我們一般認(rèn)為對(duì)合金鋼的加熱可能出現(xiàn)兩方面問題。一是由于合金鋼，尤其是高合金鋼對(duì)升溫速度很敏感，容易產(chǎn)生開裂。一般要求在550℃以下時(shí)緩慢升溫，對(duì)應(yīng)的一般都要求進(jìn)爐爐溫不能超過700℃，鋼坯的斷面越大要求的升溫速度越低，人爐爐溫也越低。

　　另一方面用高爐煤氣作為燃料時(shí)，由于熱值較低，存在著低溫燃燒不穩(wěn)定問題。

　　以上這兩個(gè)問題，實(shí)際是一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，如何解決這個(gè)矛盾，國(guó)內(nèi)有幾種意見：一是在爐尾保留預(yù)熱段，設(shè)置一些高熱值的普通煤氣燒嘴，這一方法是可行，但缺點(diǎn)是仍然需要高熱值煤氣，加熱成本會(huì)因此而增高，而且還需要兩套完全獨(dú)立的燃燒系統(tǒng)。

　　二是在爐尾保留預(yù)熱段，并設(shè)置一定量的高爐煤氣常規(guī)燒嘴，采用換熱器實(shí)現(xiàn)高爐煤氣的雙預(yù)熱燃燒供熱，此法雖然燃料單一，但投資大，運(yùn)行費(fèi)用高。三是在爐尾保留預(yù)熱段，預(yù)熱段作為一段無燒嘴區(qū)，并另設(shè)常規(guī)煙道和煙囪，靠煙囪的抽力實(shí)現(xiàn)部分縱向排煙，利用這部分煙氣實(shí)現(xiàn)對(duì)冷鋼坯的緩慢加熱，此法對(duì)燃燒和排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求高。這幾種方案都可行，但成本較高。如果采用利用點(diǎn)火燒嘴保證高爐煤氣低溫段燃燒，解決燃燒不穩(wěn)定問題，再采用煙氣回流技術(shù)解決升溫速度問題，可能是一個(gè)低成本方案。實(shí)踐表明只要設(shè)計(jì)合理，利用點(diǎn)火燒嘴可以使高爐煤氣低溫段正常燃燒。而煙氣回流技術(shù)無疑可實(shí)現(xiàn)鋼坯的預(yù)熱，不但解決了升溫速度問題，而且減少了氧化燒損。

　　一、端進(jìn)出料加熱爐與側(cè)進(jìn)出料加熱爐的不同設(shè)計(jì)

? ? 目前端進(jìn)出料加熱爐與側(cè)進(jìn)出料加熱爐的蓄熱燃燒設(shè)計(jì)，大都沒有區(qū)別，也沒有考慮不同的設(shè)計(jì)，因而端進(jìn)出料加熱爐一會(huì)兒吸冷風(fēng)，一會(huì)兒冒大火；側(cè)進(jìn)出料加熱爐表現(xiàn)為爐壓高，損壞爐體結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮爐膛內(nèi)部壓力對(duì)換向瞬間爐口壓力變化的補(bǔ)償和協(xié)調(diào)。并考慮介質(zhì)壓力變化和蓄熱室阻力特性變化等因素的影響。

　　二、空間燃燒的設(shè)計(jì)

? ? 這里所指的空間燃燒是燃料燃燒的火焰或者高溫?zé)煔獬錆M整個(gè)爐膛。當(dāng)實(shí)現(xiàn)空間燃燒時(shí)，火焰是彌散分布，火焰顏色和亮度均勻，爐膛通透。這時(shí)加熱爐內(nèi)鋼坯加熱均勻，也沒有局部高溫。要實(shí)現(xiàn)空間燃燒，必須優(yōu)化蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改變現(xiàn)有三種蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限，根據(jù)不同爐型，分別設(shè)計(jì)蓄熱燒嘴結(jié)構(gòu)，加大介質(zhì)混合，優(yōu)化供熱與排煙系統(tǒng)配合，改變傳統(tǒng)火焰組織，實(shí)現(xiàn)真正低氧燃燒。

　　三、設(shè)計(jì)優(yōu)化

? ? 1、蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

? ? 蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)(主要是蓄熱室固定床的蓄熱體結(jié)構(gòu)尺寸和堆積參數(shù))的熱力特性和阻力特性與介質(zhì)壓力、流量和換向時(shí)間有密切關(guān)系，并可定量計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮固定床隨使用時(shí)間延長(zhǎng)，工況的變化以及兩個(gè)對(duì)稱固定床工況變化的不均勻性帶來的熱力特性和阻力特性變化。在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的許多問題與此有關(guān)，如蓄熱室的積灰、蓄熱體的板結(jié)、破碎以及流量的突然變化等。

　　2、燃燒噴口的設(shè)計(jì)

? ? 燃燒噴口的形狀、大小、相對(duì)位置對(duì)燃燒影響很大，尤其是對(duì)火焰在爐膛的分布影響。要根據(jù)加熱爐燃料種類、加熱爐爐膛尺寸(主要是爐寬尺寸)，還有供熱量大小與分布來計(jì)算與設(shè)計(jì)燃燒噴口的形狀、大小、相對(duì)位置。

　　3、爐體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

? ? 對(duì)于采用墻內(nèi)通道集中蓄熱方式的加熱爐，爐體的整體性、氣密性及噴口的布置很關(guān)鍵，直接影響到能否正常生產(chǎn)和燃燒效果，國(guó)內(nèi)蓄熱式加熱爐在這方面曾經(jīng)出現(xiàn)過各種問題。對(duì)于蓄熱式燒嘴，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)蓄熱室結(jié)構(gòu)提出了更嚴(yán)格的要求，根據(jù)具體生產(chǎn)單位加熱爐的爐膛尺寸，選擇合適的蓄熱箱結(jié)構(gòu)和蓄熱體材質(zhì)與形狀至關(guān)重要。因此，必須在設(shè)計(jì)中考慮以下問題：

　　(1)設(shè)計(jì)中要充分考慮爐體各部分的所用材料的受壓強(qiáng)度、傳熱特性、熱穩(wěn)定性，確保墻體不產(chǎn)生裂紋、變形開裂、塌陷短路。還要考慮材料施工時(shí)可能產(chǎn)生的誤差累積帶來的影響。

　　(2)蓄熱式加熱爐爐體和基礎(chǔ)受熱特性不同于傳統(tǒng)加熱爐，要充分考慮其高溫物理變化。

　　(3)設(shè)計(jì)蓄熱室時(shí)要考慮固定床的保護(hù)，主要是免受爐內(nèi)高溫爐渣的侵蝕及對(duì)粉塵的自我消化能力。對(duì)于地下水淺的地區(qū)可考慮把蓄熱室移到墻體外，因?yàn)槿绻罎B處理不好或產(chǎn)生高溫虹吸現(xiàn)象容易造成蓄熱室積水。

　　(4)噴口的設(shè)計(jì)尤其是煤氣噴口和助燃空氣噴口的夾角要根據(jù)射流原理和燃燒傳播原理作定量計(jì)算，并考慮介質(zhì)壓力變化和蓄熱室阻力特性變化等因素影響燃燒效果。

　　四、設(shè)計(jì)建議

? ? 通過對(duì)不同類型加熱爐的蓄熱式燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究和應(yīng)用，得出如下結(jié)論和建議：

　　(1)對(duì)于爐寬較大的加熱爐進(jìn)行有效的定量設(shè)計(jì)，可以克服爐膛火焰不充滿，黑區(qū)較多，爐膛內(nèi)部溫度不均勻的問題。解決長(zhǎng)板坯爐寬方向溫度不均勻問題，達(dá)到長(zhǎng)方坯頭尾溫度要求。煙氣回流技術(shù)對(duì)于爐膛溫度均勻性的改善很有推廣價(jià)值。

　　(2)根據(jù)不同爐型采用不同蓄熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對(duì)高度不夠的小型加熱爐采用上下組合型結(jié)構(gòu)，對(duì)高度夠的大型加熱爐采用水平組合型結(jié)構(gòu)，對(duì)連續(xù)退火加熱爐采用交叉組合式蓄熱燒嘴結(jié)構(gòu)，這些新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)可靠性。

　　(3)利用點(diǎn)火燒嘴保證高爐煤氣的燃燒，結(jié)合采用煙氣回流技術(shù)解決升溫速度問題，實(shí)現(xiàn)合金鋼加熱的低成本、高效率。

　　總之，目前實(shí)現(xiàn)真正低氧空間燃燒是提高加熱質(zhì)量、降低能耗、較少NOx排放的最佳設(shè)計(jì)方案，要實(shí)現(xiàn)真正低氧燃燒，必須優(yōu)化蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改變現(xiàn)有三種蓄熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的局限，優(yōu)化供熱與排煙系統(tǒng)配合，改變傳統(tǒng)火焰組織，達(dá)到空間燃燒的效果。