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内燃式热风炉全高炉煤气的高风温生产实践点击：1808 日期：[ 2014-04-26 22:00:32 ] |
| 内燃式热风炉全高炉煤气的高风温生产实践 潘志生 (梅山钢铁公司炼铁厂 南京 210039) 摘要：对梅山2号高炉1 280 m3引进奥钢联的改进型内燃式热风炉的技术,从设计、结构、耐火材料选择等方面保证热风炉高风温的能力,采用了附加高炉煤气为燃料的燃烧炉的管束式换热器,在全高炉煤气为燃料的内燃式热风炉上实现了1 200℃以上的高风温。 关键词：内燃式热风炉;高风温;燃烧炉;高炉煤气 0 引言 梅钢2号高炉(1280m3)原地大修于200 年3月28日投产,重新设计并建造了3座热风炉,引进了奥钢联的改进型内燃式热风炉的技术设计拱顶温度为1 450℃,烟道温度400℃,采用了附加高炉煤气为燃料的燃烧炉的管束式换热器。到7月底热风温度就达到1 200℃,以后一直稳定在1200℃以上,目前实现1 225℃恒风温操作。2号高炉开炉以来的技术经济指标见表1。 1、热风炉的设计 热风炉采用了英国奥钢联内燃式热风炉成套技术,该套技术基本囊括了现今内燃式热风炉最常用的先进技术,代表了内燃式热风炉设计的国际先进水平,目标是在达到热风炉一代寿命25~ 30 a的同时,在低热值全高炉煤气烧炉的内燃式 热风炉上实现风温1200℃以上,主要设计参数见表2。 热风炉的主要结构特点有: (1)眼睛形火井与矩形陶瓷燃烧器; (2)蘑菇状、倒悬链线形硅砖拱顶; (3)为防止晶间应力腐蚀,保护高温区的炉壳结构,在钢壳内面喷涂耐酸喷涂料,有效避免拱顶 炉壳产生的结露水的酸性腐蚀; (4)蓄热室与燃烧室隔墙中间设计降温层,采用大预制块上镶耐火砖砌筑新技术,从而减少温 度应力的破坏和隔墙向蓄热室倾斜的趋向,大墙 底脚部采用异型砖迷宫式砌筑; (5)根据使用部位的不同选择合适的耐火材料,炉内高温段选用硅砖,重点部位采用组合砖形式,关键部位的耐材全部进口; (6)使用附加以高炉煤气为燃料的燃烧炉的 管束式换热器,保证空、煤气预热到250~300℃; (7)使用孔径为40 mm的高效七孔格子砖, 比加热表面积达42.14 m2/m3; (8)合理的板块式内衬结构,设计了合理的滑 动缝及膨胀缝,保证砌体的膨胀和相对位移的空 间,为实现热风炉高温长寿奠定了坚实的基础; (9)根据热风炉的工况烟气,废气最高温度为 400℃,炉蓖子及支柱采用抗氧化能力强的、有较 高高温强度的耐热铸铁制造。 2 附加燃烧炉的管束式换热器工艺流程及运行情况 附加以高炉煤气为燃料的燃烧炉的双预热系统的工作原理:系统由附加燃烧炉、预热装置及烟气引风机构成。预热装置采用管束式换热器,用高温引风机将热风炉烟道废气引入燃烧炉上部的混合室内,使之与燃烧炉通过燃烧高炉煤气产生的高温烟气混合,使混合后的烟气温度达到500 ~600℃,分别进入空气、煤气换热器,烟气在换 热器的管束中自上而下运动,然后从换热器的出口再进入热风炉烟道内排出,助燃空气、煤气经空气换热器和煤气换热器,在箱体内管束外自下而上运动,与高温烟气进行充分的热交换,使空气、煤气分别被加热到250~300℃,进入热风炉燃烧。由于提高了空、煤气物理热,使高炉煤气的理 论燃烧温度提高,从而提高了热风炉拱顶温度和风温。该工艺不但回收了热风炉的烟气余热,又大幅度地提高了空、煤气的预热温度,从而达到回 收烟气余热、提高热效率,最终提高热风温度的目的。附加高炉煤气燃烧炉的管束式预热系统的工艺流程如图1所示。 图1 2号高炉热风炉预热系统工艺流程示意图 梅山2号高炉热风炉附加以高炉煤气为燃料的燃烧炉预热系统投入运行以来,管束式换热器 运行可靠,无漏气发生,热效率高;高温引风机及燃烧炉工作稳定;采用CRT画面显示各阀门的开、关状态,高温引风机运行情况和燃烧炉是否正 常燃烧,以及各部位的温度、压力、流量并设有自动报警,保证了系统的可靠运行。总体看该预热系统维护量小、操作简单,主要设备运行可靠、运行费用低,可随意调节空气、煤气预热温度,满足生产需要。预热系统运行中的一些参数见表3。 表3 2号高炉热风炉预热系统运行参数 3 使用效果 2号高炉2004年3月28日开炉,第5天高 炉利用系数达到2.0 t/(m3·d)的设计水平。热 风炉预热系统的燃烧炉及高温引风机于7月12日投用,空气、煤气预热系统完全发挥作用,热风 炉提供高风温的能力迅速提高,高炉的各项技术 经济指标迅速优化,7月底热风温度就达到1 200 ℃,以后热风炉保持在提供1 200℃以上风温的 情况下操作;8月份煤比达132 kg/t,焦比降至 352 kg/t,单日煤比达到151 kg/t(见表4)。 生产实践表明热风炉在采用二烧一送、设定 空燃比为0.58左右、1 h的送风周期、全高炉煤 气烧炉、预热系统正常工作、烟气温度控制在380 ℃、拱顶温度控制1 350℃的条件下,采用设定风 温、混风调节阀自动调节且送风后期略有开度的 操作方式,可以实现1 200℃以上的高风温送风; 目前实现1 225℃恒风温操作,从混风调节阀开 度及废气温度看,风温还有继续提高的余地。当 高炉不需要1 200℃以上的高风温时,则通过减 少燃烧炉的煤气量来降低混合烟气温度来降低热 风炉助燃空气、煤气的温度来达到控制热风温度 的目的,而且不需要通过减少引入的热风炉烟气 量来调节助燃空气、煤气的温度,从而获取最佳的经济效果。经一年多来的生产实践验证,在两年 内可收回附加以高炉煤气为燃料的燃烧炉的管束 式预热系统的投资。 4 结 语 (1)附加以高炉煤气为燃料的燃烧炉的管束 式换热系统在内燃式热风炉上的应用,通过提高 空气、煤气的物理热能有效地提高热风炉的理论 燃烧温度,进而提高热风温度、回收废热及利用低 热值的高炉煤气,以达到降低高炉能耗、降低焦 比、降低生铁成本的目的,是行之有效的好方法。 (2)在设计理念上纠正了高风温热风炉追求外燃式结构、蓄热室大面积的偏向,强调强化燃烧能力、提高热流强度、合理的燃烧制度、提高热效率。 (3)在低热值全高炉煤气烧炉的内燃式热风炉上完全可以实现1 200℃以上的高风温,设计经济实用;减少了低热值高炉煤气的放散,具有较好的社会效益。 (4)高炉长期使用稳定的高风温,除热风炉设备自身条件外,首先是稳定的高炉炉况,它是高炉接受高风温的基础;其次是先进的热风炉烧炉技术。(编辑:赵 玲) |
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