[科普中国]-平炉热工制度

平炉热工制度(thermal work in open hearth furnace)是指 为完成平炉炼钢过程的供热作业而制订的制度。热工制度是平炉的重要的操作制度之一，历来都受到炼钢界的重视与较多的研究。

基本信息平炉炼钢是高温物理化学过程，由火焰供热，因此可以把平炉看成为一个大型的高温热工设备。中国平炉热工制度随着平炉炼钢工艺的发展也相应有很大变化。如20世纪50年代中期，平炉炉顶由硅砖改为碱性砖，60年代平炉燃料由混合煤气或发生炉煤气改为重油或天然气，70年代采用炉头富氧、炉顶吹氧强化冶炼等。这些变化的总趋势是冶炼强度和供热强度的增大。热工制度是在用热工理论综合分析生产经验和生产试验测定的基础上，根据炉子生产条件制订的。它通常包括：平炉热负荷，空气过剩系数，炉瞠压力，炉顶温度，换向间隔时间，蓄热室温度1。

平炉热负荷(Q)即单位时间内供给熔炼室的热量(GJ/h)或每1h供燃料吨数。它是热工制度中最基本的参数，其他参数随它的变化而改变。冶炼各期的热负荷即根据炉子各期的热量需要和吸热能力，在炉衬允许的条件下，提供所需热量，并保证燃料能在熔炼室内完全燃烧，废气能从炉膛顺利排出，确保炉膛压力合适(炉膛压力还与排烟系统的抽力大小有关)。热负荷过大，熔池吸收不了，会烧坏炉体和增加燃料消耗。热负荷过小，又会拖延冶炼时间或使熔池温度失调。装料与加热期，大量冷料装入炉内，炉门开启频繁，吸热能力大，其热负荷最大。熔化与精炼期，一方面炉体温度升高，另一方面熔池脱碳析出CO燃烧也供给部分热量，故其热负荷较小。
除热工制度中规定的各冶炼期的热负荷数值之外，还有平均热负荷和空烧热负荷。平均热负荷是指一炉钢各冶炼期供热量累计的小时平均值。这个数值可用来标志平炉的供热强度。它对于不同吨位、采用不同操作工艺或炉料组成的平炉有明显的不同。空烧热负荷的概念是指平炉熔池内无炉料、无冶金物理化学反应时即熔池无吸热或放热时，为保持炉子主要是熔炼室的高温所必须供给的热负荷。一般补炉和出钢期的热负荷大致就是空烧热负荷。此热负荷数值，在平炉熔炼室热平衡计算中为熔炼室热损失与烟气排出带走热量之和。空烧热负荷的概念有助于在分析各冶炼期熔炼室热平衡的基础上确定该冶炼期的合理热负荷数值。热负荷制定的原则是：在具体操作条件下，火焰温度能达到耐火材料(炉顶)所允许承受的最高温度；格子砖达到允许的高温而不被烧坏，整个炉役期内炉子的热效率和产量最高。不同吨位炉子的热负荷不同，例如100t平炉的平均热负荷为(85～105)×106kJ/h，300t平炉的平均热负荷为(120～140)×106kJ/h。采用高发热值燃料(天然气、重油)比低发热值燃料(高炉和焦炉的混合煤气等)的热负荷增大10%～20%。碱性平炉比酸性平炉的平均热负荷高10%～15%。固定式平炉的热负荷小于倾动式平炉。老炉子的热负荷比新炉子的大5%～20%1。

空气过剩系数即实际供给的空气量与燃料完全燃烧需要的理论空气量之比，以a表示。通常大于1。a值过低，燃料在熔炼室不能完全燃烧，火焰明显拉长，严重影响上升道、沉渣室和蓄热室寿命，并使燃料消耗增大，炉子热效率降低。a值过高，则火焰温度及空气预热温度下降，废气量增加，也不利于热交换。一般可通过从上升道与空气阀前取样作废气成分分析，测得空气流向熔炼室过程中的漏损(有时高达20%～30%)。在熔化与精炼期，熔池脱碳析出CO，需要多供给相应的空气量，使CO完全燃烧，因此，这两个冶炼期的a值较大。当熔化时间长时(根据脱碳反应的低、高、中速度)，还需要把熔化期分为前中后期来分别规定其a值1。

炉膛压力即指炉顶下测得的(表)压力(△p)，一般为20～35Pa。△p过大会使火焰散乱外喷，并使炉子热损失增大，影响炉体寿命。△p过小又会吸入大量冷空气使炉温下降和燃耗增大。通常希望正压操作，即将熔炼室内的零压面降至炉门坎水平面左右以减少冷空气的吸入1。

炉顶温度正常的热工操作应使炉顶温度稳定在耐火材料允许的最高温度范围内，以确保炉顶寿命和炉子热行。一般在精炼期由于炉膛温度高，要适当降低热负荷以避免炉顶温度过高。

换向间隔时间一般为8～15min。它依据换向热损失、熔炼室温度的下降、从格子砖下部排出的废气的温度、格子砖寿命以及总的热效率制订1。

蓄热室温度它是决定换向间隔时间的依据之一，其上限取决于砖格上层耐火砖的抗渣性及耐火度，下限取决于要求达到的空气和煤气预热温度。蓄热室温度应稳定在一定的范围内，而且越接近允许温度的最高限度效果就越好。在平炉烧结炉底、炼炉(定期集中修补炉底)、冷修后的烘炉加热时，它都有不同的加热制度1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学