關(guān)于不銹鋼加熱爐采用單蓄熱燃燒形式的探討

陳燦林

（上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司，上海200336）

關(guān)于不銹鋼加熱爐采用單蓄熱燃燒形式的探討

陳燦林

（上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司，上海200336）

通過(guò)某不銹鋼加熱爐采用天然氣單蓄熱燒嘴的改造，探討單蓄熱燒嘴用在不銹鋼加熱爐上面的可行性以及注意事項(xiàng)。

不銹鋼；天然氣；單蓄熱

浙江某廠有一臺(tái)不銹鋼加熱爐,用于坯料軋前加熱，燃料為熱臟發(fā)生爐煤氣，配有熱臟發(fā)生爐煤氣燒嘴及高效預(yù)熱裝置?，F(xiàn)需要改造為天然氣為燃料，采用單蓄熱形式對(duì)空氣進(jìn)行蓄熱。在此，對(duì)該加熱爐的改造進(jìn)行一系列的探討。

1 不銹鋼加熱特性

在所有的特殊鋼品種中，不銹鋼是一種十分特殊的鋼種，由于不銹鋼在溫度變化過(guò)程中的自身特性導(dǎo)致了該鋼種對(duì)加熱的特殊要求。

以?shī)W氏體鋼為主的300系不銹鋼，其加熱整體上講就是其晶相組織從奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此，在加熱過(guò)程中需要特別注意的就是在奧氏體劇烈轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的溫度區(qū)間要避免產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力，造成鋼坯的開(kāi)裂，一般而言，這種晶相間的劇烈轉(zhuǎn)變出現(xiàn)在鋼溫在700～850℃之間。即要求300系不銹鋼在該區(qū)間要有一定時(shí)間的保溫，實(shí)際上，由于在低溫區(qū)，奧氏體不銹鋼的內(nèi)部傳熱的不活躍性，也會(huì)導(dǎo)致在上述溫度區(qū)間內(nèi)形成鋼坯內(nèi)外溫差過(guò)大而造成的溫度應(yīng)力對(duì)鋼的破壞，鋼在不同溫度時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)見(jiàn)表1。

由此而知，對(duì)于300系奧氏體不銹鋼的加熱，重點(diǎn)就在于控制該鋼種在低溫段的升溫速度，以保證鋼坯內(nèi)外的溫度均勻性，見(jiàn)圖1。

圖1 不銹鋼升溫曲線

400系列中既包括馬氏體不銹鋼（410、420），也包括鐵素體不銹鋼（409、409L），而這兩種鋼的加熱也是各不相同，對(duì)于鐵素體不銹鋼而言，要注意的是在300℃時(shí)有一段時(shí)間的保溫，而對(duì)于馬氏體不銹鋼而言，重要的是在750～900℃區(qū)間的緩慢加熱，而后快速加熱、快速出鋼以避免過(guò)度的氧化和脫碳。

表1 鋼在不同溫度時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)（×4.18 kJ/m·h·℃）

綜上所述，即使是不銹鋼，由于其成分的不同，晶相組織的差異，各自的加熱特性也是不同的，作為同一臺(tái)加熱爐要生產(chǎn)不同牌號(hào)的不銹鋼，要求必須具備靈活的調(diào)溫手段和溫度控制功能，即要求加熱在不同的區(qū)段同時(shí)具備低溫加熱、緩慢加熱、長(zhǎng)時(shí)保溫、快速加熱的功能。

2 加熱爐原尺寸與燃燒方式

加熱爐有兩個(gè)溫度控制段，即均熱段、加熱段。另設(shè)有較長(zhǎng)的不供熱的熱回收段，有效回收煙氣余熱，適應(yīng)不銹鋼加熱工藝的需要。

空氣采用帶金屬插入件的換熱器，將空氣預(yù)熱至450℃。

加熱爐主要尺寸：

有效長(zhǎng)度（裝出料輥道中心線）28 520 mm

爐體內(nèi)寬8 500mm

上爐膛高度1 500mm

下?tīng)t膛高度2 000mm

整個(gè)燃燒系統(tǒng)按滿足加熱爐冷裝時(shí)90 t/h產(chǎn)量，供熱能力按需要量的1.15倍配置，見(jiàn)表2。

表2 燃燒系統(tǒng)供熱能力的配置

3 改造方案

對(duì)于不銹鋼的加熱而言，大多數(shù)的不銹鋼都要求低溫入爐、緩慢加熱，要求加熱時(shí)加熱曲線平滑、在爐時(shí)間長(zhǎng)，因此，在本加熱爐方案中將采用以下措施來(lái)保證不銹鋼的加熱：

（1）關(guān)于低溫入爐、緩慢加熱

原加熱爐設(shè)有較長(zhǎng)的熱回收段，利用逐步降低的煙氣溫度，對(duì)不銹鋼進(jìn)行緩慢加熱，同時(shí)，利用較長(zhǎng)的不供熱段控制不銹鋼在低溫段的停留時(shí)間和升溫速度。

而采用天然氣單蓄熱方案，大部分煙氣（超過(guò)85%）將從空氣蓄熱箱排出，而剩余（不足15%）的煙氣從爐尾煙道排走。因?yàn)椴讳P鋼加熱有低溫緩慢加熱的要求，該部分煙氣無(wú)法滿足熱量要求，故需要減短預(yù)熱段長(zhǎng)度，并在原預(yù)熱段內(nèi)設(shè)置補(bǔ)熱燒嘴，以滿足鋼坯加熱要求。

補(bǔ)熱燒嘴采用天然氣調(diào)焰燒嘴。同時(shí)可以成排關(guān)閉加熱段的燒嘴，靈活調(diào)整加熱段和不供熱段之間的相對(duì)長(zhǎng)度，有利于不銹鋼緩慢加熱的要求。

（2）高溫段快速加熱

在加熱段留有較大的供熱負(fù)荷，使得不銹鋼在平穩(wěn)度過(guò)相變區(qū)后得到快速的升溫，保證不銹鋼的加熱產(chǎn)量，并減少不銹鋼在爐內(nèi)過(guò)多的氧化和脫碳。

加熱段采用天然氣單蓄熱燒嘴進(jìn)行側(cè)部供熱，采用同心射流的火焰形式，以滿足爐寬方向上的溫度要求。

該段空氣和天然氣管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和孔板，采用雙交叉限幅控制。每個(gè)燒嘴前設(shè)置空氣三通閥和天然氣塊切閥，以滿足空氣、煙氣的換向。

（3）均熱段溫度均勻

均熱段采用下部側(cè)燒嘴供熱，上部端燒嘴供熱，燒嘴數(shù)量及供熱能力沿爐長(zhǎng)、爐寬方向合理布置，保證了坯料加熱過(guò)程中坯料長(zhǎng)度方向的溫度均勻性達(dá)到要求的指標(biāo)。

燒嘴仍然采用同心射流的天然氣單蓄熱燒嘴。并同樣在該段空氣和天然氣管路上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和孔板，采用雙交叉限幅控制。每個(gè)燒嘴前設(shè)置空氣三通閥和天然氣快切閥，以滿足空氣、煙氣的換向，燃燒能力配置見(jiàn)表3。

4 改造效果

改造后加熱爐基本可以滿足不銹鋼加熱的要求。但是預(yù)熱段溫度很容易偏高，原因是因?yàn)榧訜岫螠囟群芨撸苋菀纵椛涞较嘟念A(yù)熱段，從而不利于不銹鋼的加熱。后在停爐期間在預(yù)熱段和加熱段中間加了隔墻，效果好很多。

Study on Stainless Steel Reheating FurnaceW hich Adopts Single Regeneration Combustion Form s

CHEN Canlin
（Shanghai Cadre Environmental Energy Technology Co.,Ltd,Shanghai 200336,China）

By the transformation of a stainless steel reheating furnace which adopts natural gas single regeneration burner,the feasibility and attentions of single regenerative burner for stainless steel reheating are discussed.

stainless steel;natural gas;single regeneration

TG307

B

1001-6988（2016）05-0028-02

2016-06-26

陳燦林（1982—），女，工程師，主要從事加熱爐設(shè)計(jì)方面工作.