鍋爐煙氣分析在軋鋼加熱爐中的應用

　　隨著鋼鐵產(chan) 量的增長，鋼鐵工業(ye) 能耗占全國總能耗的比重越來越高。加熱爐是軋鋼廠的主要耗能設備之一，其能耗占軋鋼工序能耗的60~70%，能耗水平直接影響軋鋼生產(chan) 成本，因此降低加熱爐能耗是軋鋼節能的主要方向和目標。我國冶金行業(ye) 軋鋼加熱爐幾千餘(yu) 座，包括今年新建或改造的蓄熱式加熱爐，在運行、使用過程或多或少地存在問題，其能耗水平相差很大，有的加熱爐單耗高達70~80kg/t，節能潛力十分巨大。因此，提高軋鋼加熱爐的能耗水平對鋼鐵企業(ye) 的節能有著重要意義(yi) 。

　　一、軋鋼加熱爐的熱平衡分析

　　燃料在鍋爐中燃燒所放出的熱量一部分通過受熱麵被鍋爐中的水喝蒸汽吸收而得到有效利用，其餘(yu) 部分則以不同的方式損失掉了，這種鍋爐熱量的收支平衡關(guan) 係，即為(wei) 熱平衡。

　　燃料燃燒發出的熱量中，有效利用的熱量是使風溫、煤氣溫度和鋼坯溫度提高所必須傳(chuan) 入的熱量。鍋爐煙氣帶走的物理熱是熱損失中的主要部分。當鼓風量過大時（即空燃比α偏大），雖然能使燃料充分燃燒，但煙氣中過剩空氣量偏大，表現為(wei) 煙氣中氧氣含量偏高，過剩空氣帶走的熱損失增大，導致熱效率η偏低。與(yu) 此同時過量的氧氣會(hui) 和燃料中的S、煙氣中的N2反應生成SO2、NOx等有害物質。而對於(yu) 軋鋼加熱爐，煙氣中的氧氣含量過高，還會(hui) 導致鋼坯氧化鐵皮增厚，增加氧化燒損。

　　當鼓風量偏低時（即空燃比α偏小），表現為(wei) 煙氣中氧氣含量低，CO含量高，雖說排煙熱損失小，但燃料沒有*燃燒，熱損失增大，熱效率也將降低。

　　二、燃燒效率分析

　　在熱平衡的基礎上，可以計算出鍋爐的熱效率，用以判斷鍋爐的性能和運行水平，還可以計算鍋爐的燃料消耗量。主要參數有排煙熱損失、化學未*燃燒熱損失、鍋爐散熱損失、進入鍋爐的燃料熱量、鍋爐燃料消耗量。

　　1、 排煙熱損失指平時出鍋爐的煙氣具有的焓值高於(yu) 進入鍋爐的空氣的焓值而造成的熱損失。

　　2、 化學未*燃燒熱損失是指排煙中含有未燃盡的CO、H2等可燃氣體(ti) 造成的熱損失。

　　3、 鍋爐散熱損失是指爐牆、鍋筒、集箱以及管道等外表麵向外界空氣散熱所造成的熱損失。其大小主要取決(jue) 於(yu) 散熱表麵積的大小、水冷壁和爐牆的結構、保溫層的性能和厚度，以及周圍空氣的溫度等因素。一般來說，鍋爐容量增大，其結構緊湊，平均到單位燃料的鍋爐表麵積減少，散熱損失相對值也減少。

　　4、 進入鍋爐的熱量可按下式計算（用於(yu) 無外部熱源加熱空氣的情況）：

　　Qr=Qdwy+irKJ/m3

　　式中：Qdwy為(wei) 燃料的應用基低位發熱量KJ/m3；ir為(wei) 燃料中的物理顯熱。

　　5、 鍋爐燃料消耗量可按下式計算：

　　B=100[Dgr（igr-igs）+Dps(ips-igs)]/η•Qr

　　式中：Dgr為(wei) 過熱蒸汽量，kg/h；Dps為(wei) 鍋爐機組排汙水量，kg/h；igr為(wei) 過熱蒸汽焓，kJ/Kg；igs為(wei) 給水焓，kJ/Kg；ips為(wei) 飽和水焓，kJ/h。

　　深入分析，測定各項熱損失，則可以找到減少熱損失，提高鍋爐熱效率的途徑。

　　三、軋鋼加熱爐的節能途徑

　　1、減少煙氣帶走的熱量

　　1）正確控製燃燒過程中的空氣係數，合理地組織燃料的燃燒。在保證燃料*燃燒的前提下，應盡量降低空氣過剩係數，以減少煙氣量。

　　2）正確控製爐膛壓力，減少冷空氣的吸入和高溫氣體(ti) 的逸出，當爐子負壓操作或某個(ge) 局部為(wei) 負壓時，勢必吸入冷空氣，這將增大煙氣量，若為(wei) 正壓時，將逸出高溫煙氣。權衡二者，應采取微正壓操作，嚴(yan) 格控製爐膛壓力，使逸氣熱損失降到小。

　　2、降低排煙溫度，加強餘(yu) 熱利用

　　1）利用換熱器餘(yu) 熱助燃空氣及煤氣，一方麵使排煙溫度降低，另一方麵也使煙氣餘(yu) 熱得以利用。

　　2）在換熱器的選用上，要科學準確地提高煙氣進出預熱器後允許壓降給製造廠家，避免因預熱器的阻力過大而使煙囪的抽力不夠，造成大量煙氣從(cong) 爐尾進鋼口冒出，空氣、煤氣的預熱溫度難以提高。

　　3、搞好熱風、熱煤氣管道的保溫包紮工作

　　一般熱風、熱煤氣管道的布置複雜，散熱麵積大，如果保溫不好勢必造成很大的熱損失。1994年《國家科技成果重點推廣計劃》中推出了FBT係列複合保溫塗料，該複合保溫塗料具有施工方便、使用壽命長、粘接力強、抗振動、不變形、理化性能穩定和表麵平整美觀的特點，特別適合於(yu) 加熱爐和熱風、煤氣管網的保溫。

　　4、合理選用燒嘴，提高燃料利用率和加熱質量

　　1）平焰燒嘴能將爐牆或爐頂內(nei) 表麵均勻加熱到很高的溫度，形成輻射能力*的爐牆和爐鼎。因此有利於(yu) 將鋼坯（錠）均勻加熱和強化爐內(nei) 傳(chuan) 熱過程，顯著改善加熱質量，提高爐子生產(chan) 力和降低燃料消耗。

　　2）可推廣使用火焰長度可調燒嘴。為(wei) 了使坯料加熱均勻，尤其是在產(chan) 量降低和爐子待軋時，爐子的熱負荷需要減少，而某些燃燒段上的燒嘴便會(hui) 出現燒嘴能力下降、火焰長度縮短，在這種情況下坯料在爐內(nei) 的受熱就非常的不均勻，亦可出現局部過熱或過燒現象。若采用火焰長度可調節燒嘴就可避免這種現象。

　　四、軋鋼加熱爐監測項目

　　1、排煙溫度及煙氣的空氣係數

　　在熱指出項目中，出爐煙氣帶走的熱量所占比例很大，一般為(wei) 25%~38%左右。影響其大小的主要因素就是排煙溫度和排煙處的空氣過剩係數α。過量空氣係數過大或過小都會(hui) 產(chan) 生不良後果，過大會(hui) 導致煙氣體(ti) 積增大，爐膛溫度降低，增加排煙熱損失，熱效率降低；過小會(hui) 使燃料燃燒不充分，產(chan) 生大量CO，汙染環境，同時也增大了不*燃燒熱損失。可以說過量空氣係數的大小直接影響鍋爐的熱工性能，即鍋爐熱效率。一般過量空氣係數控製在1.05~1.20之間。

　　要想準確地控製過量空氣係數，一般采用燃燒效率分析儀(yi) 抽取煙道氣體(ti) 實時分析其煙道氣中CO、O2和CO2的含量，並計算得到過量空氣係數。銳意自控基於(yu) 自主知識產(chan) 權米兰高赔竞猜足球硬件及軟件核心技術，針對軋鋼加熱爐的運行調控需求，設計出一款燃燒效率分析儀(yi) Gasboard-3400(P)，在鋼鐵行業(ye) 得到廣泛應用。

　　Gasboard-3400(P)采用紅外氣體(ti) 分析技術，並結合長壽命電化學傳(chuan) 感器技術，可同時測量煙道氣體(ti) 中CO、CO2、O2含量及0℃~1200℃範圍內(nei) 的排煙溫度，需要時還可擴展SO2、NOx等氣體(ti) 的測量，為(wei) 燃料燃燒控製提供更多的參考依據。同時還具有抗幹擾性好、不受取樣流量影響、壽命長、靈敏度高，精度高，量程範圍廣等不可比擬的優(you) 勢。

　　2、爐渣含碳量

　　爐渣含碳量增加，一方麵使機械不*燃燒熱損失加大，能耗增加；另一方麵也影響燃料的燃燒，使煤與(yu) 風的比例放生變化，從(cong) 而影響火焰的溫度和氣氛。

　　3、爐體(ti) 外表麵溫度

　　爐體(ti) 散熱損失，其大小與(yu) 爐體(ti) 表麵溫升成正比，由於(yu) 近幾年隔熱材料的迅猛發展，爐體(ti) 的保溫效果普遍好轉，所以該項熱指出占2%~5%。

　　4、可比單位能耗

　　為(wei) 了使加熱爐的能耗具有可比性，應測算加熱爐的可比單耗。所謂可比單耗就是以合格加熱鋼坯（錠）折合質量計算的單位產(chan) 品燃料消耗。

　　五、軋鋼加熱爐監測要點

　　1、檢查被測加熱爐的運行情況，監測應在加熱爐處於(yu) 正常生產(chan) 實際運行工況的穩定狀態下進行，監測時間不小於(yu) 2小時。測試項目數據每隔15~20分鍾記錄一次，取算術平均值。監測之前應檢查所用的儀(yi) 器儀(yi) 表，必須保證儀(yi) 表完好，並應在檢定周期內(nei) ，其精度不應低於(yu) 2.0級。

　　2、排煙溫度的測點，應選在餘(yu) 熱回收裝置（換熱器）煙氣出口0.5米左右處，無餘(yu) 熱回收的可以不知在爐體(ti) 煙氣出口1~2米的煙道上。測溫探頭應插至煙道橫截麵的中心位置。

　　3、煙氣取樣點應與(yu) 排煙溫度測定布置在同一煙道截麵上，煙氣取樣和測溫要同步進行。

　　4、爐渣的取樣應注意均勻型和代表性。取樣、縮製方法按照GB-10180附錄A（補充件）進行；化驗分析按照《煤的工業(ye) 分析方法》進行。

　　5、爐體(ti) 外表麵溫度測點的布置應具有代表性，視爐內(nei) 溫度區和爐體(ti) 外表麵麵積的大小，一般取0.5~2平方米一點，同時應避免受高溫輻射和溢氣的影響。測得的外表麵溫度取其算術平均值為(wei) 監測結果。

　　6、軋鋼加熱爐可比單耗的計算方法參見冶金部（88）治能字083號“軋鋼加熱爐可比單耗等級標準”。

　　六、結語

　　研究運用合理的冶煉及熱加工工藝降低能耗是鋼鐵工業(ye) 的一項基本任務。解決(jue) 這個(ge) 問題的途徑必須改造傳(chuan) 統工藝，盡量采用新工藝，實現從(cong) 單一的設備節能向係統節能的轉變。加快加熱爐的技術改造，是投資少、見效快的有效節能手段。在技術改造的同時還應密切關(guan) 注其燃燒效率，以大限度的提高節能效果。