蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳 軍

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司一鋼軋廠，河北張家口 075100）

0 前言

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與市場競爭的加劇，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)成本已成為企業(yè)的重點(diǎn)，因此煉鋼過程對鋼包、中包的烘烤溫度和能耗提出了更高的要求。蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)可以快速提高鋼包的烘烤溫度，改善鋼包烘烤效果，從而起到穩(wěn)定生產(chǎn)、改善鋼水質(zhì)量與降低能耗的作用。

1 現(xiàn)狀分析

河鋼宣鋼一鋼軋廠的鋼包、中包烘烤均為普通烘烤器，噸鋼煤氣消耗約20 m3。普通烘烤器的燒嘴為套筒式和金屬自預(yù)熱式，煤氣通過燒嘴燃燒后排煙的溫度高達(dá) 900～1000℃，火焰在鋼包內(nèi)部形成對流，包壁溫升不均勻，大量熱量散失到空氣中，熱量損失占燃料燃燒總熱量的50%～70%，鋼包烘烤時(shí)間長。而其他鋼廠的鋼包、中包烘烤均為蓄熱式，噸鋼煤氣消耗約8 m3，煤氣消耗量小，能源利用率高，因此優(yōu)化和降低煤氣消耗已成為煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵工作。

2 總體思路

蓄熱技術(shù)可以大大提高余熱煙氣的熱回收效率，使助燃空氣、煤氣預(yù)熱溫度達(dá)到1000℃，而排煙溫度降到200℃以下。通過換向閥的不斷換向，使鋼包內(nèi)壁溫度均勻上升。蓄熱式烘烤器與普通鋼包烘烤器相比具有節(jié)省燃料、快速提溫、提高包襯壽命、降低有害氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。因此，針對河鋼宣鋼一鋼軋廠百噸爐區(qū)傳統(tǒng)烘烤器烘烤效率低、焦?fàn)t煤氣消耗高的現(xiàn)象，制定了對百噸爐區(qū)4#、5#臥式鋼包烘烤采用蓄熱式燃燒技術(shù)改造方案，如果改造后效果明顯，即可在其他鋼包的烘烤器上進(jìn)行推廣。

3 技術(shù)內(nèi)容

3.1 蓄熱式燃燒技術(shù)原理

（1）蓄熱式燃燒技術(shù)是一種極為有效的煙氣余熱回收技術(shù)，它能最大限度地回收燃燒加熱裝置所排出的煙氣中的余熱，降低排煙熱損失，提高燃燒加熱裝置的熱效率。蓄熱式鋼包烘烤器燃燒系統(tǒng)主要由2個(gè)燒嘴、2個(gè)蓄熱體、氣體切換閥和相關(guān)的控制系統(tǒng)組成。

（2）燒嘴與蓄熱體是成對出現(xiàn)，在一個(gè)燒嘴的助燃空氣通過蓄熱體被預(yù)熱后燃燒時(shí)，另一個(gè)燒嘴充當(dāng)排煙的角色，在排煙的同時(shí)加熱蓄熱體，當(dāng)該蓄熱體被充分加熱后，切換系統(tǒng)動(dòng)作使系統(tǒng)反向運(yùn)行。這樣就完成一個(gè)換向周期。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)提高燃燒溫度和節(jié)約能源的目的。

3.2 技術(shù)方案

臥式鋼包快速烘烤器設(shè)計(jì)有一對鋼包支架，是將鋼水罐橫臥(＞10°)在固定鋼包支架上進(jìn)行烘烤的設(shè)備。鋼包蓋豎著立于承載車的前端，烘烤器由承載車體、鼓風(fēng)機(jī)、鋼包蓋、引風(fēng)機(jī)、換向閥等組成，所有部件都固定在電動(dòng)小車的車體上。燃燒器位于包蓋前端，燃燒時(shí)，火焰呈平射狀，烘烤裝置的供氣、供風(fēng)系統(tǒng)固定在承載車上。蓄熱式燃燒器由供風(fēng)系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

（1）供風(fēng)系統(tǒng)。燃燒所需的助燃空氣由鼓風(fēng)機(jī)供給，出鼓風(fēng)機(jī)的空氣經(jīng)管道接至換向閥空氣入口，出換向閥的空氣經(jīng)蓄熱室預(yù)熱后進(jìn)入鋼包助燃。換向系統(tǒng)采用1個(gè)二位四通閥，共有4個(gè)氣體接口，分別與空氣管道、蓄熱室、引風(fēng)機(jī)等相接。換向閥采用氣動(dòng)換向，動(dòng)作時(shí)間24 s，煤氣切換采用1個(gè)兩位三通閥控制煤氣換向。

（2）煤氣系統(tǒng)。燃燒所需煤氣由動(dòng)力廠低壓焦?fàn)t煤氣管道系統(tǒng)供給。由煤氣總管接至烘烤器，由換向系統(tǒng)控制，周期性變換進(jìn)入鋼包內(nèi)。煤氣管道設(shè)有煤氣切斷閥，用于在事故狀態(tài)時(shí)及時(shí)切斷煤氣。

（3）控制形式。以手控操作為主，可通過控制面板按紐的操作完成所有的操作過程。

4 運(yùn)行情況

對百噸爐區(qū)4#臥式鋼包烘烤器進(jìn)行改造，4#蓄熱式烘烤器投用后，分別對5#普通烘烤器與4#蓄熱式烘烤器的性能進(jìn)行了測試，測試情況見圖1。鋼包初始烘烤溫度都為450℃,普通烘烤器大火（煤氣流量1500 m3/h）烘烤 30 min，最高溫度820℃，高溫段溫度的上升速率趨于緩慢，烘烤溫度很難再上升。蓄熱式鋼包烘烤器的前8 min，溫升與普通烘烤器相差不多，但在10～30 min，高溫段的上升速率非?？?，其原因是由于烘烤溫度的升高，鋼包內(nèi)的煙氣溫度逐漸升高，對于蓄熱式烘烤器來說，空氣和煤氣的預(yù)熱溫度也上升，該結(jié)果極大提高了燃料的燃燒效率，使火焰更加穩(wěn)定，溫度更加均勻。對于普通式鋼包烘烤器來說，排煙溫度的上升，意味著熱量損耗增大，因而烘烤溫度上升速度則逐漸趨緩。檢測兩系統(tǒng)的排煙溫度，蓄熱式烘烤器的排煙溫度，在換向閥后進(jìn)行測量，其波動(dòng)范圍100～150℃，而對普通式烘烤器的排煙溫度進(jìn)行測試，范圍800～1000℃,可見其熱量損失較高。

圖1 鋼包烘烤溫升曲線圖

通過實(shí)際運(yùn)行比較可知，蓄熱烘烤器系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的燃燒方式，燃燒的機(jī)理與傳統(tǒng)預(yù)混和擴(kuò)散燃燒有所不同。由于空氣和煤氣的預(yù)熱溫度很高，煤氣不需要利用傳統(tǒng)的燃燒器與空氣作摻混以形成利于燃燒的特定濃度場分布，只需要將空氣和煤氣通過各自的噴口噴入包內(nèi)即可，而且這樣可以很方便地調(diào)節(jié)空氣、煤氣的配比，達(dá)到低氧燃料的目的。另外，高預(yù)熱溫度保證了煤氣進(jìn)入包內(nèi)并維持穩(wěn)定的燃燒，這種特殊的燃燒方式將鋼包整體作為一個(gè)反應(yīng)器，煤氣和空氣的反應(yīng)遍及整個(gè)鋼包，沒有通常的可見火焰和其特有的火焰高溫區(qū)，整個(gè)鋼包內(nèi)溫度十分均勻。

5 實(shí)施效果

由于排煙溫度降低，空氣和煤氣的預(yù)熱溫度上升，煤氣的燃燒效率提高，原先控制煤氣流量的街門開度為80%，煤氣瞬時(shí)流量為1200 m3/h,改造后截門開度為50%即可滿足烘烤要求，煤氣瞬時(shí)流量為650 m3/h,1臺蓄熱式烘烤器每年的節(jié)能效益達(dá)257萬元。后續(xù)對百噸爐區(qū)5#臥式鋼包烘烤器也進(jìn)行了蓄熱式改造，通過改造運(yùn)行，百噸爐區(qū)焦?fàn)t煤氣消耗降低效果顯著，由原來每天平均消耗煤氣7萬m3，降到5萬m3。

對鋼包烘烤器進(jìn)行技術(shù)改造后，由于鋼包烘烤溫度均勻，提高了鋼水質(zhì)量，滿足了日益嚴(yán)格的鋼材質(zhì)量技術(shù)條件，為開發(fā)和生產(chǎn)出高技術(shù)含量品種鋼創(chuàng)造了條件，同時(shí)由于陶瓷蜂窩狀蓄熱體的吸附作用，大大降低了有害氣體的排放。這對公司開發(fā)新品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，均有著深遠(yuǎn)的意義。

6 結(jié)論

蓄熱式燃燒技術(shù)，解決了普通烘烤器包壁溫升不均勻，大量熱量散失到空氣中，鋼包烘烤器時(shí)間長，浪費(fèi)煤氣的問題，實(shí)現(xiàn)了提高燃燒溫度和節(jié)約能源的目的。同時(shí)，該技術(shù)工藝設(shè)計(jì)簡單、維護(hù)方便，運(yùn)行成本低，節(jié)約煤氣效果顯著，由于陶瓷蜂窩狀蓄熱體的吸附作用，大大降低了有害氣體的排放，已在其他鋼包的烘烤工藝上進(jìn)行了推廣與應(yīng)用。