提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法

摘要

本发明公开了一种提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法，即拆除原加热炉炉底耐材并保持炉底钢结构，在炉底从内至外依次铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层，各层厚度根据加热炉炉底抬高的尺寸取值；炉壁设置喷口为双通道拓展温度场烧嘴或喷口为椭圆形烧嘴并向炉底倾斜一定的角度；拆除加热炉原水梁围堤并对水梁重新定位，水梁定位后浇筑水梁围堤，浇筑料采用重质浇注料，围堤高度根据水梁在炉内的位置决定，加热段和均热段的围堤高度为150mm-250mm，热回收段的围堤高度为100mm-150mm。本方法对炉膛结构进行改造，提升炉底高度，有效提高加热炉传热效率，降低燃料能耗，提高了加热炉改造的节能效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法。

背景技术

加热炉用于各类钢坯的热处理作业；在传统加热炉的设计上，着重考虑加热炉的操作和维护的便利性，一般加热炉炉底与装钢线直接的距离都较高，炉底到装钢线的高度一般在1.9m至2.1m之间，因而炉膛高度较大。炉膛高度过高导致炉膛热效率降低，影响加热炉的生产效率；且炉膛高度高使得加热炉散热面积增大，导致散热量增大，一方面提高了燃料能耗，另一方面使炉区设备维护和操作环境温度提高，不便于设备的操作和维护。

随着钢铁行业的发展，能源形势越来越紧张，对工业加热炉能耗的要求也越来越高，各钢铁企业均不同程度的开展了加热炉的节能改造。由于加热炉炉底结构复杂，且侧墙热工设备烧嘴一般为定型产品而难以改变，因此目前加热炉的节能改造多采用增加炉顶压下结构、炉顶吊挂扰动件等方式以提高加热炉效率进行节能改造，其有一定的节能效果但并不十分明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法，利用本方法对炉膛结构进行改造，提升炉底高度，有效提高加热炉传热效率，降低燃料能耗，提高了加热炉改造的节能效果。

为解决上述技术问题，本发明提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法包括如下步骤：

步骤一、拆除原加热炉炉底耐材，保持加热炉炉底的钢结构，在炉底从内至外依次铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层，各层厚度根据加热炉炉底抬高的尺寸取值；

步骤二、在加热炉炉壁设置喷口为双通道拓展温度场烧嘴或喷口为椭圆形烧嘴，该烧嘴安装向炉底倾斜0-10°角度；

步骤三、拆除加热炉原水梁围堤并对水梁重新定位，水梁定位后浇筑水梁围堤，浇筑料采用重质浇注料，围堤高度根据水梁在炉内的位置决定，在加热炉的加热段和均热段，围堤高度为150mm-250mm，在加热炉的热回收段，围堤高度为100mm-150mm。

进一步，当设定加热炉炉底抬高600mm时，所述高铝砖层厚度为115mm，所述粘土砖层厚度为115mm，所述轻质保温砖层厚度为830mm，所述硅钙板层厚度为100mm。

进一步，加热炉炉底铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层后，炉底中间高度大于两侧高度。    

由于本发明提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法采用了上述技术方案，即拆除原加热炉炉底耐材并保持炉底钢结构，在炉底从内至外依次铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层，各层厚度根据加热炉炉底抬高的尺寸取值；炉壁设置喷口为双通道拓展温度场烧嘴或喷口为椭圆形烧嘴并向炉底倾斜一定的角度；拆除加热炉原水梁围堤并对水梁重新定位，水梁定位后浇筑水梁围堤，浇筑料采用重质浇注料，围堤高度根据水梁在炉内的位置决定，加热段和均热段的围堤高度为150mm-250mm，热回收段的围堤高度为100mm-150mm。本方法对炉膛结构进行改造，提升炉底高度，有效提高加热炉传热效率，降低燃料能耗，提高了加热炉改造的节能效果。

具体实施方式

本发明提高加热炉炉膛传热效率的炉膛结构改进方法包括如下步骤：

步骤一、拆除原加热炉炉底耐材，保持加热炉炉底的钢结构，在炉底从内至外依次铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层，各层厚度根据加热炉炉底抬高的尺寸取值；

步骤二、在加热炉炉壁设置喷口为双通道拓展温度场烧嘴或喷口为椭圆形烧嘴，该烧嘴设置向炉底倾斜0-10°角度；

步骤三、拆除加热炉原水梁围堤并对水梁重新定位，水梁定位后浇筑水梁围堤，浇筑料采用重质浇注料，围堤高度根据水梁在炉内的位置决定，在加热炉的加热段和均热段，围堤高度为150mm-250mm，在加热炉的热回收段，围堤高度为100mm-150mm。

进一步，传统加热炉炉底耐材为高铝砖115mm、保温砖345mm、硅钙板100mm，总厚度为560mm，当设定加热炉炉底抬高600mm时，在拆除炉底原耐材后，炉底铺设的所述高铝砖层厚度为115mm，所述粘土砖层厚度为115mm，所述轻质保温砖层厚度为830mm，所述硅钙板层厚度为100mm。根据不同的炉型和工艺要求，以上设定的各层耐材厚度及材料选型可做适当调整。

进一步，为使得炉底的形状与炉壁的烧嘴性能匹配，提高炉内对流系数，加热炉炉底铺设高铝砖层、粘土砖层、轻质保温砖层和硅钙板层后，炉底中间高度大于两侧高度。

加热炉炉膛高度尺寸是加热炉炉型设计的一项重要指标，其结构改进需保证烧嘴火焰高温区与钢坯间合适距离，以免火焰直接烧钢坯带来较大氧化烧损；并保证烧嘴火焰高温区与上下炉壁间合理距离，以免火焰直接冲刷炉壁耐火材料，造成耐材局部温度过高从而影响炉体耐材使用寿命；同时烧嘴火焰高温区与炉底的距离还需适当考虑炉底氧化铁皮的堆积。一般炉膛高度的减小受到烧嘴火焰形状的制约，传统烧嘴为圆柱形火焰，炉底高度的提高，使得烧嘴火焰高温区与钢坯、炉底的距离都大幅度缩小，因而本方法采用具有高效、低氮氧化物（NOx）排放性能的喷口为双通道拓展温度场烧嘴或喷口为椭圆形烧嘴，该类烧嘴火焰长度不变，火焰长度超过炉内宽的一半，且火焰变宽、变薄，其扁平火焰特性为突破该瓶颈提供了技术支撑，避免了传统烧嘴圆柱形火焰的缺陷，正由于该烧嘴的开发应用使得加热炉炉底抬高提高传热效率成为可能。同时在安装该烧嘴时，根据炉型结构将烧嘴向下倾斜一定角度。

利用本方法实施加热炉炉底抬高后，炉底到装钢线的高度在1.2m至1.9m之间，加热炉内烟气的流速明显上升，大大提高了烟气与板坯的换热效率。下表是改造前后炉内烟气流通面积和流速的比较，从下表可以发现，炉底抬高后流通面积相对减少14%，炉底表面的烟气流速增加了30%，有利于热交换，且炉底抬高后，炉底的平均温度相对提高了约30度，炉膛温度均匀性和炉膛热效率得到提高。

 改造前>改造后相差纵向流通面积(m²)>13.74×211.83×2-14%计算区域体积(m³)>116.9×2100.2×2-14%炉内纵向平均流速(m/s)0.430.56+30%炉膛平均温度(℃)14111433+22炉底平均温度(℃)13891419+30

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