáng)離子交換劑對(duì)自來(lái)水進(jìn)行軟化處理。
        (2)針對(duì)加熱爐內(nèi)冷卻水管布置較多，冷卻水帶走的熱量較大問(wèn)題，在對(duì)加熱爐進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，將爐內(nèi)帶支承盲管的橫水管，由原來(lái)的五組雙根橫水管改為4根單橫水管；將原有的4根固定縱水管用的橫水管減少為一根水冷橫水管固定。縱水管原來(lái)在預(yù)熱段用水冷橫水管固定，改用耐熱鋼托座固定支撐。并將爐尾端墻梁內(nèi)由水冷卻改為壓縮空氣冷卻。加熱后的壓縮空氣用作燒嘴燃燒重油的霧化劑，其熱量帶回了爐內(nèi)。另外，將爐內(nèi)實(shí)心爐底上原有的水冷出鋼槽改用耐高溫的鉻剛玉出鋼槽。
        (3)為了減輕出爐鋼坯上兩道水冷“黑印”的影響，將均熱段實(shí)心爐底向爐尾方向延長(zhǎng)2.3m，同時(shí)將爐內(nèi)兩根縱水管的長(zhǎng)度縮短了2.3m。
        4   改造措施的實(shí)施及改造效果
        2003年1月初，我廠投資78萬(wàn)元，對(duì)原加熱爐進(jìn)行了節(jié)能改造，當(dāng)月完成了施工任務(wù)，并投入了生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)一年多的使用，爐子改造后的效果較理想。
        (1)改造后的線材加熱爐未出現(xiàn)爐內(nèi)冷卻水管漏水現(xiàn)象，爐子生產(chǎn)正常。
        (2)由于爐內(nèi)水冷件的減少，受熱面積減少，冷卻水帶走的熱量降低，改進(jìn)后的線材加熱爐平均燃油單耗由原來(lái)的40kS／t(熱軋材)降至35.78kg／t(熱軋材)，爐子平均燃油單耗下降了10.55％。2003年度，生產(chǎn)線材32萬(wàn)t，重油的價(jià)格按1600元／t計(jì)，則該加熱爐節(jié)約重油這一項(xiàng)，一年獲經(jīng)濟(jì)效益為138萬(wàn)元。這不包括因爐內(nèi)冷卻水管漏水引起的加熱爐搶修，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。由此可見(jiàn)，改造后的爐子節(jié)能效果明顯，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
        (3)出爐鋼坯上的水冷“黑印”不明顯，出爐鋼坯的溫度較為均勻，軋機(jī)生產(chǎn)穩(wěn)定。另外，由于出爐鋼坯上的水冷“黑印”減輕，均熱段爐溫可控制在1200℃左右。原先擔(dān)心的均熱段實(shí)心爐底上面有可能出現(xiàn)結(jié)渣鼓包的現(xiàn)象，一直未發(fā)生，加熱爐生產(chǎn)順利。同時(shí)，因出爐鋼溫較均勻，爐膛溫度較原來(lái)下降了50℃以上，出爐煙氣溫度降低，廢氣所帶走的熱損失下降，節(jié)約了熱能。
        5   結(jié)束語(yǔ)
        通過(guò)對(duì)線材加熱爐的改造，使加熱爐水冷系統(tǒng)存在的問(wèn)題得到了改善。鋼坯燒損下降，爐子的使用性能有了很大的提高，收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但該加熱爐仍有較大的節(jié)能潛力，有待進(jìn)一步完善。