摘要：以纯高炉煤气为燃料，设计节能新型台车式热处理炉，采用高炉煤气专用烧嘴
、脉冲燃烧控制系统、全纤维复合炉衬等技术，大幅度降低了热处理工序成本，经济效益明显。
钢铁联合企业中炼铁产生大量的低热值高炉煤气，采用郑州中威环保设备有限公司设计 生产的高炉煤气烧嘴、台车式热处理炉，取得了良好效果，大大降低热处理工序成本。
一.设计条件：以北京某钢厂高炉煤气热处理炉改造为例：
1.热处理工艺种类：球化退火、完全退火、不完全退火、软化退火、高温回火、再结晶退火、正火等。
2.代表钢种：合金结构钢、轴承钢、弹簧钢、齿轮钢、钻铤用钢、管坯及其他。
3.燃烧种类：燃烧种类：高炉煤气
热值：Qd=750×4.18Kj/m3
接点压力：≥8000Pa
4.年工作时间：车间采用三班工作制，年工作时间6500h。
二.热处理炉的设计：
1.高速烧嘴脉冲燃烧控制
热处理采用12套高速烧嘴，分12区进行温度脉冲控制，强化炉内的对流传热，保证炉内温度均匀。根据不同的物料与热处理方式的升温、保温、降温要求，在上位机中输入温度曲线，温度自动跟踪、调整、控制，控温精度≤±2℃；
烧嘴具有大/小火，小火/关断两种脉冲功能，烧嘴总是工作在*佳状态，有利于保证炉温的均匀性，有效加热区内各点温度差≤±10℃。
2.直接燃用高炉煤气：
⑴在低温时，高炉煤气不易点燃且燃烧稳定性差。为保证顺利燃烧，郑州中威环保设备有限公司设计高炉煤气烧嘴时，安装了助燃烧嘴，采用石油液化气或其他高热值燃气作为引导火，这是安全保障措施。低温状态高速烧嘴点火时先点燃点火烧嘴，待点火烧嘴燃烧后，再开启高炉煤气高速烧嘴。
⑵在低温期时，由于升温速度要求快，烧嘴一般都工作在*大功率状态，脉冲控制参与很少，此时烧嘴燃烧稳定，不大会出现断火现象，即使烧嘴突然熄火烧嘴控制系统也会检测烧嘴状态，并自动切断燃气，保证燃烧安全。
⑶在低温低于350℃时，高速烧嘴小火不参与脉冲控制，仅充当明火，以保证高速烧嘴稳定安全燃烧为首要目的；但当炉温高于350℃时，为保证炉温均匀性小火则必须参与脉冲控制。
3.采用PID调节：
空气总管压力稳定是保证稳定燃烧的基本条件，采用PID调节，通过调节鼓风机变频器来实现。
4.燃烧控制系统：
每座炉子设有一套控制系统，具有全自动/手动控制功能。采用先进的脉冲燃烧自动控制系统，对热处理炉的温度、流量、压力等各个热工参数进行检测和控制，并有现实和记录，实现加热炉的*佳燃烧控制。基础级计算机控制系统由PLC组成。
PLC选用西门子S7-300。采用工控机加组态软件的人机接口进行操作控制。在保证热处理质量的前提下，缩短热处理周期，降低能耗。
5.全纤维复合式炉衬：
为了节约能源，同时降低炉子的热惰性，全部采用复合式耐火纤维炉衬。耐火纤维炉衬的厚度要适度，炉衬过薄，炉子外表温度会升高，炉衬过厚，蓄热量增加，会增加燃耗。
三.炉子密封性要好：
1.侧密封
在台车与炉体之间，每侧设有两个气缸驱动的一套杠杆机构传动，带动纤维软密封块压紧在台车侧面，保证良好的密封效果。
2.炉门与炉体之间的密封
炉门与炉体之间的密封，采用气缸压紧方式。当炉门关闭到位后，通过气缸动作将炉门压紧压缩在炉口和台车端面上，使整个炉口密封，从而保证炉气既不外泄也不吸冷风。
3.炉门下部与台车端面的密封
采用弹簧自动调节压紧的耐火纤维密封块结构进行密封。
4.炉后墙与台车密封
炉后墙与台车之间密封为柔性密封。在炉体后壁上安装带有弹簧的耐火纤维密封块，台车进炉后，依靠弹簧的压力密封。
炉子—台车—炉门三者之间，全部采用柔性密封结构。因此本炉也称为“全纤维、全密封、节能炉”。
5.空气预热
利用辐射式空气换热器，将空气预热至200~400℃。回收利用烟气余热，降低工件热耗。
6.台车行走方式
采用滚珠带、钝齿轮、销齿条的行走方式，具有寿命长、检修方便、过载能力强等优点。
四.优化工装设计
1.工装工件设计
由于坯料的品种规格多，采用合理的工装工件，设计一套有利炉内传热、符合力学特征、重量轻的垫铁，有利于炉温场均匀，降低能耗，同时可以保证钢材经热处理后，避免造成新的缺陷。
2.炉区平面布置
由于刚才的规格品种差异很大，工装的设计满足φ60~φ280mm的圆钢顺利、安全装出炉的需要。因钢材出炉时温度高，工装的强度要能满足在650℃下起吊所装工件的需要。炉区总图平面需考虑天车的运行吊装方式，原料、成品的运输、堆放位置，以及出炉冷却等因素。达到缩短吊装时间，提高作业效率的目的。
3.经济效益分析：这是用户十分重视的问题。
该车间热处理炉群设计时，有高炉煤气与天然气两种燃料可选择，仍以3.1m×13m台车式热处理炉为例，在生产φ160合金结构钢软化退火时，其燃料成本的比较如下：
4.燃高炉煤气：
高炉煤气热值Qd=750×4.18KJ/m3
高炉煤气单耗667m3/t
年热处理量3.15万t/a·座炉
每年热处理炉次209.7次/a·座炉
启炉消耗天然气1m3/次
高炉煤气单价0.1元/m3
天然气3.5元/m3