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[摘 要]室式加热炉是锻造行业广泛应用的炉型，但受生产节奏、加热工艺、炉型结构等各方面的影响，能耗水平高。同时，传统的采用浇注料炉体结构易出现“跑火”的问题出现，影响使用。针对出现上述问题，为了适应新的生产工艺及生产节奏，我公司采用节能新技术对一台室式加热炉（后称4#炉）在原有钢结构的基础上进行了大修改造。经过改造，4#炉的炉况取得了良好的效果，在原有的基础上能耗水平降低40%以上，装炉量提高了60%，由原设计5t达到8t，同时炉顶“跑火”的情况得到了彻底的解决，满足了生产及工艺的要求。
[关键词]锻造室式加热炉 节能新技术 复合轻质炉体耐火材料 极限节能
中图分类号：G216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0242-01
绪论
文中详细介绍了室式加热炉出现的各种问题及在改造过程中采用的新技术，包括更换蓄热式平焰烧嘴为蓄热式自呼吸烧嘴改变炉内火焰形态提高装炉量，采取浇注料与耐火纤维相结合的炉墙结构降低散热及蓄热损失，采用全耐火纤维的炉顶结构解决炉顶“跑火”问题，将辅助烟道拆除，应用无辅助烟道的极限节能蓄热式燃烧技术，实现烟气余热全利用，降低能耗。在改造过程中应用的新技术及改造思路希望能够对类似的室式炉新建或改造项目起到一定的借鉴作用。
一、改造前存在的问题
4#室式炉是锻造车间主要的高温加热炉，为快锻机生产线配套使用，主要用于锻坯的高温回火加热及钢锭的加热，炉底面积为10㎡，采用空气单预热蓄热式平焰燃烧器，高温空气助燃方式，燃料为天然气，设置强制排烟（引风机）及辅助排烟（烟囱）烟道。经过4年的使用，炉体及燃烧系统出现裂化，存在以下主要问题影响使用。
1.炉体烧损、技术状态下降
4#炉炉体浇注料烧蚀严重，炉门立柱破损、炉顶多处裂缝。尤其是炉顶裂缝跑火影响温控装置控温准确性，炉温出现大幅度波动，同时大面积跑易引发炉顶坍塌，存在较大隐患。
2.平焰烧嘴破损、生产能力下降
4#炉原设计为平焰烧嘴，经过长时间使用，内部旋流器烧嘴砖损坏严重（见下图1所示）空气及天然气在烧嘴内燃烧时不能进行强烈的旋转，从而不能够形成垂直于烧嘴中心线紧靠炉墙的圆盘形火焰。火焰喷出时杂乱无章，热辐射能力减弱，导致升温速度慢，炉内温度不均，并存在烧料的危险。为防止火焰烧到料坯，只能减少布料，生产能力严重受限，原设计装炉量5t，实际装炉只有3t左右。
3.炉型设计理念落后，能源利用效率低
4#炉原炉型在炉顶设计了辅助烟道，且布置在炉顶正上方，约15%的1100℃左右的高温烟气通过此烟囱排出，排烟热损失大，造成大量天然气的浪费。
4.原设计功能不再适用
新生产工艺的开发致使4#炉将主要用于钢锭的高温加热使用，4#炉的原有的主要作为回火加热炉的功能设计不再适用，需要进行改造。
二、具体改造方案
针对上述出现的问题，本着尽可能保留原有设施的基础上，我们同厂家进行细致的分析，制定了详尽的改造施工方案，具体方案如下：
1.采用复合型的炉墙结构
根据4#炉装出料时的具体情况，拆除原有炉墙及炉顶，烧嘴下方炉墙采用浇注料结构，保证炉墙的坚固及烧嘴固定的稳定性，烧嘴上方炉墙及炉顶采用耐高温纤维模块和涂层结合的新型保温材料，替代传统浇注料修复炉体，恢复密封保温性能。
2.采用新型组合式自蓄热烧嘴
更换原有蓄热式平焰烧嘴，采用新型组合式自蓄热烧嘴，并利用P-HTAC即脉冲蓄热燃烧技术，通过调节燃烧时间的占空比实现炉内温度的精确控制，脉冲烧嘴只要燃烧就处于设计的最佳燃烧状态。改变原有平焰火焰为“直焰”火焰，将火焰高度中心提高至0.75m，实现炉膛宽度最大利用，提升装炉量。
3.拆除辅助烟道
将辅助烟道拆除，利用极限节能技术，应用无辅助烟道的蓄热式燃烧系统，降低排烟热损失，实现烟气余热全利用，降低能耗。
三、改造后的节能效果
所有的改造方案均为节能降耗考虑，根据现场天然气消耗的数据采集积累，选取改造前后的同钢种同工艺的吨耗数据进行对比（具体数据见表1改造前4#炉消耗记录表及表2改造后4#炉消耗记录表），节能效果效果显著，可比单耗降低48%以上。
四、改造过程中节能新技术
1.复合型轻质炉体耐火材料的应用
复合型轻质炉体耐火材料的应用降低了蓄热及散热损失，降低天然气消耗，同时降低维护频率及费用。
现有高温炉炉体一般采用各种耐火砖或各种类型的浇注料，这些耐火材料都是经典筑炉材料，较常使用在各种工业炉中，以上各种材料具有不同的又优势，同时存在一些不足，如在使用中，筑炉料易裂纹，易剥落，以及导热性高，吸蓄热量多，保温性差，使用寿命短，经常需要停炉维护保养，影响生产进度。此次改造过程汇总使用了一种维护简单、使用寿命久、且保温效果更好的高温加热炉专用节能衬里结构，将1500高温涂料涂抹在纤维模块表面，在高温下，此涂料与陶瓷纤维有很好的粘结性能，拥有较好的抗热震性能，及较低的导热系数。这种复合型轻质耐火材料能够阻止陶瓷纤维的收缩，提高陶瓷纤维模块对热气流的抗冲击性能，很好的保护陶瓷纤维。通过耐火纤维块与耐高温涂层的结合，能够有效的提高炉体的保温效果，其炉体内壁表面在煅烧后裂纹较少，维护时只需通过耐高温涂层涂料修补即可，具有维护简单，使用寿命高等特点，降低了维护频率及费用。
2.极限节能技术的应用
极限节能技术的应用，降低了排烟热损失，降低天然气消耗。传统应用蓄热式烧嘴室式炉均采用辅助烟道与蓄热烟道的设计，极限节能技术的应用改变了原有炉型设置辅助烟道的设计思路，高温烟气全部通过蓄热式烧嘴排出，比较传统蓄热式可进一步节能10～15%。
结论
先进合理的窑炉炉型结构，成熟节能的燃烧技术，轻型化的耐火材料应用等新节能新技术在4#室式炉改造的过程中得到了成功应用。本次4#锻造室式炉的成功节能改造，大幅度的降低吨钢天然气消耗，节省了公司能源成本，是我公司不断采用新技术，始终坚持节能降耗环保的生产理念的充分体现，为我公司相同（相似）炉型的节能改造提供了新的思路。
参考文献
[1] 吴道洪，谢善清，杨泽末.蓄热式高温空气燃烧技术的应用〔J〕.工业加热，2000，（3）：1～3.
[2] 赵振永，邱峰.蓄热式烧嘴在锻造加热炉上的应用〔J〕.工业炉，1996，2：30～33.
[关键词]锻造室式加热炉 节能新技术 复合轻质炉体耐火材料 极限节能
中图分类号：G216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0242-01
绪论
文中详细介绍了室式加热炉出现的各种问题及在改造过程中采用的新技术，包括更换蓄热式平焰烧嘴为蓄热式自呼吸烧嘴改变炉内火焰形态提高装炉量，采取浇注料与耐火纤维相结合的炉墙结构降低散热及蓄热损失，采用全耐火纤维的炉顶结构解决炉顶“跑火”问题，将辅助烟道拆除，应用无辅助烟道的极限节能蓄热式燃烧技术，实现烟气余热全利用，降低能耗。在改造过程中应用的新技术及改造思路希望能够对类似的室式炉新建或改造项目起到一定的借鉴作用。
一、改造前存在的问题
4#室式炉是锻造车间主要的高温加热炉，为快锻机生产线配套使用，主要用于锻坯的高温回火加热及钢锭的加热，炉底面积为10㎡，采用空气单预热蓄热式平焰燃烧器，高温空气助燃方式，燃料为天然气，设置强制排烟（引风机）及辅助排烟（烟囱）烟道。经过4年的使用，炉体及燃烧系统出现裂化，存在以下主要问题影响使用。
1.炉体烧损、技术状态下降
4#炉炉体浇注料烧蚀严重，炉门立柱破损、炉顶多处裂缝。尤其是炉顶裂缝跑火影响温控装置控温准确性，炉温出现大幅度波动，同时大面积跑易引发炉顶坍塌，存在较大隐患。
2.平焰烧嘴破损、生产能力下降
4#炉原设计为平焰烧嘴，经过长时间使用，内部旋流器烧嘴砖损坏严重（见下图1所示）空气及天然气在烧嘴内燃烧时不能进行强烈的旋转，从而不能够形成垂直于烧嘴中心线紧靠炉墙的圆盘形火焰。火焰喷出时杂乱无章，热辐射能力减弱，导致升温速度慢，炉内温度不均，并存在烧料的危险。为防止火焰烧到料坯，只能减少布料，生产能力严重受限，原设计装炉量5t，实际装炉只有3t左右。
3.炉型设计理念落后，能源利用效率低
4#炉原炉型在炉顶设计了辅助烟道，且布置在炉顶正上方，约15%的1100℃左右的高温烟气通过此烟囱排出，排烟热损失大，造成大量天然气的浪费。
4.原设计功能不再适用
新生产工艺的开发致使4#炉将主要用于钢锭的高温加热使用，4#炉的原有的主要作为回火加热炉的功能设计不再适用，需要进行改造。
二、具体改造方案
针对上述出现的问题，本着尽可能保留原有设施的基础上，我们同厂家进行细致的分析，制定了详尽的改造施工方案，具体方案如下：
1.采用复合型的炉墙结构
根据4#炉装出料时的具体情况，拆除原有炉墙及炉顶，烧嘴下方炉墙采用浇注料结构，保证炉墙的坚固及烧嘴固定的稳定性，烧嘴上方炉墙及炉顶采用耐高温纤维模块和涂层结合的新型保温材料，替代传统浇注料修复炉体，恢复密封保温性能。
2.采用新型组合式自蓄热烧嘴
更换原有蓄热式平焰烧嘴，采用新型组合式自蓄热烧嘴，并利用P-HTAC即脉冲蓄热燃烧技术，通过调节燃烧时间的占空比实现炉内温度的精确控制，脉冲烧嘴只要燃烧就处于设计的最佳燃烧状态。改变原有平焰火焰为“直焰”火焰，将火焰高度中心提高至0.75m，实现炉膛宽度最大利用，提升装炉量。
3.拆除辅助烟道
将辅助烟道拆除，利用极限节能技术，应用无辅助烟道的蓄热式燃烧系统，降低排烟热损失，实现烟气余热全利用，降低能耗。
三、改造后的节能效果
所有的改造方案均为节能降耗考虑，根据现场天然气消耗的数据采集积累，选取改造前后的同钢种同工艺的吨耗数据进行对比（具体数据见表1改造前4#炉消耗记录表及表2改造后4#炉消耗记录表），节能效果效果显著，可比单耗降低48%以上。
四、改造过程中节能新技术
1.复合型轻质炉体耐火材料的应用
复合型轻质炉体耐火材料的应用降低了蓄热及散热损失，降低天然气消耗，同时降低维护频率及费用。
现有高温炉炉体一般采用各种耐火砖或各种类型的浇注料，这些耐火材料都是经典筑炉材料，较常使用在各种工业炉中，以上各种材料具有不同的又优势，同时存在一些不足，如在使用中，筑炉料易裂纹，易剥落，以及导热性高，吸蓄热量多，保温性差，使用寿命短，经常需要停炉维护保养，影响生产进度。此次改造过程汇总使用了一种维护简单、使用寿命久、且保温效果更好的高温加热炉专用节能衬里结构，将1500高温涂料涂抹在纤维模块表面，在高温下，此涂料与陶瓷纤维有很好的粘结性能，拥有较好的抗热震性能，及较低的导热系数。这种复合型轻质耐火材料能够阻止陶瓷纤维的收缩，提高陶瓷纤维模块对热气流的抗冲击性能，很好的保护陶瓷纤维。通过耐火纤维块与耐高温涂层的结合，能够有效的提高炉体的保温效果，其炉体内壁表面在煅烧后裂纹较少，维护时只需通过耐高温涂层涂料修补即可，具有维护简单，使用寿命高等特点，降低了维护频率及费用。
2.极限节能技术的应用
极限节能技术的应用，降低了排烟热损失，降低天然气消耗。传统应用蓄热式烧嘴室式炉均采用辅助烟道与蓄热烟道的设计，极限节能技术的应用改变了原有炉型设置辅助烟道的设计思路，高温烟气全部通过蓄热式烧嘴排出，比较传统蓄热式可进一步节能10～15%。
结论
先进合理的窑炉炉型结构，成熟节能的燃烧技术，轻型化的耐火材料应用等新节能新技术在4#室式炉改造的过程中得到了成功应用。本次4#锻造室式炉的成功节能改造，大幅度的降低吨钢天然气消耗，节省了公司能源成本，是我公司不断采用新技术，始终坚持节能降耗环保的生产理念的充分体现，为我公司相同（相似）炉型的节能改造提供了新的思路。
参考文献
[1] 吴道洪，谢善清，杨泽末.蓄热式高温空气燃烧技术的应用〔J〕.工业加热，2000，（3）：1～3.
[2] 赵振永，邱峰.蓄热式烧嘴在锻造加热炉上的应用〔J〕.工业炉，1996，2：30～33.