高爐煤氣品質(zhì)及壓力對(duì)蓄熱式推鋼爐運(yùn)行的重要性

洪云川 韓洪濤 許桂寶

摘 要：文章介紹了高爐煤氣品質(zhì)及壓力在蓄熱式推鋼爐中的重要性，以及高爐煤氣品質(zhì)及壓力會(huì)影響加熱爐的哪些方面。

關(guān)鍵詞：高爐煤氣；推鋼爐；蓄熱式

1 前言

蓄熱式加熱爐是利用蓄熱式燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高溫低氧燃燒的加熱爐，它具有高效余熱回收、高溫預(yù)熱空、煤氣及低NOx排放等優(yōu)點(diǎn)。在蓄熱式燃燒系統(tǒng)中煤氣是非常重要的一個(gè)組成部分，煤氣品質(zhì)的優(yōu)劣以及壓力的穩(wěn)定性對(duì)加熱爐的正常生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。

2 工程概況

我公司對(duì)某鋼廠推鋼爐進(jìn)行改造，將原用高焦混合煤氣常規(guī)燃燒的推鋼式加熱爐改為燃高爐煤氣的雙蓄熱推鋼式加熱爐。改造后的加熱爐基本參數(shù)見表1。

表1

該加熱爐經(jīng)過改造投產(chǎn)后正常運(yùn)行5個(gè)月停爐時(shí)發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)氧化鐵皮量較大，蓄熱式燒嘴內(nèi)的蜂窩體孔洞有被熔融物堵塞的現(xiàn)象，同時(shí)爐壓波動(dòng)較大。經(jīng)過多次更換蜂窩體以及加強(qiáng)空燃比控制調(diào)節(jié)等手段都沒有很好的改善爐況，后經(jīng)技術(shù)人員在現(xiàn)場跟蹤加熱爐生產(chǎn)一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)該加熱爐煤氣總管壓力波動(dòng)非常大，煤氣管網(wǎng)沒有凈化措施，從高爐出來后直接進(jìn)入用戶使用。針對(duì)該加熱爐較有代表性的正常生產(chǎn)一小時(shí)進(jìn)行記錄發(fā)現(xiàn)：加熱爐煤氣壓力最低值為3500pa，最高值為12500pa，煤氣壓力波動(dòng)在這個(gè)范圍內(nèi)很頻繁。爐膛壓力最低的時(shí)候?yàn)?80pa，最高的時(shí)候已經(jīng)超出了元件檢測(cè)的最大范圍。這兩個(gè)指標(biāo)在短短的一個(gè)小時(shí)內(nèi)就如此頻繁波動(dòng)，而且波動(dòng)幅度非常巨大。

3 原因分析

針對(duì)以上現(xiàn)象，分析煤氣品質(zhì)及壓力波動(dòng)對(duì)推鋼式加熱爐有以下影響：

①對(duì)鋼坯氧化燒損的影響

煤氣壓力頻繁波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致各段加熱爐調(diào)節(jié)閥為了滿足預(yù)設(shè)的空燃比而頻繁調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)節(jié)閥的開合有個(gè)時(shí)間滯后性，在頻繁波動(dòng)的煤氣壓力下很難保證能將空燃比按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行控制，當(dāng)空氣量大于煤氣需要時(shí)，爐內(nèi)會(huì)有多余的高溫空氣存在，鋼坯表面與這些富余的空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化，長時(shí)間有富余空氣存在于爐內(nèi)時(shí)，爐內(nèi)的鋼坯氧化鐵皮會(huì)急劇增多。

推鋼式加熱爐每次推鋼機(jī)都會(huì)推動(dòng)整爐鋼在爐內(nèi)向出料側(cè)前進(jìn)，鋼坯在爐底水管上的震動(dòng)大表面的氧化鐵皮在震動(dòng)的過程中會(huì)剝落，鋼坯新的表層會(huì)和富余的空氣接觸形成新的氧化，多次惡性循環(huán)會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)的氧化鐵皮劇增。

②對(duì)自動(dòng)控制的影響

自動(dòng)控制是加熱爐的重要組成部分，控制精確的前提是檢測(cè)元件返回PLC的檢測(cè)信號(hào)必須準(zhǔn)確。煤氣壓力波動(dòng)過大過于頻繁，有時(shí)候甚至超出了測(cè)壓元件量程最高限，這樣測(cè)到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性就不可靠。同時(shí)由于煤氣壓力波動(dòng)頻繁，整個(gè)控制系統(tǒng)在調(diào)整這個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)每一步動(dòng)作都有滯后性，調(diào)節(jié)閥的頻繁動(dòng)作閥體就會(huì)產(chǎn)生疲勞運(yùn)行導(dǎo)致閥桿、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命減短。整個(gè)燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證，加熱爐的空燃比就難以實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)過程中還是依賴于工人的操作經(jīng)驗(yàn)在手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥，自動(dòng)控制失去了應(yīng)有的作用。

③對(duì)蓄熱式燒嘴的影響

蓄熱式燒嘴最重要的就是燒嘴的蓄熱能力，本次改造采用的是莫來石材質(zhì)的蜂窩體，采用六角形小孔徑。該蓄熱體的孔徑小，蓄熱能力高[1]。由于煤氣品質(zhì)差，含灰量大，新蜂窩體在前期運(yùn)行時(shí)沒問題，運(yùn)行時(shí)間長了，小孔洞就會(huì)出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，同時(shí)由于爐內(nèi)的氧化鐵皮量大，在燒嘴換向的時(shí)候往燒嘴內(nèi)部倒吸高溫?zé)煔獾耐瑫r(shí)也會(huì)將氧化鐵皮帶入燒嘴內(nèi)部，高溫蓄熱體會(huì)把氧化鐵皮再次熔融并且粘在蜂窩體的內(nèi)部，當(dāng)再次換向時(shí)，低溫空、煤氣就會(huì)將蓄熱體的熱量帶走，同時(shí)也將熔融在蓄熱體上的氧化鐵皮冷卻凝固在蓄熱體上。重復(fù)以上的過程，蓄熱體在運(yùn)行一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)堵塞，蓄熱能力差等情況，導(dǎo)致蓄熱體壽命短，更換蓄熱體頻繁，人工及材料費(fèi)用都大。

④對(duì)爐膛壓力的影響

爐膛壓力是加熱爐的一個(gè)重要參數(shù)，爐墻兩側(cè)燒嘴頻繁換向，爐內(nèi)氣流不斷變化，爐膛壓力是判斷爐內(nèi)氣氛是否運(yùn)行流暢的重要指標(biāo)。煤氣壓力波動(dòng)大會(huì)導(dǎo)致燒嘴前的煤氣壓力忽大忽小[2]，壓力大時(shí)（12000Pa）爐內(nèi)產(chǎn)生煙氣多，但是在煤煙側(cè)引風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量不變的情況下，爐內(nèi)煙氣被帶走的量就相對(duì)少，留在爐膛內(nèi)的煙氣無法順暢的排出就必然導(dǎo)致爐壓偏高；相反，煤氣壓力小時(shí)（3500Pa） 爐內(nèi)產(chǎn)生煙氣就少，在同等煤氣側(cè)引風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的情況下，爐內(nèi)煙氣被帶走的量就相對(duì)多，留在爐膛內(nèi)的煙氣少，爐壓偏低。不穩(wěn)定的煤氣壓力會(huì)導(dǎo)致爐壓不穩(wěn)定從而影響鋼坯的加熱質(zhì)量。

⑤對(duì)爐內(nèi)耐材的影響

煤氣品質(zhì)差煤氣中的高爐灰會(huì)進(jìn)入爐膛，沖刷爐內(nèi)耐火材料[3]。煤氣壓力波動(dòng)大，蓄熱式爐又頻繁換向，高溫氣流沖刷爐內(nèi)耐材，沖刷的氣流忽大忽小。爐內(nèi)耐材長時(shí)間處于這種不穩(wěn)定的爐況下，會(huì)有局部開裂隱患存在。

4 結(jié)束語

該鋼廠在得知以上情況后對(duì)加熱爐煤氣管網(wǎng)進(jìn)行改造，煤氣總管上增設(shè)了煤氣管網(wǎng)穩(wěn)壓閥，很大程度上改善了加熱爐的煤氣品質(zhì)及壓力穩(wěn)定性，煤氣壓力達(dá)到了該加熱爐的設(shè)計(jì)要求。改造后，目前該加熱爐出現(xiàn)的以上問題均已得到很好的解決。

參考文獻(xiàn)

[1]駱志平.加熱爐蜂窩體蓄熱能力下降原因分析[M].湖北：鄂鋼科技，2010.4.

[2]鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料編寫組.鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

[3]武文斐.冶金加熱爐設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：洪云川，男（1983-），畢業(yè)于東北大學(xué)，本科學(xué)歷，工程師，主要從事冶金工業(yè)爐窯的設(shè)計(jì)與研究。

韓洪濤，男（1979-），畢業(yè)于東北大學(xué)，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，主要從事冶金工業(yè)爐窯的設(shè)計(jì)與研究。

許桂寶，男（1980-），畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)，本科學(xué)歷，工程師，主要從事冶金工業(yè)爐窯的現(xiàn)場管理及技術(shù)指導(dǎo)。