北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司（以下簡稱首鋼國際工程公司）具有軋鋼加熱爐設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)，不斷跟蹤國內(nèi)外加熱爐新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展方向，并進(jìn)行消化、吸收再創(chuàng)新，完成了首鋼京唐2250熱軋工程加熱爐的設(shè)計(jì)，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)。投產(chǎn)以來，加熱爐步進(jìn)機(jī)械、裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)、汽化冷卻系統(tǒng)、空氣換熱器、煤氣換熱器、燒嘴及燃燒系統(tǒng)、爐體、水冷系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、自動化控制及檢測系統(tǒng)等運(yùn)行良好，新技術(shù)綜合運(yùn)用成功，受到了用戶的好評。
1 特大型步進(jìn)梁式加熱爐技術(shù)的研究背景
從武鋼1700熱軋到寶鋼2050熱軋加熱爐的建成，標(biāo)志著我國熱軋加熱爐進(jìn)入到了大型或特大型的時代，這個時期的大型加熱爐都是由國外引進(jìn)，加熱爐結(jié)構(gòu)型式較傳統(tǒng)。由于燃燒關(guān)鍵設(shè)備燒嘴特性，還采用的是端部加熱，爐型復(fù)雜，操作環(huán)境惡劣。隨著燒嘴技術(shù)的研發(fā)，火焰的長度逐漸加大，爐型曲線也向簡單實(shí)用方向發(fā)展；采用水冷卻，鋼坯的“黑印”較大；耐熱滑軌的材質(zhì)、布置還都有局限性，鋼坯的加熱質(zhì)量存在不足。鋼坯熱送熱裝技術(shù)越來越得到重視，長行程裝鋼機(jī)應(yīng)運(yùn)而生；步進(jìn)機(jī)構(gòu)輪距也逐漸加大；步進(jìn)梁的布置和間距越來越向節(jié)能方向發(fā)展；隨著耐火材料行業(yè)的發(fā)展，加熱爐的砌筑向著復(fù)合結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，逐步減小厚度并節(jié)能；加熱爐的控制自動化水平也越來越高。
2 2250工程加熱爐的技術(shù)特點(diǎn)
2.1加熱爐主要技術(shù)參數(shù)
首鋼京唐公司2250工程加熱爐設(shè)計(jì)要求為冷裝350t/h，燃料為混合煤氣，低發(fā)熱值為8380KJ/m3；板坯規(guī)格：230×850-2150×9000-11000；230×850-2150×4500-5300；最大重量為40t，熱裝率60%。
2.2加熱爐的布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
首鋼京唐公司2250mm熱帶軋機(jī)工程的車間布置，采用了代表現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的、煉鋼—連鑄—熱軋工序三位一體的緊湊式布置。2臺連鑄機(jī)板坯輸出輥道和熱軋軋制線及加熱爐裝爐輥道直接相連接，為實(shí)現(xiàn)高水平的熱裝生產(chǎn)創(chuàng)造了前提條件。
加熱爐采用下排煙，即爐內(nèi)燃燒生成物自爐尾側(cè)下部的分煙道進(jìn)入空氣預(yù)熱器和煤氣預(yù)熱器，匯總后經(jīng)過煙道引至車間外煙囪排出。2座加熱爐共用1座煙囪，煙囪出口直徑為5.8m，高度為100m。
爐內(nèi)鋼坯支撐梁采用汽化冷卻，每座加熱爐的汽包設(shè)置在兩座加熱爐之間的平臺上。
加熱爐助燃風(fēng)機(jī)，布置在加熱爐裝料跨的地下空間。
為了保證爐寬方向上溫度分布的均勻性以及提高爐氣對爐內(nèi)板坯的傳熱效率，對爐型和燒嘴選擇進(jìn)行了合理配置。
加熱爐采用全平頂結(jié)構(gòu)，各段之間設(shè)置隔墻。由于加熱爐較長，加熱爐自出料端至裝料端沿爐長方向上共分為均熱段、第二加熱段、第一加熱段、預(yù)熱段、熱回收段；除熱回收段不設(shè)置燒嘴外，其余各段均設(shè)置燒嘴。共8個燃燒控制段。均熱段上部供熱全部采用平焰燒嘴；其余各段均采用側(cè)部調(diào)焰燒嘴。加熱爐設(shè)置5根固定梁和4根活動梁，為了消除水管黑印和適應(yīng)雙排裝料，在均熱段增加1根固定梁。
首鋼京唐鋼鐵廠2250熱軋工程加熱爐三維設(shè)計(jì)圖
首鋼京唐鋼鐵廠2250mm熱軋加熱爐熱試一次成功
2.3加熱爐的新技術(shù)應(yīng)用
1）低NOX燒嘴：采用日本新型燒嘴，火焰長，爐內(nèi)混合，NOX低。
2）空煤氣雙預(yù)熱技術(shù)：空氣預(yù)熱到450℃，煤氣預(yù)熱到250℃，節(jié)能20%。
3）爐體復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)：爐頂采用可塑料和兩層隔熱材料復(fù)合，高溫段內(nèi)粘貼多晶莫來石纖維塊，再刷高溫節(jié)能涂料；爐墻采用澆注料和兩層隔熱材料復(fù)合；爐底采用砌磚和隔熱材料復(fù)合；水梁包扎采用耐火纖維和澆注料復(fù)合結(jié)構(gòu)。
4）水梁交錯布置并分段：在高溫段和低溫段水梁根數(shù)不同；在爐長方向水梁分成四段。
5）爐底梁采用汽化冷卻技術(shù)：該技術(shù)的采用使得鋼坯加熱質(zhì)量好，節(jié)能效果明顯，還可以產(chǎn)蒸汽6－20t/h。
6）水梁高合金的耐熱墊塊：墊塊采用高合金的耐熱墊塊，雙塊“千鳥足”布置方式，減少水梁與板坯接觸處溫差，提高板坯加熱質(zhì)量。
7）熱裝熱送：裝爐溫度600℃，并采用長行程裝鋼機(jī)，縮短加熱時間，提高加熱爐產(chǎn)量，節(jié)能效果好。
8）燒嘴間拔控制：除均熱段外，每個燒嘴均可實(shí)現(xiàn)間拔控制，控制靈活，操作方便。
9）自動化程度高：采用全自動化控制，爐膛溫度控制采用具有“動態(tài)限幅帶”的雙交叉限幅控制，實(shí)現(xiàn)一、二級自動控制。
2.4加熱爐的節(jié)能措施
1）按節(jié)能爐型加熱爐配置不供熱的熱回收段，以充分利用高溫段煙氣預(yù)熱入爐的冷料，降低排煙溫度。
2）在加熱爐煙道上設(shè)置空氣預(yù)熱器、煤氣換熱器，回收出爐煙氣帶走的熱量，節(jié)約燃料，降低板坯的單位熱耗?？諝忸A(yù)熱器是帶插入件的金屬管狀預(yù)熱器，預(yù)熱溫度450－500℃、煤氣換熱器是高效對流管狀換熱器，預(yù)熱溫度300℃。
3）爐底水梁和立柱采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)大跨度的爐底梁立柱結(jié)構(gòu)，采取合理的支承梁及其立柱的配置，力求減少管底比，并采用雙重絕熱包扎，以減少冷卻管的吸熱損失和冷卻水的用量。
4）采用高合金的耐熱墊塊，雙塊“千鳥足”布置方式，以減少水管黑印，同時也達(dá)到了不因減小板坯斷面溫差而延長均熱時間，從而減少了燃料消耗。
5）爐內(nèi)支承梁及其立柱采用汽化冷卻，利用汽化產(chǎn)生的高壓蒸汽并網(wǎng)使用，以充分利用廢熱，降低生產(chǎn)成本。
6）采取高溫耐火可塑料整體搗制的爐頂和復(fù)合層爐墻結(jié)構(gòu)，保證加熱爐有較長的使用壽命，同時加強(qiáng)加熱爐砌體的絕熱，減少散熱損失。
7）合理配置加熱爐兩側(cè)窺視孔、操作爐門及檢修爐門，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到開啟靈活，關(guān)閉嚴(yán)密，減少爐氣外溢和冷風(fēng)吸入的熱損失。
8）配備完善的熱工自動化控制系統(tǒng)，確保嚴(yán)格的空燃比和合理的爐壓等控制，使熱損失及燃耗降低到最小。
9）加熱爐采用了低NOx燒嘴，NOx的排放量符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
10）加熱爐采用100m高煙囪，粉塵和SO2排放濃度均符合《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。
11）加熱爐的助燃風(fēng)機(jī)置于地坑內(nèi)，采取有效的減震措施，并在風(fēng)機(jī)的入口安裝消音器，可使車間內(nèi)的噪音值不大于85分貝。
3 加熱爐的推廣及應(yīng)用價值
首鋼京唐公司2250工程加熱爐設(shè)計(jì)采用了世界上加熱爐先進(jìn)的技術(shù)和節(jié)能措施，代表了大型板坯加熱爐的發(fā)展方向，布局緊湊、合理，維修、操作方便；爐型結(jié)構(gòu)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、壽命長；設(shè)備、材料選型先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、合理、適用，具有廣泛推廣和應(yīng)用價值。
加熱爐設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)
首鋼國際工程公司是一個非常重視團(tuán)結(jié)的公司，2250工程在公司領(lǐng)導(dǎo)李春生的直接領(lǐng)導(dǎo)下，成立了由梁潔玲為總師、工業(yè)爐室主任苗為人總負(fù)責(zé)、主管設(shè)計(jì)師劉學(xué)民為專業(yè)負(fù)責(zé)人的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)廣泛搜集國內(nèi)外熱軋步進(jìn)加熱爐各種燃料和坯料的資料，充分分析、研究國內(nèi)大型熱軋加熱爐的技術(shù)現(xiàn)狀和優(yōu)缺點(diǎn)，特別是在使用過程中出現(xiàn)的問題和需要改進(jìn)的地方。將首鋼京唐公司的設(shè)計(jì)方案與類似的加熱爐進(jìn)行全方位、多角度對比，不斷完善我們的設(shè)計(jì)方案，使我們的方案日臻完美?，F(xiàn)在3座加熱爐已全部投產(chǎn)，一次試車成功，用戶非常滿意。2250加熱爐的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著首鋼國際工程公司在特大型加熱爐的設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面邁向了國際先進(jìn)水平的行列。有了這樣的團(tuán)隊(duì)，有了這樣的精神，我們的前景也必將更加輝煌。
?。ㄊ卒搰H工程公司：劉學(xué)民）
首鋼京唐鋼鐵廠2250mm熱軋加熱爐實(shí)景圖
