蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐研究論述

柏京

摘 要：鋼包是鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中的重要組成部分，它不但要負(fù)責(zé)鋼水的運(yùn)送，還在鋼水精煉中發(fā)揮巨大的作用。蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的鋼包烘烤器進(jìn)行了一定程度的技術(shù)改造。通過對(duì)燒嘴、蓄熱室和換向閥等設(shè)計(jì)完成對(duì)鋼包的烘烤工藝，使得鋼包運(yùn)送鋼水的過程中減少漏鋼事故并且對(duì)于連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量起到了保護(hù)作用。本文通過解析蓄熱式鋼包烘烤器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了初步探究。對(duì)這一技術(shù)以后的改良提出了一些見解。

關(guān)鍵詞：蓄熱式；鋼包烘烤技術(shù)；應(yīng)用；論述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.014

0 前言

鋼包是運(yùn)送鋼水的鋼鐵精煉工藝中的重要組成部分，提高鋼包烘烤溫度對(duì)于提升鋼包內(nèi)襯零件使用壽命和連鑄拉坯速度都有著積極的影響。不僅如此，鋼包烘烤溫度提高還能夠消除中心縮孔和中心偏析。現(xiàn)階段的鋼鐵生產(chǎn)工藝中的鋼包烘烤技術(shù)已經(jīng)得到了充分發(fā)展，從只用一根煤氣管插入鋼包中烘烤到后來的高速燒嘴烘烤器和自身預(yù)熱式烘烤器，在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝當(dāng)中，最為廣泛使用的是蓄熱式鋼包烘烤器的烘烤技術(shù)。這種烘烤技術(shù)對(duì)于燃料的消耗較少、烘烤的速度較快、烘烤溫度較為均勻且污染物的排放含量也相對(duì)較低。是目前最先進(jìn)的鋼包烘烤技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝具有重大意義。

1 蓄熱式鋼包烘烤的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

（1）燒嘴的設(shè)計(jì)。為了保證鋼包烘烤的火焰完整性和對(duì)包底烘烤的溫度是否能夠傳達(dá)到位，對(duì)于鋼包烘烤的火焰有著一定的長度和剛度的硬性要求。為了使鋼包受到的烘烤溫度足夠均勻，保證火焰具備一定的長度，就必須要使煤氣與空氣的混合過程加長。在鋼包的有限空間內(nèi)，如果煤氣和空氣的混合速度過快，就會(huì)使產(chǎn)生的火焰 燃燒區(qū)域不夠集中，使其對(duì)鋼包烘烤的溫度不夠均勻。但如果在有限的鋼包空間內(nèi)，煤氣和空氣的混合速度過慢又會(huì)導(dǎo)致煤氣在鋼包內(nèi)無法完成充分燃燒，這樣就會(huì)在蓄熱室的高溫度發(fā)生“二次燃燒”的現(xiàn)象，盡管這種熱量由于被蜂窩體吸收而不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)和泄漏，但由于煙氣溫度過高，對(duì)蜂窩體的使用壽命產(chǎn)生的極大的影響。

蓄熱室鋼包烘烤器的燒嘴設(shè)計(jì)是通過兩股射流的交角和距離，正確設(shè)計(jì)兩個(gè)蓄熱室燒嘴之間的距離，以達(dá)到煤氣和空氣在鋼包的指定空間內(nèi)匯合并形成火焰的目的，保證所噴射出的燃料能夠在鋼包內(nèi)達(dá)到充分燃燒，避免蜂窩體的二次燃燒情況。同時(shí)保證在鋼包內(nèi)的氣流具有足夠的動(dòng)能，形成攪動(dòng)的氣流場(chǎng)和均勻的溫度場(chǎng)，從而達(dá)到減少各項(xiàng)排放污染物的含量的目的。

（2）蓄熱室的設(shè)計(jì)。蓄熱式燃燒技術(shù)最大的技術(shù)難點(diǎn)是回收煙氣中的熱量。為了達(dá)到這一目的，需要對(duì)鋼包內(nèi)最大程度的進(jìn)行預(yù)熱空氣，使經(jīng)過蓄熱室的煙氣中的熱量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需要指數(shù)。但從工程實(shí)踐的結(jié)果表明，由于鋼包內(nèi)的壓力一般偏高、節(jié)能效果往往達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)值，所以溜井蓄熱室的煙氣量也遠(yuǎn)小于預(yù)設(shè)值。為求提高煙氣的流量同時(shí)又保證優(yōu)秀的燃燒效果，就必須要對(duì)蓄熱室的內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

首先要使蓄熱室中蜂窩體的大小體積更為適當(dāng)。蜂窩體的大小和數(shù)量計(jì)以及蜂窩體的表面積與排煙的含量有著直接的關(guān)系。如果鋼包內(nèi)蜂窩體的數(shù)量較少，就缺乏對(duì)鋼包內(nèi)煙氣熱量的回收能力使得大量含有熱量的煙氣排出鋼包外，會(huì)使蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)的節(jié)能效果下降。但如果蜂窩體放置過多，又會(huì)使排煙的溫度過低，使鋼包內(nèi)腐蝕性氣體大量凝結(jié)并對(duì)蜂窩體產(chǎn)生腐蝕影響和損壞。

蓄熱式內(nèi)的空氣流通情況會(huì)直接影響到蓄熱的熱能交換能力、蜂窩體的使用壽命和空氣煤氣的預(yù)熱溫度等。當(dāng)氣流在蓄熱室中能夠均衡勻速的流動(dòng)時(shí)，會(huì)提高蜂窩體的使用效率和使用壽命，從而達(dá)到提升蓄熱室溫度效率和熱能效率的目的。所以在蓄熱式的設(shè)計(jì)中，一般采用增長燒嘴內(nèi)的擴(kuò)散段長度和安裝導(dǎo)流板等手段，不但是為了防止多個(gè)蜂窩體之間互相遮蓋，也要防止在鋼包內(nèi)氣體的流動(dòng)出現(xiàn)劇烈轉(zhuǎn)彎，影響到鋼包內(nèi)的燃燒效率。

2 蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)效果

在對(duì)蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)體現(xiàn)的效果分析中，采用了與自身預(yù)熱式烘烤器的烘烤效率相對(duì)比的方法進(jìn)行分析。

（1）更加節(jié)省燃料。將對(duì)鋼包的初始燃燒溫度設(shè)置在400℃進(jìn)行烘烤，需要達(dá)到的烘烤溫度為1200℃。從圖中的參數(shù)可知：自身預(yù)熱烘烤器需要消耗的煤氣量為800m3/h，烘烤時(shí)長需要2小時(shí)；而蓄熱式烘烤器的煤氣消耗量只有550m3/h，烘烤時(shí)間也減少了半小時(shí)只需要1.5小時(shí)。從數(shù)據(jù)中可以得出結(jié)論，蓄熱式烘烤器對(duì)比傳統(tǒng)的自身預(yù)熱烘烤器的燃燒燃料節(jié)約效率達(dá)到了40%左右。

蓄熱式鋼包烘烤器在烘烤新的鋼包時(shí)，消耗的煤氣流量為550m3/h，經(jīng)過4個(gè)小時(shí)的烘烤后，鋼包的烘烤溫度達(dá)到了1200℃以上：由此可以看出，當(dāng)烘烤溫度和烘烤時(shí)間都相同時(shí)，自身預(yù)熱烘烤器比蓄熱式鋼包烘烤器多浪費(fèi)30%的煤氣流量，即后者比前者的燃料節(jié)省效率提高了30%。

（2）烘烤效果較好。由于燒嘴的獨(dú)特設(shè)置，蓄熱式鋼包烘烤器提供的火焰往往可以長達(dá)3.5m以上，可以直達(dá)鋼包底部。并且由于蓄熱式鋼包烘烤器是由兩個(gè)燒嘴進(jìn)行分別交替燃燒，充分保證了蓄熱式鋼包烘烤器包底溫度的均與上升。

通過對(duì)蓄熱式鋼包烘烤器的包底和包口的溫度監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，包底和包口的溫度僅僅相差30-45℃。沒有在包底出現(xiàn)局部高溫，包底中的燃燒和烘烤溫度都非常均勻。使得蓄熱式鋼包烘烤器的烘烤效果非常出眾，提高了鋼包內(nèi)的烘烤溫度并且保持相應(yīng)的穩(wěn)定。

（3）排污較少，環(huán)保性好。從以上數(shù)據(jù)中可以看出，由于蓄熱式鋼包烘烤器對(duì)于燃料的消耗降低30%-40%，相應(yīng)的，也就減少了30%-40%的CO2的排放量。對(duì)于全球溫室效應(yīng)起到了一定的緩解作用。同時(shí)由于燃燒烘烤中所消耗的氧氣含量較少，降低了NOX的排放量。排放物以一種較低的溫度排放到周圍的環(huán)境中，降低了對(duì)周遭環(huán)境可能產(chǎn)生的熱污染，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的環(huán)境和周圍的環(huán)境都起到了一定的改善作用。

3 結(jié)論

蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)的節(jié)能效果和環(huán)保效果與蓄熱式鋼包烘烤器的設(shè)計(jì)和靈活有效的控制系統(tǒng)有關(guān)。蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)具有加熱速度快、加熱效果好、節(jié)能減排、降低鋼鐵生產(chǎn)成本的技術(shù)特點(diǎn)。蓄熱式燃燒技術(shù)在蓄熱式鋼包烘烤器中得到了充分體現(xiàn)，是一種高效率、低污染的鋼包烘烤裝置。我國在對(duì)蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)的廣泛運(yùn)用中，仍需要對(duì)其進(jìn)行不斷的改良和再創(chuàng)造，爭(zhēng)取研發(fā)出更加先進(jìn)的鋼包烘烤技術(shù)。

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