孙秀成，陈直朋
摘要：对加热炉内冷却水管在使用过程中存在的问题及炉子燃耗高的原因进行了分析，并对加热炉内冷却水系统进行了改造，取得了一定的节能效果。
关键词：加热炉；节能；水冷管
1概述
合钢线材加热炉是一座三段连续推钢式加热炉，炉子有效长度27.84m，炉膛内宽4.1m，该加热炉采用上、下两面加热，炉内实心炉底很短，只有500mm。炉内除出钢槽采用循环水进行冷却外，炉内其余的管道部件都是采用汽化冷却。炉内设有两根φ133X20mm的纵水管，纵水管在高温区采用5组双根φ102X18mm的无缝钢管组合件作为横水管支撑的，双根横水管的下管，在其中间设有φ102X18mm的盲管支承。炉内在实心炉底处和预热段内共布置了4根φ108x18mm的横水管用来固定炉内两根纵水管。此外，在高温区设有双根φ121X18mm的无缝钢管组合件作为压下梁，将加热炉的均热段和加热段炉膛分开。炉尾端墙进料口上也设有双根φ121X18mm的无缝钢管组合件梁，用来支承加热炉冷却水系统的节能改造炉尾端墙。改造前的状况及存在的问题。
线材加热炉自1997年建成投产，至2002年底以来，每年都会因炉内冷却水管发生漏水事故，导致加热炉年均停产抢修两次左右，每抢修一次需影响生产4d时间，严重影响了加热炉的正常生产。另外，炉子的单耗一直徘徊在每t热轧材40ks重油左右(1.591CJ／t材)，燃耗居高不下，给降低生产成本带来了巨大的压力。为此，笔者通过对加热炉现场出现漏水故障的情况和实际使用效果的分析，认为该加热炉存在以下几个方面的问题：
(1)经过几年来的统计，发现导致该加热炉停产抢修的原因，多数为炉内双根横水管下面的无缝钢管，其中间的φl02X18mm的支撑盲管，在使用了约5个月时，因其管外绝热耐火材料脱落，而将盲管中下部烧了一个小洞，引起炉内冷却水管漏水。通过将盲管在漏水处锯开后，发现其外管内壁结有一薄层水垢，由于盲管的内管与外管内壁之间的间距较小，只有10.5mm，又加上外管内壁结有水垢，所以，导致盲管的冷却效果受影响，最终引起盲管被烧损的现象。支撑盲管的结构简图如图1所示。
(2)由于加热炉内布置的冷却水管较多，冷却水管在炉内的受热面积较大，加之炉内在实心炉底出钢炉门处设有水冷出钢槽，所以，炉内冷却水带走的热量较大。2002年10月份，对线材加热炉进行了热平衡测试，测试结果表明炉内冷却水带走的热量占总热输出量的17.6％。
(3)因担心推钢式加热炉实心炉底过长，会引起实心炉底上结渣鼓包，给加热炉生产带来影响。所以，包头设计院秦皇岛分院在设计该加热炉时，炉内几乎未留实心炉底的长度。这样，就引起了新的问题，即炉内钢坯在被推到出钢槽时，钢坯底面与两纵水管接触处留下水冷“黑印”，因而影响了钢坯的加热质量。带有水冷“黑印”的钢坯在进入轧机进行轧制时，会引起轧机生产不稳定。为了减轻出炉钢坯上水冷“黑印”的影响，在实际操作过程中，将均热段和加热段的炉膛温度都烧得较高，一般在1300℃左右，而下加热炉膛炉温烧到1350℃左右；这样高的炉温，一旦轧机生产不正常，又会出现炉内钢坯被烧粘钢现象，此现象在该加热炉上已出现过好几次了；此外，较高的炉温会引起出炉烟气温度升高，从而导致排烟热损失加大，虽然在烟道内安置了一台空气预热器，对烟气中的余热进行了回收，但是排烟热损失仍较高。由热平衡测试可知，该炉子的排烟热损失为30.5％。
3炉子冷却水管系统改造措施
(1)鉴于炉内双根φ102X18mm横水管下面的无缝钢管，在其中间支撑的盲管有时被烧损的现象，对该加热炉的双根横水管进行了改造设计，将双根Φ102X18mm的横水管，改造为单根φ159X22mm的横水管，并将其中间的支承盲管由巾102x18mm改为φ133X20mm，盲管中的内管由φ45X3mm改为φ51X3.5mm，这样支撑盲管中的套管内壁与内管之间的间距，由原来的10.5m／n加大到21mm，其结构简图如图2所示。此外，为了消除盲管中套管内壁上的水垢，将软水站由原来加入丙烯酸液进行的自来水软化处理，改为用树脂阳离子交换剂对自来水进行软化处理。
(2)针对加热炉内冷却水管布置较多，冷却水带走的热量较大问题，在对加热炉进行改造设计时，将炉内带支承盲管的横水管，由原来的五组双根横水管改为4根单横水管；将原有的4根固定纵水管用的横水管减少为一根水冷横水管固定。纵水管原来在预热段用水冷横水管固定，改用耐热钢托座固定支撑。并将炉尾端墙梁内由水冷却改为压缩空气冷却。加热后的压缩空气用作烧嘴燃烧重油的雾化剂，其热量带回了炉内。另外，将炉内实心炉底上原有的水冷出钢槽改用耐高温的铬刚玉出钢槽。
(3)为了减轻出炉钢坯上两道水冷“黑印”的影响，将均热段实心炉底向炉尾方向延长2.3m，同时将炉内两根纵水管的长度缩短了2.3m。
4改造措施的实施及改造效果
2003年1月初，我厂投资78万元，对原加热炉进行了节能改造，当月完成了施工任务，并投入了生产。经过一年多的使用，炉子改造后的效果较理想。
(1)改造后的线材加热炉未出现炉内冷却水管漏水现象，炉子生产正常。
(2)由于炉内水冷件的减少，受热面积减少，冷却水带走的热量降低，改进后的线材加热炉平均燃油单耗由原来的40kS／t(热轧材)降至35.78kg／t(热轧材)，炉子平均燃油单耗下降了10.55％。2003年度，生产线材32万t，重油的价格按1600元／t计，则该加热炉节约重油这一项，一年获经济效益为138万元。这不包括因炉内冷却水管漏水引起的加热炉抢修，造成的直接经济损失和间接经济损失。由此可见，改造后的炉子节能效果明显，获得了较好的经济效益。
(3)出炉钢坯上的水冷“黑印”不明显，出炉钢坯的温度较为均匀，轧机生产稳定。另外，由于出炉钢坯上的水冷“黑印”减轻，均热段炉温可控制在1200℃左右。原先担心的均热段实心炉底上面有可能出现结渣鼓包的现象，一直未发生，加热炉生产顺利。同时，因出炉钢温较均匀，炉膛温度较原来下降了50℃以上，出炉烟气温度降低，废气所带走的热损失下降，节约了热能。
5结束语
通过对线材加热炉的改造，使加热炉水冷系统存在的问题得到了改善。钢坯烧损下降，炉子的使用性能有了很大的提高，收到了较好的经济效益。但该加热炉仍有较大的节能潜力，有待进一步完善。