一个月内煤气热值波动趋势见图 看,混合煤气热值波动在(2278~2 448) 4.18 kJ/m 范围内,以炉子二加热段上空气过剩 系数为例, 三座加热炉近一个月的空气系数波动 趋势见图 可以看出,一个月内至少有10 次空气系 数超过 2.0 的时候, 至少有 30 次空气系数超过 1.5 的时候,除去其中 次空气系数超过2.0 空气系数超过1.5 的时候。 这些空气系数较高的时 间既包括了轧线故停期间加热炉保温待轧,也包括 了正常生产时出钢节奏、 轧制钢种、 规格变化的时 刻。除检修期间外,这些加热炉空气系数控制较高的 时候都会导致大量的氧化烧损形成及能源消耗。 煤气热值的波动直接影响到加热炉各燃烧段空 燃比的设定,图 为三座加热炉一个月期间各燃烧段空燃比波动趋势。 可知,一个月时间内很多时候,三座加热炉各燃烧段的空燃比实际 值波动都较大,而这种波动较大的情况不仅增加了 操作人员频繁调整空燃比的劳动负荷,而且更会带 来炉内加热板坯氧化铁皮的大量形成及能源的巨大 浪费。 1.2 对加热炉能耗的影响 空气系数是炉子热工特性的一个重要影响因 据资料介绍,当空气系数为 0.8~1.10 时,该系数 每提高0.1,炉子热效率下降 2.2%。 因而,在加热炉 的空气系数设定值受到限制的条件下, 如果采用一 些有效的措施,控制煤气热值波动,将有利于加热炉 的节能。 以下就煤气热值波动及其数值延迟显示对 加热炉能耗的影响进行分析与计算。 以目前加热炉 的实际生产操作状况为基准工况, 即空燃比设定为 2.3,空气系数平均值为 1.05, 相应的煤气热值允许 39 设计计算:煤气热值波动对加热炉的影响及解决对策 波动范围为(9 614480) kJ/m 由加热炉的设计参低到工艺目标值 1.10, 气量 如下:则可计算出每小时节约的煤 614kJ/m 的煤气最大消耗量为43 080 产量为250 最大烟气产生量为134 600 /h;烟气出炉温度为850 ),便可计算出加热炉热 效率为 65.17%(金属加热所需热量 63 861 MJ/燃料 ΔQ=Q1-Q2=43 080-41 264.37=1 815.63 815.6343080100%=4.2% 若以加热炉的设计生产能力 250 ΔL=(ΔQQd1)/250=(1815.639 614)/250= 69 822 kJ/t 由分析计算可见, 煤气热值波动对加热炉能源 消耗影响较大。 燃烧化学热 97 998 MJ)。 随着炉子生产时间的增 长,炉子不断老化,炉壁散热增加,据实测表明,目前 炉壁温度比投产时高 10 左右, 加上实际操作时, 为了弥补煤气热值波动对炉温的影响,煤气供应量 波动也偏大,这不仅使炉子热效率降低,也加快了炉 子老化的进程。 因此,预计在目前实际生产中,加热 炉热效率为 50%~60%。 为了便于计算与分析,假定 在基准(实际生产)工况下加热炉效率 低煤气热值波动及其数值延迟显示对加热炉影响应采取的措施 从高、 焦炉煤气的混合到混合煤气在加热炉内 燃烧过程来看,混合煤气一旦从煤气加压站输出,则 气消耗量Q1 43080 再根据资料介绍的空气系数对炉子热效率的影响关系,便可计算出比较 (设计工况) 工况下的炉子热效率,计算公式如下: =η1+2.2%(n2-n1 )10 式中:η2—比较工况下的炉子热效率 准工况下的炉子热效率(60%)n2—比较工 况下的空气消耗设定值(1.22) n1 —基准工况下的空气系数设定值(1.05~1.10, 1.10计算) 将有关数据代入上式,便可求得: 62.64%在炉子生产能力不变的情况下 (即炉子有效热 量相等),便可由下式计算出比较工况下的煤气消耗 Q2,即:Q2η2Qd2=Q1η1Qd1 式中:Q2—比较工况下的煤气消耗量 Q1—基准工况下的煤气消耗量(43 080 基准工况下的炉子热效率(60%)Qd2—比较工况下的煤气热值 Qd1 —基准工况下的煤气热值 输出的混合煤气热值就已经确定, 中途无法对其进 行调节与修正;煤气进入加热炉燃烧系统后,只有按 照煤气热值的真实值, 随时调节助燃空气流量来补 偿煤气热值波动的影响, 或改善炉子热工性能来降 低煤气热值波动对加热炉能耗的影响。因而,降低煤 气热值波动及其数值延迟显示对加热炉烧损和能耗 的影响的措施,可从以下两个方面着手: 2.1 安装煤气热值分析仪,按照煤气热值的真实 值,随时调节助燃空气量 由于煤气热值存在波动, 而且加热炉燃烧画面 显示的热值又为煤气加压站本地的热值, 存在一定 的延迟性,因此依靠手动来调整空燃比,很难使加热 炉空气系数波动平稳。在煤气热值较大时,由于炉内 煤气燃烧的实际空气系数偏低, 致使炉尾飘出大量 不完全燃烧气氛, 操作人员应根据不完全燃烧气氛 量的多少,来调整空燃比的设定值(即调节助燃空气 而当加热炉燃用煤气热值偏低时却很难通过工由于供给加热炉的混合煤气皆是以 614业电视察觉到,也没有什么迹象表明煤气热值低。而 热值低时仍用较大的空燃比,显然空气系数会偏高, kJ/ 热值进行控制的,因而一定时间内的混合煤气热值的平均值相等。 同时,加热炉的空气系数设定值 也是按照热值 614kJ/m 的混合煤气的理论空气残氧分析仪的值也会增高, 于是操作人员就不得不 继续调整空燃比。为此,热轧作业部拟定在一热轧煤 量进行设定的。 故有:Qd1=Qd2 气区域安装一台本地热值仪, 为操作人员提供准确 将有关数据代入上式,可得 Q2=41 264.37 因而,在严格控制混合煤气热值波动范围的前提下,将加热炉的空气系数设定值从目前的 1.22 的热值波动情况,及时地进行调整,采用在线自动控制系统,根据热值仪所测得的煤气热值,及时地修正 加热炉的空气系数设定值,实现实时控制,这不仅可 40 保证加热炉内的弱氧化气氛,从而大大降低氧化烧损,而且还将提高煤气的利用率,达到提高产品质量 与节能的效果。 某一生产时间段内同一时间动力热值仪显示热 值、炉区本地热值仪显示热值及其差值见图 值波动对加热炉能耗影响减小。提高炉子热效率,对降低煤气热值的波动, 对加热炉能耗的影响效果显 此外,提高炉子热效率,使煤气燃烧得到充分利用,可达到降低能耗的目的。 结语 目前,加热炉热效率偏低,烟气热损失及炉壁损失较大,排烟温度高达 300~400 因此,提高烟气余热回收率及加强炉壁绝热,可使炉子热效率提高, 获得良好的节能效果, 并减少煤气热值波动对加热 炉能耗的影响。 欧阳德刚,徐燕平.混合煤气热值波动对镀锌预热炉能耗影响分析[J].武钢技术,2003,41(4):7. 2.2 改善炉子热工性能,提高炉子热效率 理论计算表明,随着炉子热效率的提高,煤气热 小资料“十二五”我国主要产品单位能耗下降目标 序号 指标 单位 2010 下降目标/%吨钢综合能耗 铜冶炼综合能耗 铝锭综合交流电耗 吨水泥熟料综合能耗 平板玻璃综合能耗 乙烯综合能耗 合成氨生产综合能耗 烧碱生产综合能耗(离子膜法,30%) 电石生产综合能耗 造纸综合能耗 日用玻璃综合能耗 发酵产品综合能耗 日用陶瓷综合能耗 万米印染布综合能耗 吨纱(线)混合数综合能耗 万米布混合数综合能耗 粘胶纤维综合能耗(长丝) 铸件综合能耗 多晶硅工艺能耗(高温氢化) 多晶硅工艺能耗(低温氢化) kg kWh/tkg 合格铸件kg 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 605 350 14 013 115 17 886 402351 130437 900 298368 713600 39 000 36 000 580 300 13 300 112 15 857 350330 050900 380 820 114339 477480 33 000 30 000 4.1 14.3 5.1 2.6 11.8 3.3 3.7 2013 8.9 6.7 2015.4 16.7 (张莹婷 摘编) 41