加热炉大型化后能力偏低问题浅析

《加热炉大型化后能力偏低问题浅析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《加热炉大型化后能力偏低问题浅析（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、工业炉窑热工 18 加热炉大型化后能力偏低问题浅析加热炉大型化后能力偏低问题浅析 徐大勇 张晓光 贾丽娣 徐烈山 （鞍钢股份公司技术中心 辽宁鞍山 114001） 摘摘 要：要： 本文针对某大型加热炉改造投产后由于仪表和排烟系统维护没有跟上，在生产中出现煤气计量不准、空气预热温 度过低制约加热炉能力发挥的问题，通过周密的现场调研及有针对性的热工测试，找出了问题的根源，创新出独特的测试 计算方法发现了漏烟引起换热器效率低的原因，并被其后生产改造实践所验证，从而解决了长期制约加热炉能力发挥的难 题。 关键词：关键词： 加热能力；换热器；效率；漏烟 1 前言 加热炉大型化后，由于在设计上提高了设备

2、能力和加热能力，有利于发挥其现代化加热炉高 水平、高起点的生产要求，但在实际生产中由于 只注重炉体本身和机械动力部分的维护，其他方 面如仪表和排烟系统维护如果没有跟上，往往在 生产中出现各种各样制约加热炉能力发挥的问 题，不能发挥大型加热炉应有的加热能力，前一 阶段某加热炉在生产和操作中出现了一些问题， 对加热能力和燃料单耗影响很大，通过周密的现 场调研，发现主要问题有： （1）煤气计量不准。厂仪表室仪表显示流量 与计量厂送出流量相差很大，操作人员无法按仪 表显示调整炉子煤气量，炉内热负荷、加热气氛 及炉压不易控制，燃料单耗无从计算。 （2）空气预热温度过低。其设计空气预热温 度为 400 ，

3、而在实际生产中，其空气预热温度 还不到 200 ，影响炉子加热能力的发挥，增加 了燃料消耗。 在对该加热炉进行热平衡测试基础上，重点 对出现的问题进行走访和调查，对相关参数进行 校核计算，基本上找出了问题根源，并提出了相 应解决办法。 2 煤气计量问题 2.1 煤气计量不准的原因探查 煤气计量系统采用孔板取压差，经过变送器 将压差信号变为标准信号传送到仪表室的标准显 示仪表上，最后再送给控制计算机。经过认真查 验，该系统系按标准化设计，运行也无故障，排 除了仪表系统的问题。采集煤气样分析显示，生 产中实际使用的煤气热值为 1339814654 kJ/Nm3 而该加热炉设计使用煤气热值为 117

4、23 kJ/Nm3， 即实际使用的煤气热值远远大于其额定设计值。 因为煤气热值差异引起的煤气重度变化，造成了 仪表显示的煤气流量与实际流量有较大差距。在 流量计量中，通过安装在孔板两侧的测压装置测 出该节流装置两边的压差，根据流量仪表设计的 公式 V= o Pg 2 （式中： o 为被测气体重度， P为所测压差，g2为常数） 。计算出该处的气体 流速，再根据管道截面积计算出气体流量即 W=FV 。一般而言，被测气体热值越高，其重度 越小。在工程设计中由于加热炉设计时选用固定 热值的燃料，因此，设计计量系统时，被测气体 重度 o 设为定数，即 o g 2 是作为定值输入流量 计算软件中的，在生产

5、时将不再变动。 而在实际生产中，由于煤气供给及配制问题， 常常发生所送煤气热值与加热炉设计要求不符情 况。该加热炉的煤气供应就是这个问题。由于高 炉煤气常常无法正常供应，导致燃气厂在配制混 合煤气时，高热值的焦炉煤气占的比例大，引起 煤气热值升高，达不到设计要求。高炉煤气重度 全国能源与热工 2008 学术年会 19 为 1.2kg/m3，焦炉煤气重度为 0.5 kg/m3，混合后 的煤气从重度看，热值高的混合煤气的重度比热 值低的重度低，因此，烧高热值煤气在流量表上 将比烧同样体积低热值煤气所显示的流量要小， 表面上给人以流量不准的印象。 2.3 提高煤气计量准确性的措施 首先应进一步细化炉

6、子的热工制度，依据炉 子的作业率、产量、炉子结构等生产操作及经济 指标，摸索出适合的最佳的煤气热值，并要求煤 气混合站（燃气厂）严格按此热值的煤气进行配 比，这对加热炉的正常操作及产品质量至关重要， 依据此重度重新设计流量孔板和仪表参数，从而 使仪表显示的流量与实际流量相符。另一个办法 是在热工计算前提下， 将热值为 837416747kJ/Nm3 的煤气按热值分段，对每段热值与仪表显示值设 置成参数系数，对仪表显示进行修正，来获得此 时煤气的真实流量。若彻底解决上述问题必须安 装一台热值仪，将采集到的热值参数反馈到加热 炉计算机控制软件中，即可得到当时热值下的实 际流量。 3 空气预热温度过

7、低的问题 3.1 预热空气温度过低的原因 通过对该加热炉的热平衡测试及相关计算， 发现该加热炉全长 60 米，仅预热段就达 30 米， 烟气在此的将部分热量传给了入炉的冷钢坯，出 炉烟气温度只有 600，且炉尾竖烟道距换热器较 远，热量散失较大，进换热器时烟气温度只有 545，以此烟气温度要想将助燃空气预热到 400，几乎不可能的。而该厂加热炉空气预热温 度只有不到 200，空气出换热器温度只有 217， 从这点来看，空气换热器的效率似乎又太低了， 因此，对空气换热器的性能进行了实际校核计算， 以计算生产状况下该空气换热器的换热效率、温 度效率和综合传热系数 k，同时采用独特的方法对 通过换热

8、器的烟气量进行校核，从而对该加热炉 的排烟系统作出评价。 3.2 换热器性能分析及相关参数校核 （1）热工参数计算结果 空气过剩系数: = 1.07， 实际煤气流量为: Vm= 13550 Nm3/h 实际空气流量: Vk=32791 Nm3/h 烟气生成量: Vy= 44038 Nm3/h （2）换热器性能计算 a 原始数据 进换热器烟气温度: ty=545 空气温度 tk=12 出换热器空气温度: tk=217 测得烟囱处烟气温度为 229 , 换热器后端距烟囱距离: L=32.02 米 查表得,每米地下烟道烟气温降 2.5/m,则出 换热器烟气温度为: ty=229+32.022.5 =

9、309 换热器型式: 片状管与麻花管组合式 换热面积: 700 m2 b 估算通过有换热器烟道的烟气量 在不考虑换热器表面散热损失条件下, 空气通 过换热器获得的热量等同于烟气损失的热量，则 通过换热器的烟气量为： Vyh =VkCk(tk- tk)/Cy(ty- ty) =327911.298(217- 12)/1.382(545- 309) = 26752 m3/h c 换热器热效率 r=VkCk(tk- tk)/(VyhCyty) =327911.298(217- 12)/(267521.382545) = 43.3 % d 温度效率 t= tk/ty = 217/545 = 39.82

10、 % e 换热器综合传热系数 K 空气获得的热量 Qk=VkCk(tk- tk) =327911.298(217- 12) = 8.725106 kJ/h 平均温压 工业炉窑热工 20 t=(ty- tk)- (ty- tk)/ln(ty- tk)/(ty- tk) =(545- 217)- (309- 12)/ln(545- 217)/(309- 12) =312 K=Q/Ft =8.725106/(700312) =39.95kJ/m2h 3.3 结论及解决措施 通过以上计算发现：该换热器的能力较低， 换热效率只有 43.3%，温度效率为 39.82%，而评 价一台换热器效果好坏的重要指标

11、：换热器的综 合传热系数 K 只有 39.95KJ/m2h。造成该换热器 换热效率等指标低的原因，除了烟气温度，烟气 量没有达到设计值以外，换热器的结构及换热面 积也有很大关系，通过计算，如想获得 50%以上 的 换 热 效 率 ， 则 综 合 传 热 系 数 必 须 达 到 50.53KJ/m2h以上，或者换热器的换热面积加大 到 905m2以上，而现在换热面积只有 700m2。因此 建议改变该换热器形式，增大换热面积。 另外，通过新采用的核算换热器烟气量的方 法，计算出通过换热器的烟气量为 26752Nm3/h， 而在热平衡测试中总烟气量为 44038Nm3/h，出炉 烟气中有 39%没有

12、通过换热器（这里忽略了换热 器表面的热损失） 。经查阅烟道图纸及现场调查， 怀疑这部分烟气是通过加热炉旁烟道的关闭不严 的烟道闸板漏掉的。后来修炉时将该烟道闸板砌 死后，空气换热器温度一下升高 90，达到近 290，表明该计算方法及分析是正确的。 4 结语 以上是对该加热炉存在的部分问题进行的技 术分析和改进建议，在技术分析中还提出了诸如 供热系统中的烧嘴结构、烧嘴布置和炉子结构中 的均热段长度、炉顶扼流段布置、炉衬复合结构、 炉顶锚固砖布置以及空煤气控制点等问题，同时 提供了相应解决措施建议。同时应该厂要求对加 热炉提高 10%加热能力时炉子性能进行校核，指 出了制约提产的关键所在，由于篇幅

13、限制，在这 里就不再一一赘述。从反馈回的信息表明，该技 术工作取得了一定实效，厂里已根据该分析和建 议改进了烧嘴、风机、换热器等的结构和布置， 在生产过程中有意识地控制炉子各段长度，实践 证明效果很佳，得到该厂各层及业内人士肯定。 在为这项工作进行大量热工计算和技术校核中发 现，该加热炉及其附属设施的设计在国内是比较 先进的，并应用了一些国内外较先进的节能技术， 部分设计思路也很创新和大胆，只是在应用新技 术的同时，或多或少存在一些与原来设想不相匹 配的地方，在生产中暴露出来，进而影响炉子的 正常运行，加之该加热炉投产时间短，一些操作 方法和炉子性能正在摸索之中，在生产操作中难 免会出现各种各样的问题。这就要求使用该先进 设备的操作及管理人员具有较高的专业技术水 准，并在生产中不断总结和积累经验，使这座高 水平、高起点的炉子发挥应有的能力。 参考文献 1 EE 卡里尔著,陈熙, 周晓青译. 燃烧室与工业炉的模拟 M.北京:科学出版社,1987. 2 杨世铭.传热学M.北京:人民文学出版社,1983. 3 韩昭沧.燃料及燃烧M.北京:冶金工业出版社,1984. 4 李诗久.流体力学M.北京:冶金工业出版社,1982.