加熱爐爐體絕熱改造的實踐

根據彎曲工藝要求，板材的彎曲溫度一般小于1150c（指普通碳和低合金鋼）。為了滿足工藝要求，在加熱鋼圈時，最大夾芯加熱裝置的溫度通常在1350c以內。由于爐內溫度較高,必然會有一部分熱量通過爐頂、爐墻、爐底散發損失掉,其熱損失量約占加熱爐總供熱量的4%～8%。由于爐體表面散熱,惡化了工人的勞動條件,影響了鋼坯的加熱質量,同時也浪費了能源。所以如何減少軋鋼加熱爐爐體散熱損失,一直是熱工技術人員所關注的課題。我廠是具有五十余年生產歷史的軋鋼車間,通過幾代人的艱辛努力,歷經多次技術改造與擴建已成為一個機械化、自動化程度較高的軋鋼廠,其年產量已由1949年的2586t增長到30余萬t,由于多種因素的限制,加熱能力從設計上難以滿足生產工藝的要求,盡管對爐體也采取了簡單的保溫隔熱措施,因強化加熱操作爐頂的表面溫度仍高達180℃有余,爐墻的表面溫度在100℃以上。據熱平衡測試表明:僅爐體散熱損失一項(不包括爐底散熱)占熱量支出的3.6%,相當于2.1kg/t重油。對于一個年產量為30萬t的軋鋼車間而言,每年爐體表面散熱損失就相當于630t重油的發熱值。另外,由于爐體散熱增加了耐火材料的使用溫度,從而縮短了爐體的使用壽命,導致了加熱爐大修費用的增加。為解決由于爐體散熱所帶來的一切經濟損失,從80年代中期開始,我們圍繞如何降低爐體散熱損失做了大量的技術工作與改造,收到了較好的經濟效益。本文主要就如何減少爐體散熱損失,根據十幾年來工作實踐作一論述,供同行們參考與借鑒。1爐墻厚度和納米材料的熱流值根據散熱公式可知,爐體散熱損失大小主要決定于爐體的散熱面積和散熱面熱流值。對于軋鋼加熱爐而言,爐體散熱面積為不變值。那么爐體散熱面的熱流值就決定了爐體散熱損失的大小。而熱流值的變化又取決于爐墻的厚度和耐火材料在平均溫度下的導熱系數。于是,當耐火材料選定之后,爐墻的厚度越厚,爐壁的熱流值越小,那么散熱量也就越小。當爐墻的厚度一定時,耐火材料的導熱系數越小,熱流值就越小,那么散熱量也就越少。相同條件下,不同厚度的爐墻(粘土磚),熱流值大小比較:相同爐墻厚度,不同隔熱材料,熱流值大小變化:爐墻層次對熱流值的影響:綜上所述,減少爐體散熱損失的途徑有:(1)合理選擇爐墻的厚度:即爐墻越厚,散熱越小。(2)選用導熱系數小隔熱性能好的耐火材料作爐墻隔熱保溫是減少爐體散熱損失的主要途徑。(3)選擇多層爐墻多級保溫隔熱形式的爐體設計是減少爐體散熱損失的最佳途徑。2急熱條件下的應用減少爐體散熱損失,通常在爐體的不同部位選用相應的材料進行隔熱。加熱爐常用的隔熱材料種類及性能如下:鑒別隔熱材料的指標是隔熱性能,從上表可知,硅酸鋁耐火纖維耐火度高達1050℃,導熱系數常溫下只有0.04,其容重輕,同時具有在急冷急熱條件下不龜裂和不剝落,能彎折,有彈性和方便施工等優點。膨脹珍珠巖和蛭石雖然常溫下的導熱率和容重均可與耐火纖維媲美,但為顆粒狀,作隔熱的填料較好。如果在砌體上大幅度鋪設,則需加添加劑作成制品,方能使用,但會出現容重和導熱率也隨之增大的缺點。容重由50～150增至320～380kg/m3。其導熱系數也由0.016～0.053增至為0.11kcal/(m·h·℃)。使用溫度由800℃降到600℃。蛭石制品也有此種特點。此外以上兩種制品顆粒大,制品較脆,易碎落,施工鋪設不如纖維方便。石棉、礦渣棉、玻璃棉制品,隔熱性能雖好,但粗纖維易斷。超細纖維易飛揚,施工及檢修有刺人皮膚等缺點。綜上所述,硅酸鋁耐火纖維作加熱爐的隔熱材料,不論從隔熱性能、熱工性能和施工方面而言,均是最佳隔熱材料。3解決了爐體保溫措施爐體絕熱設計是減少爐體散熱損失的中心工作,它包括爐墻厚度的選擇,隔熱材料位置的布置及隔熱材料的合理應用幾個方面。它不但關系隔熱的效果,而且關系到爐體的使用壽命及改造費用的大小。如何以較經濟的投入,收到較理想的效益,這是我們所希望的。下面僅就我廠幾次改造歷程作如下介紹與論述。針對加熱爐具體情況,結合硅酸鋁耐火纖維隔熱性能,我廠第一次爐體絕熱改造采用了爐墻、爐底夾砌平鋪耐火纖維氈,加熱爐低溫段實行了熱面粘貼條捆耐火纖維氈,爐頂壓棉的保溫隔熱措施。其形式及效果如下:改造后效果:(1)爐體散熱損失較改造前降低了27.5%,噸鋼節油0.34kg,年節油110余t。(2)采用耐火纖維保溫隔熱后,由于保溫性能好、降溫慢,導致提溫速度較改造前提高了50%,從而簡化了停車待軋時的加熱操作。(3)采用耐火纖維保溫隔熱后,鋼坯加熱質量得到了改善,減少了由于溫度不均而引起的斷輥及產品外形尺寸局部超差的質量事故,從而降低了軋鋼電耗及軋輥消耗。盡管硅酸鋁耐火纖維制品在我廠加熱爐上的應用取得了較為理想的經濟效益。但由于在設計上存在的不足也帶來了一定的實際問題,具體表現在以下幾個方面:①由于爐墻為粘土磚砌筑結構、耐火纖維氈內壁,因粘土磚砌體厚度小,高溫狀態下穩定性差,且砌體內部的平均溫度顯著升高,蓄熱增加,導致高溫段部分內壁砌體坍塌,直接影響了爐體的使用壽命。②由于爐頂是鋼筋混凝土結構,因外部采用了耐火纖維保溫作隔熱層,導致高溫段大部分爐頂平均溫度升高,蓄熱增加。爐頂內部鋼筋嚴重氧化,從而縮短了爐頂使用壽命。③由于爐底隔熱材料距熱面僅有178mm,因耐火纖維氈在高溫狀態下粉化,從而降低了爐底隔熱性能。鑒于第一次爐體絕熱改造的經驗,經過反復論證與分析,一年半后,結合本廠加熱爐生產狀況與特點,又進行了第二次爐體絕熱改造工作。具體結構形式及效果見下表:第二次改造效果:①爐體散熱量由原來2.81×106下降到1.26×106kJ/h,所占熱量支出的比例由原來的2.61%下降到1.62%。②爐體壽命較改造前提高了3倍,大幅度減少了加熱爐維護及大修費用。③在加熱質量得到明顯改善的基礎上,加熱爐加熱能力提高了5%,其燃料消耗實現了噸鋼油耗33kg,創歷史最好水平。4增加加熱爐內的熱量,最(1)增加爐墻的厚度,采用多層隔熱的方式,是爐體絕熱改造中的成功經驗。在有條件的車間,盡可能采用多錨固爐墻及爐頂,實行耐火可塑料整體澆注。盡管一次性投資較大,但就由于爐體壽命的增加、散熱量的減少而言,其效益是非常可觀的。它將是工業爐發展的方向。(2)爐頂的散熱,就影響工人勞動環境而言,往往被人們所輕視。但就爐體散熱而言,它將占散熱損失的30%以上。如何合理設計爐頂結構形式,正確使用和選擇隔熱材料,是我們熱工技術人員的一個中心課題,也是提高加熱爐使用壽命,減少維修費用的關鍵