趙蘭舟
摘要:本文介紹了本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和熱風(fēng)爐、預(yù)熱爐烘爐實(shí)踐。通過合理制定烘爐曲線及烘爐預(yù)案,順利完成了烘爐作業(yè),烘爐效果良好。熱風(fēng)爐系統(tǒng)運(yùn)行7個(gè)月以來,各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)優(yōu)異,可為高爐提供≥1250℃的高風(fēng)溫。
關(guān)鍵詞:熱風(fēng)爐;設(shè)計(jì)特點(diǎn);烘爐;高風(fēng)溫
提高風(fēng)溫是高爐降低燃料消耗的重要措施。在當(dāng)前環(huán)保、經(jīng)濟(jì)條件下,提高高爐風(fēng)溫使用水平是降低煉鐵成本的重要手段。高爐熱風(fēng)爐的型式及烘爐過程都對風(fēng)溫水平和熱風(fēng)爐長壽水平有重要影響。
1 本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐概況
本鋼北營新2#高爐公稱容積3200m3,配置3座中冶京誠設(shè)計(jì)的旋切式頂燃熱風(fēng)爐,設(shè)有熱管換熱器和小預(yù)熱爐分別對煤氣和助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱后的煤氣溫度180℃,助燃空氣溫度400℃,兩臺助燃風(fēng)機(jī)集中送風(fēng),一用一備,熱風(fēng)爐燃料為高爐煤氣,計(jì)算機(jī)自動燃燒控制、送風(fēng)溫度控制和換爐控制。
熱風(fēng)爐系統(tǒng)的基本參數(shù)見表1。
2 熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐為中冶京誠旋切式頂燃熱風(fēng)爐,具有高風(fēng)溫、長壽命、節(jié)能環(huán)保、占地面積少和投資低的優(yōu)點(diǎn)。
2.1高風(fēng)溫技術(shù)
1)采用強(qiáng)化燃燒和強(qiáng)化換熱技術(shù),在空氣過剩系數(shù)1.03條件下可保證煤氣完全燃燒;
2)采用高效格子磚專利技術(shù),提高換熱面積和單位風(fēng)量加熱面積;
3)采用帶橫梁的多種孔型爐箅子專利技術(shù),將燃燒末期廢氣溫度提高到400℃,增加蓄熱室下部蓄熱量并將煤氣預(yù)熱溫度提高≥180℃;
4)采用冷風(fēng)均勻分配技術(shù),將冷風(fēng)分配不均勻程度控制在5%以內(nèi),提高格子磚利用率;
5)設(shè)置前置預(yù)熱爐,將助燃空氣預(yù)熱到400℃。
2.2熱風(fēng)爐長壽技術(shù)
1)優(yōu)化砌筑結(jié)構(gòu),具有完全對稱性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,溫度分布均勻性高,減小溫度應(yīng)力造成的破壞;
2)根據(jù)熱風(fēng)爐各部位不同工作特點(diǎn)合理選材;
3)采用帶橫梁的多種孔型爐箅子專利技術(shù),受力均勻,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,材質(zhì)能適應(yīng)較高廢氣溫度要求;
4)采用熱風(fēng)爐管道吸收膨脹及拉緊裝置和關(guān)節(jié)管專利技術(shù);
5)筒體和爐底以及爐殼變徑處采用圓弧連接,各孔口全部采用組合磚砌筑,合理設(shè)置徑向和周向膨脹逢等。
2.3 節(jié)能環(huán)保技術(shù)
1)采用高效燃燒器,在1.03的過??諝庀禂?shù)條件下煤氣完全燃燒,提高燃料利用率的同時(shí)還減少了助燃空氣消耗;
2)爐殼散熱面積小,并加強(qiáng)了熱風(fēng)爐高溫區(qū)和熱風(fēng)管道的保溫隔熱措施,減小散熱損失;
3)采用熱管換熱器回收熱風(fēng)爐煙氣余熱預(yù)熱煤氣,控制熱風(fēng)爐廢氣排放溫度≤150℃;
4)在助燃風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口設(shè)置消音器,降低噪聲污染。
2.4 減少占地面積和投資
1)燃燒器在熱風(fēng)爐頂部,不另占據(jù)平面上的位置。管道和閥門布置在熱風(fēng)爐一側(cè),占地面積比內(nèi)燃熱風(fēng)爐小13%,比外燃式熱風(fēng)爐小30%;
2)旋切式頂燃式熱風(fēng)爐爐內(nèi)空間利用充分,耐火材料和鋼材的耗量較外燃式或內(nèi)燃式熱風(fēng)爐少,耐火磚磚型簡單,容易加工制造。
3 熱風(fēng)爐烘爐
3.1 烘爐的意義
熱風(fēng)爐砌筑完成之后,在高爐投產(chǎn)之前,必須要對熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐作業(yè),主要目的是要脫去耐火材料及砌體的水分,并使其升溫,做到能具備向高爐輸送900℃以上的風(fēng)溫[1]。因要在烘爐中使水脫盡,并且保證砌體在受高溫膨脹時(shí)的穩(wěn)定性,所以在烘爐時(shí)的溫度要緩慢上升,而熱風(fēng)爐硅磚的烘爐除了要注意以上問題以外,硅質(zhì)耐火磚中熔燒后殘余的-石英、-石英、-石英在不同溫度下它們之間會相互轉(zhuǎn)換,這種轉(zhuǎn)換會引起線膨脹和體積膨脹[2]。若升溫規(guī)定不合理或?qū)嶋H烘爐過程中操作不當(dāng),會嚴(yán)重?fù)p壞砌體,對熱風(fēng)爐今后的使用壽命影響非常大。硅磚拱頂熱風(fēng)爐的烘爐對于大型高爐熱風(fēng)爐尤其重要,從升溫曲線的制定到實(shí)際操作升溫控制都有及其嚴(yán)格的技術(shù)要求[3]。升溫速度及溫度控制點(diǎn)的制定是根據(jù)不同硅磚做理化檢驗(yàn)的實(shí)際數(shù)據(jù)做出的。
本次烘爐使用的介質(zhì)是熱值較高的焦?fàn)t煤氣,易造成溫度波動大而不易控制,因此采用小型外置低溫烘爐烘烤器烘爐,并保持烘爐過程中爐內(nèi)微正壓烘爐,保證煤氣流量控制精確。
熱風(fēng)爐烘爐前要保證熱風(fēng)爐的主體設(shè)備、液壓系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、各管道、各閥門以及其余相關(guān)設(shè)備全部安裝完成,并且保證各設(shè)備能夠連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.2烘爐溫度控制
2012年8月14日開始對三座熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐作業(yè),根據(jù)熱風(fēng)爐所用耐材,制定烘爐曲線,烘爐歷時(shí)39天。熱風(fēng)爐烘爐曲線見圖1所示。
熱風(fēng)爐烘爐后期因低溫烘爐烘烤器燒壞和儀表損壞,及時(shí)停止燒爐并處理,雖造成拱頂溫度波動,但波動幅度得到控制。
2012年11月15日開始對預(yù)熱爐進(jìn)行烘爐作業(yè),設(shè)計(jì)烘爐10天,因煙氣含水量>4%,提高烘爐溫度并延長烘爐時(shí)間,共計(jì)13天,預(yù)熱爐烘爐曲線見圖4所示。
3.3 低溫烘爐烘烤器的拆除與熱風(fēng)爐保溫
本次熱風(fēng)爐采用焦?fàn)t煤氣為介質(zhì)烘爐,通過低溫烘爐烘烤器燃燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的高溫廢氣對熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐。當(dāng)烘爐作業(yè)完畢(熱風(fēng)爐拱頂溫度大于1100℃)后,將低溫烘爐烘烤器拆除,轉(zhuǎn)用熱風(fēng)爐主燃燒器燃燒點(diǎn)火。
熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為主燃燒器保溫燃燒,一直到開爐期間,熱風(fēng)爐要經(jīng)歷打壓試漏、高爐涼爐、高爐填充料等作業(yè),為了保證熱風(fēng)爐硅背溫度不低于850℃,要定時(shí)進(jìn)行燒爐,而每次燒爐都會使?fàn)t箅子溫度升高,必須進(jìn)行降溫作業(yè),本次熱風(fēng)爐保溫階段采用逆送風(fēng)降溫:開倒流休風(fēng)閥→全開熱風(fēng)閥→高爐全關(guān)爐頂放散閥→開冷風(fēng)均壓閥,同時(shí)關(guān)放風(fēng)閥50%→開一個(gè)或多個(gè)風(fēng)口大蓋觀察氣體流向。逆送風(fēng)階段嚴(yán)密監(jiān)視熱風(fēng)圍管前的熱風(fēng)溫度和混風(fēng)前的熱風(fēng)溫度,發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)停止逆送風(fēng)。
4熱風(fēng)爐使用情況
本鋼北營新2#高爐于2011年11月6日送風(fēng)點(diǎn)火,熱風(fēng)爐正式投用以來使用風(fēng)溫最高達(dá)到1260℃,首末溫差小于10℃,送風(fēng)時(shí)熱風(fēng)爐壓差<10kPa,開爐以來風(fēng)溫水平見表2。
5結(jié)論
通過制定合理的烘爐曲線,做好烘爐前期的準(zhǔn)備工作,完備的應(yīng)急預(yù)案,結(jié)合特定的熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)特性,使3座熱風(fēng)爐拱頂溫度、廢氣溫度等達(dá)到了烘爐要求,生產(chǎn)實(shí)踐證明此次熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)以及烘爐是成功的。
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