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加熱爐蓄熱體堵塞原因分析及解決方法
來(lái)源:|作者:金瑞 |發(fā)布時(shí)間:2021-03-26 |次瀏覽
蓄熱體有陶瓷小球、蜂窩體之分。陶瓷小球一般直徑為8～32mm，比表面積600m2/m3，材質(zhì)有莫來(lái)石、高鋁、粘土;蜂窩陶瓷蓄熱體目前廣泛使用的幾何尺寸大多為100mm100mm，蜂窩孔尺寸為4m
蓄熱式加熱爐采用的空氣、煤氣預熱方式和排煙方式，充分利用煙氣中的熱量，通過(guò)蓄熱裝置將空氣、煤氣預熱到1000℃左右，排煙溫度降至200℃以下，改變常規加熱爐預熱溫度低、排煙溫度高、熱效率低的難題。蓄熱式加熱爐可以將熱值較低的高爐煤氣作為加熱燃料，燃燒充分、熱效率可達65%以上，節能效果非常顯著(zhù)，是目前軋鋼廠(chǎng)主要的節能措施和發(fā)展方向［1］。
包鋼長(cháng)材廠(chǎng)1#線(xiàn)加熱爐為2013年改建投產(chǎn)，采
用流行的爐型———空氣、煤氣雙蓄熱燒嘴式加熱爐，發(fā)揮了自動(dòng)化程度高，噸鋼燃耗低，排放污染低的勢，但投產(chǎn)一段時(shí)間發(fā)現一些工藝技術(shù)問(wèn)題，如換熱效果下降，爐壓大，噸鋼燃耗升高。打開(kāi)蓄熱燒嘴發(fā)現蓄熱體堵塞嚴重，換蓄熱體5個(gè)月后這些問(wèn)題又陸續出現。針對這一問(wèn)題，進(jìn)行深入調查研究，采取一系列工藝化和技術(shù)改進(jìn)措施，將蓄熱體換周期延長(cháng)到12個(gè)月以上，現該加熱爐運行狀態(tài)良好。
1蓄熱式加熱爐的工作原理
蓄熱燒嘴一般成對工作，空氣、煤氣經(jīng)過(guò)換向器進(jìn)入一側蓄熱燒嘴，通過(guò)蓄熱體時(shí)常溫的空氣、煤氣被加熱到1000℃左右進(jìn)入爐內進(jìn)行彌漫混合燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣通過(guò)另一側蓄熱燒嘴將熱量傳遞到蓄熱體上，煙氣溫度由1100～1200℃降到200℃以下，由引風(fēng)機排出廠(chǎng)房外。經(jīng)過(guò)40～90s
時(shí)間，換向器將蓄熱燒嘴在工作狀態(tài)Ⅰ和Ⅱ(圖1)之間自動(dòng)轉換使一個(gè)處于燃燒狀態(tài)，而另一個(gè)處于排煙狀態(tài)，就這樣往復，從而將高溫煙氣中90%的熱量由空氣及煤氣重新帶入爐內，從而達到高效節能的目的［2］。
2蓄熱體
蓄熱體有陶瓷小球、蜂窩體之分。陶瓷小球一般直徑為8～32mm，比表面積600m2/m3，材質(zhì)有莫來(lái)石、高鋁、粘土;蜂窩陶瓷蓄熱體目前廣泛使用的幾何尺寸大多為100mm×100mm，蜂窩孔尺寸為4mm×4mm，壁厚1mm左右，比表面積1000m2/m3。材質(zhì)主要有剛玉、高鋁、堇青石等(圖2)。
蓄熱體的布置按照氣體流經(jīng)蓄熱體的方向分為豎流與平流。豎流式存在氣體進(jìn)入蓄熱室下方集氣箱后由下而上流經(jīng)蓄熱體，易引起氣流分布不均的缺點(diǎn)，而平流式具有氣體通過(guò)蓄熱體時(shí)壓力損失小、基本沒(méi)有偏流現象的點(diǎn)。
長(cháng)材廠(chǎng)1#線(xiàn)加熱爐選用的蓄熱式燒嘴是近年來(lái)國內較為先進(jìn)的燃燒設備，蓄熱體孔型為蜂窩正六邊形，按孔徑分為4mm(空氣)和5mm(煤氣)兩種規格，壁厚1mm，材質(zhì)為剛玉莫來(lái)石。蓄熱體在蓄熱裝置內為平流布置，排煙效果好，沿程阻力損失少，蓄熱體蓄熱、放熱均勻平穩，熱效率高。但由于蓄熱體蜂窩孔徑較小，在使用時(shí)易造成堵塞，影響加熱爐的正常工作和節能效果。
3蓄熱體堵塞原因分析
蓄熱體堵塞物從現場(chǎng)實(shí)際檢查發(fā)現有泥狀混合物、粉塵板結塊、氧化鐵皮板結塊、耐火材料粉塵板
結塊，煤氣雜質(zhì)混合物等，原因分析如下。
(1)爐膛壓力控制不當、調節滯后。爐膛壓力對加熱爐運行十分重要，爐壓過(guò)小會(huì )造成煙氣中粉塵增多，特別是停軋檢修時(shí)，沒(méi)有采取正確的調整方法，沒(méi)有及時(shí)關(guān)小各段排煙總閥及排煙風(fēng)機的控制閥門(mén)，造成抽力相對、爐膛壓力長(cháng)時(shí)間過(guò)低，將爐內大顆粒粉塵尤其是氧化鐵皮粉末吸入蓄熱體，與蓄熱體形成低熔點(diǎn)化合物后，再與廢氣中的灰塵結合，造成堵蓄熱體堵塞，見(jiàn)圖3(a)。
(2)排煙溫度控制不合理。排煙溫度過(guò)低，造成煙氣中的水蒸汽通過(guò)蓄熱體后液化留存于蓄熱箱內與煙氣中的粉塵混合形成泥滴，一部分沉積在蓄熱體外側下部，逐漸增多，另一部分在換向時(shí)進(jìn)入蓄熱體因溫度升高泥滴發(fā)生板結，粘附在蓄熱體上，堵塞蓄熱體;排煙溫度過(guò)高，蓄熱體在換向周期內不能降到合理溫度，將蓄熱體內的低熔點(diǎn)物質(zhì)融化、板結，進(jìn)而將蓄熱體燒損、破碎，煙氣通過(guò)，造成粉塵聚集堵塞蓄熱體，見(jiàn)圖3(b)。
(3)爐內燃燒時(shí)空燃比控制不合理。空燃比控制不合理，造成煤氣不能完全燃燒，特別是煤氣熱值或壓力波動(dòng)時(shí)調整不及時(shí)或調整錯誤，爐內未燃燒的煤氣進(jìn)入蓄熱體內燃燒，燃燒產(chǎn)物直接凝結在蓄熱體壁上，并將蓄熱體內的低熔點(diǎn)化合物燒化，將蓄熱體燒損、破碎，堵塞蓄熱體。
(4)煤氣內雜質(zhì)過(guò)多。包鋼長(cháng)材廠(chǎng)1#線(xiàn)加熱爐使用的為髙、焦混合煤氣。其中焦爐煤氣因成分復雜，凈化后仍然含有焦油、苯、含硫化合物、水蒸汽等雜質(zhì)，在進(jìn)入蓄熱裝置時(shí)沉積在蓄熱體上，經(jīng)過(guò)換向過(guò)程，可燃成分燃燒將產(chǎn)物與不可燃成分燒結在蓄熱體上，堵塞蓄熱體［3］。
(5)蓄熱體安裝、縫隙封堵不規范。蓄熱體安裝時(shí)，安裝錯誤造成“斷路”使煙氣排放通道，粉塵聚集堵塞蓄熱體;蓄熱體組合時(shí)，選擇尺寸錯誤造成蓄熱體之間出現大量縫隙，形成局部“突擴管”煙氣通過(guò)時(shí)產(chǎn)生渦流，局部阻力，煙氣流速放緩，造成粉塵顆粒沉積，堵塞蓄熱體。蓄熱體安裝后，上部縫隙封堵不嚴密，從而縫隙變成微煙道，煙氣有從阻力小的通道通過(guò)的特性，因此一定量煙氣從上部縫隙處竄出，易燒壞燒嘴箱體結構，致使蓄熱體排煙不均勻，蓄熱體上部煙氣速度快，而蓄熱體下部煙氣速度慢，較大的粉塵顆粒易沉積與蓄熱體粘連，造成蓄熱體堵塞。
(6)加熱爐檢修后爐膛雜物多。加熱爐檢修后，爐膛清理不，尤其是石棉氈等含有纖維的保溫材料沒(méi)有清理干凈，爐溫升高后將其燒成粉狀，蓄熱燒嘴工作時(shí)，吸入蓄熱體的纖維粉末變成了過(guò)濾網(wǎng)，不斷地阻擋粉塵，后造成蓄熱體完全堵塞。
4蓄熱體堵塞的危害
蓄熱體是空氣、煤氣進(jìn)入爐內燃燒和爐內煙氣排出爐外的通道，也是實(shí)現常溫空氣、煤氣與高溫煙氣進(jìn)行熱交換的媒介，因此蓄熱體堵塞后直接影響加熱爐正常工作，降低加熱爐熱效率。
(1)蓄熱體堵塞后，爐壓調節困難，正常生產(chǎn)時(shí)爐壓經(jīng)常為50Pa以上。爐壓過(guò)大時(shí)將有大量高溫爐氣溢出爐外，惡化勞動(dòng)環(huán)境，縮短加熱爐壽命。當爐壓為+10Pa時(shí)，100mm直徑的孔洞逸氣熱損失為380000kJ/h。爐內大量本應供給鋼坯的熱量溢出損失，造成燃料用量的增加，噸鋼燃耗居高不下［4］。
(2)蓄熱體堵塞后，換熱面積減少，煙氣換熱量減小，外排熱量增加，熱效率下降，排煙溫度高，經(jīng)常報警，控制困難，蓄熱裝置時(shí)常因溫度報警自我保護而停止工作，影響加熱爐的正常生產(chǎn)。
(3)蓄熱體堵塞后，換熱面積減少，空氣、煤氣獲得的熱量減少，無(wú)法達到預熱溫度，加熱爐升溫困難，被迫需要高熱值的焦爐煤氣，進(jìn)一步堵塞蓄熱體形成惡性。
5蓄熱體堵塞解決方法
5．1化操作
(1)生產(chǎn)操作時(shí)，嚴格貫徹熱工制度，及時(shí)調整排煙閥門(mén)的開(kāi)啟度，特別是停軋檢修時(shí)，在減少空氣、煤氣用量的同時(shí)要將各段的排煙閥門(mén)關(guān)小，必要時(shí)要將排煙風(fēng)機的控制閥關(guān)小，減小排煙風(fēng)機的相對抽力，使加熱爐爐壓保持在30～35Pa之間，阻止爐內大顆粒粉塵及氧化鐵皮顆粒吸入蓄熱體，同時(shí)還能避免冷空氣進(jìn)入爐內增加鋼坯燒損。
(2)正常生產(chǎn)時(shí)，合理的控制蓄熱箱的排煙溫度，具體操作方法:①根據各個(gè)排煙管道上熱電偶的溫度，調整每組蓄熱箱的排煙檢修閥，保證各組蓄熱箱排煙溫度差值在10℃以?xún)取＂诟鶕鞫慰諝狻⒚簹獾呐浔冉y一調節各分段排煙閥門(mén)，將排煙溫度控制在(140±10)℃范圍內，這樣就避免調節排煙總閥時(shí)，蓄熱箱之間排煙溫度相差過(guò)大，出現個(gè)別蓄熱箱排煙溫度過(guò)低或過(guò)高的情況。③日常巡檢時(shí)要經(jīng)常用測溫槍現場(chǎng)測量蓄熱箱的實(shí)際溫度，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)調整排煙檢修閥，保證排煙溫度均勻、準確。
(3)工作中根據實(shí)際情況選擇合理的空燃比，
保證爐內煤氣能夠完全燃燒，并注意煤氣壓力和熱值情況，發(fā)現煤氣壓力、熱值出現波動(dòng)應及時(shí)調節空氣、煤氣用量及各段排煙總閥，嚴禁單調空氣或單調煤氣。煤氣壓力及熱值升高時(shí):首先調節排煙總閥，將爐壓控制在25Pa左右，然后依次調節煤氣閥、空氣閥，后再將爐壓調節到30～35Pa之間，在調節空氣、煤氣配比時(shí)多余的煤氣進(jìn)入蓄熱體內燃燒。煤氣壓力及熱值降低時(shí):首先調節排煙總閥，將爐壓控制在40Pa左右，然后依次調節空氣閥、煤氣閥，后再將爐壓調節到30～35Pa之間，在調節空氣、煤氣配比時(shí)爐內煙氣量減少過(guò)多，造成排煙
風(fēng)機抽力相對，將大顆粒粉塵吸入蓄熱體。
5．2技術(shù)改進(jìn)措施
(1)改造蓄熱體前的過(guò)濾網(wǎng)，選擇過(guò)濾效果好、壽命長(cháng)的不銹鋼網(wǎng)。
(2)在滿(mǎn)足軋制要求的同時(shí)按照熱工制度，選擇低熱值的混合煤氣，盡量減少焦爐煤氣使用量，既能減少煤氣中雜質(zhì)帶入量，又能降低噸鋼燃耗，提高經(jīng)濟效益。
(3)加熱爐操作培訓時(shí)增加蓄熱體安裝標準、安裝規范的內容，并把親自動(dòng)手選擇正確蓄熱體尺
寸、正確組合蓄熱體作為學(xué)習重點(diǎn)，做到能夠正確安裝和及時(shí)發(fā)現安裝過(guò)程中出現的各種錯誤。
(4)檢修前對檢修單位具體負責安裝工作的帶班人員進(jìn)行詳細的技術(shù)交底和安裝要求說(shuō)明;檢修時(shí)安排技術(shù)好，素質(zhì)高的質(zhì)量檢查員全程進(jìn)行監督、指導，使蓄熱體安裝緊密、無(wú)錯誤，上部縫隙層層封堵密實(shí)、無(wú)遺漏，微煙道、“斷路”、局部“突擴管”現象出現;檢修結束后，將爐內雜物特別是含纖維的保溫材料要清理，對噴口磚周?chē)戎攸c(diǎn)部位要將灑落的耐火材料清掃干凈，減少蓄熱體的粉塵吸入量。
6結束語(yǔ)
通過(guò)操作化及加熱爐熱工制度的嚴格執行，目前包鋼長(cháng)材廠(chǎng)1#線(xiàn)加熱爐運行狀態(tài)良好，正常生產(chǎn)時(shí)噸鋼燃耗控制在1.05GJ/t以下。采用技術(shù)改進(jìn)措施，提高加熱爐檢修、維護質(zhì)量，蓄熱體換周期延長(cháng)到12個(gè)月以上，檢修時(shí)也有一部分蓄熱體沒(méi)有堵塞，只需換外側的兩層蓄熱體即可，有效降低了加熱爐維護成本，提高了生產(chǎn)效率，了工人勞動(dòng)強度，取得了可觀(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
