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                提實踐高風溫的水平

                發布時間:2021/04/14 行業新聞 標簽:耐火磚瀏覽次數:152

                摘要 

                  風溫對高爐冶煉起著極其重要的作用。首先,高爐冶煉所消耗熱量的20%-30%是熱風帶來的熱量;其次,在單位生鐵的熱收入不變的情況下,提高風溫帶入的熱量代替了部分風口前焦炭燃燒放出的熱量,可使風口前燃燒碳量減少,大幅度降低焦比,提高產量;再次,提高風溫使得,高爐高度上溫度分布發生爐缸溫度上升,爐身和爐頂溫度降低和中溫區略有擴大的變化;最后,風溫升高,有利于提高煤比,因為煤粉在風口前加熱分解需要消耗部分熱量,這部分熱量就可以由高風溫來補償,且高風溫有利于煤粉的燃燒速率,減少未燃煤粉入爐,使高爐可以接受大煤量噴吹,價格相對較低的煤粉代替昂貴的焦炭,取得明顯的經濟效益;另外,高爐熱風爐使用高爐生產的副產品高爐煤氣作為燃料,使高爐成為熱效率最高的火法冶金設備,不僅降低了煉鐵成本,還降低了煤氣放散,保護了環境。本文通過對熱風爐進行理論系統分析,找到影響高爐風溫使用水平的真正原因,并針對3#高爐熱風爐及風溫使用現狀,做出一系列提高風溫的改善對策,通過改善,3#高爐風溫水平顯著提高,為提高煤比,降低焦比提供了有力條件,從而大大節約了成本。 

                  關鍵詞:熱風爐風溫水平改善對策 

                  一、前言 

                  唐山建龍煉鐵廠3#高爐于2005年9月投產,起初配備頂燃旋切球式熱風爐3座,設計單爐裝球量為393t,球床高度7m,單座熱風爐加熱面積為19427㎡,煙道溫度小于350℃,每小時單爐最大煤氣消耗量為30000-35000m³,在正常情況下,熱風爐的送風制度為兩燒一送,燒爐時間為3小時,送風時間為1.5小時,一般在出鐵后換爐,風溫在1100℃以上。在高爐投產初期,熱風爐透氣性較好,高爐對風溫的需求也不是很高,煙道溫度還能達到最高值350度,隨著高爐的順行和增產降耗的需要,對風溫的要求日漸加強,高爐操作基本上是全風溫操作,但是自高爐投產到2007年兩年時間內熱風爐未換過球,熱風爐的透氣性越來越差,全風時壓差達到15kpa以上,煙道溫度上升緩慢,風溫明顯降低,在11月份中3#熱風爐平均煙道溫度僅為264℃,平均風溫1090℃。故2007年5月開始建設第四座熱風爐,在12月15日正式投入使用,現熱風爐送風形式為兩燒兩送交叉并聯送風。隨后逐漸將其它三座熱風爐的耐火球進行更換,風溫明顯提高,但是在這種操作制度下不可避免的存在熱風爐透氣性差、煤氣壓力不足、悶爐時間長等諸多問題影響了風溫的提高,我們必須研究實質性問題來提高風溫水平。 

                  二、現狀分析 

                  為滿足高爐的順行、高產、低耗的需要,風溫使用水平必須達到一個很高的水平,現熱風爐送風形式為兩燒兩送交叉并聯送風,正常情況下能夠滿足高爐使用高風溫的要求,但是有一些客觀因素影響了風溫的提高:1、TRT投產使煤氣溫度降低50°C左右對熱風爐燒爐造成了很大影響,最終影響了風溫水平30℃左右;2、公司不時的出現煤氣緊張,造成煤氣壓力偏低,這是熱風爐不好燒致命因素;3、進入冬季高爐頂溫降低,煤氣又沒有伴熱系統,造成理論風溫水平降低;4、由于球式熱風爐阻力較大,在熱風爐使用后期透氣性卻越來越差,壓差過高,煙道溫度不能達到350℃,造成熱風爐蓄熱不充分,這些客觀因素直接影響了風溫水平的提高。在這種情況下,操作者只能通過主觀改變操作手法,提高責任心,避免浪費燒爐時間,強化燃燒,來提高風溫,保證高爐對高風溫的需求,我們以2010年為例來探討熱風爐風溫的演變過程和有效手法。2010年前半年3#高爐風溫水平一直不高,月平均在1130℃左右,但是在下半年通過分析采取了一系列積極的改善措施,風溫水平達到了1180℃。如下圖: 

                改善前 改善后 

                時間 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 

                風溫 1123 1125 1128 1130 1145 1152 1160 1180 1182 1185 1175 1175 

                  三、熱風爐及送風制度介紹 

                  3#高爐采用耐火球進行蓄熱,其具有以下特點:蓄熱室內耐火球的蓄熱面大,因此可降低蓄熱室的高度,也就降低了熱風爐的高度;堆在熱風爐內的球床氣孔度是隨著生產時間的延續而變小的,一般由投產時的0.42降到0.28,球床的阻力增大,所以球式爐必須周期性地換球;球式爐貯熱用的單位球體的質量小,因此送風期風溫降大,送風期時間要求短以維持高風溫。 

                  熱風爐是燃燒、送風交替循環進行的,一個周期包括燃燒、送風和燃燒與送風轉換操作3部分的時間。燃燒是蓄熱過程,時間越長蓄熱越多,但它受頂溫和煙道溫度的限制;送風是放熱過程,時間越長,雖然放出的熱量越多,但風溫卻越來越低,而且由于頂溫和煙道溫度降低幅度很大,必須有較長的燃燒時間才能使積蓄的熱量達到下次送風的要求。因此燃燒期與送風期是相互制約的。合理的燃燒和送風周期應該根據熱風爐座數、送風方式和高爐所需風溫水平選定。從風溫水平出發,使送風期內放出的熱量正好能在燃燒期內蓄積起來,既不造成熱量的虧欠,也不至造成達到蓄積熱量要求后的減燒、停燒,使熱風爐的能力得到充分發揮。 

                  3#高爐采用的是兩燒兩送的交叉并聯送風制度,即在整個送風期間都是雙爐送風,其中一座為主送,另一座為副送,當副送爐的頂溫和煙道溫度降低到界限值時改為燃燒,換一座剛蓄熱的熱風爐為主送,原主送改為副送,如此循環下去,始終保持雙燒雙送。 

                  三、提高風溫的措施 

                  前面我們已經了解了熱風爐的原理和送風制度,并對一些影響風溫水平提高的客觀因素進行了分析,下面我們將針對提高風溫的兩大措施探討提高3#爐風溫水平的方法。 

                  提高風溫的措施有兩類,即提高熱風爐拱頂溫度和縮小風溫與頂溫的差值。 

                  3.1提高拱頂溫度 

                  拱頂溫度是限制風溫最高水平的決定性因素。但是熱風爐的拱頂溫度受到所使用耐火材料的性能,所用燃料含塵量和燃料燃燒所能達到的溫度等諸多因素的限制,我們3#高爐的做法如下: 

                  3.1.1控制煤氣含塵量 

                  高爐煤氣的發熱值最低,公司現有水平又不能富化煤氣將提高燒爐煤氣的熱值;所以我們要求每班熱風工進行凈煤氣含塵量檢測,對箱體布袋除塵效果進行確認,及時更換漏、壞的箱體布袋,控制煤氣含塵量,使其在10mg/m3之內,減少熱風爐透氣性差對燒爐造成的影響,延長熱風爐球的使用壽命。 

                  3.1.2提高煤氣和助燃空氣溫度 

                  3#高爐煤氣回收系統采用布袋箱體干法除塵,荒煤氣管道中煤氣溫度在100-160℃。一般煤氣的預熱效果是每提高100℃,T理可提高50℃。目前,熱風爐燒爐使用的高爐煤氣在布袋箱體之后,凈煤氣直接通往TRT進行發電后并入公司煤氣管網,熱風爐再次從煤氣管網引入煤氣進行燒爐。因公司TRT煤氣管道較長,通過TRT發電后,通過低壓管道過來的高爐煤氣,溫度變的較低,熱風爐的燃燒溫度不能達到預期效果,特別是在冬季煤氣溫度降低更加明顯最低到80℃以下。為提高燒爐煤氣溫度,2010年下半年開始對荒凈煤氣管道進行保溫處理,煤氣從重力除塵出來后經過荒煤氣、凈煤氣管道,我們將管道外壁采用保溫棉包裹,再用白鐵皮捆嚴以延長壽命,從而燒爐煤氣溫度大大提高。 

                  熱風爐煙道廢氣溫度平均在250℃左右,我們通過熱風爐余熱利用裝置,利用熱管換熱器可將助燃空氣預熱到170~180℃左右。一般助燃空氣預熱的效果是每提高100℃,T理可提高30-35℃。3#高爐采用燒爐的廢氣對助燃風進行預熱,有效提高了助燃風的初始溫度,大大提高了風溫水平。 

                  3.1.3保證燒爐所需煤氣量 

                  煤氣壓力的高低直接關系著熱風爐的燃燒強度,影響著拱頂溫度、煙道溫度的升高。與能源調度協調,盡可能的保證足夠的燒爐煤氣量。每座熱風爐燃燒所用的煤氣量3.5m3/min,燃燒兩座熱風爐煤氣壓力必須達到20kpa左右,才能有效的達到熱風爐的燃燒效果,即拱頂溫度1300℃,煙道溫度350℃,公司煤氣用戶較多,必須得到能源調度的大力配合才能達到。 

                  3.2縮小風溫與拱頂溫度的差值 

                  我國的高爐,尤其是中小型高爐,這個差值相當高,在200℃左右,差的高爐甚至達到250-300℃,如果將這個差值縮小100-150℃,風溫就可提高20-100℃,甚至150℃。 

                  由于生產條件的限制,我廠高爐熱風爐的拱頂溫度一般在1250-1350℃,差值在200℃左右,因此縮小風溫與拱頂溫度的差值可有效提高3#爐風溫水平。3#爐采取了如下措施縮小這個差值: 

                  3.2.1適當增加蓄熱面積和球量 

                  3#爐的球式熱風爐是蓄熱面積有余而球量不足,在更換球時可采用上部大球,下部小球的辦法來增大球量,這樣蓄熱面積增大,風溫的水平提高。 

                  3.2.2提高廢氣溫度 

                  在頂溫保持不變的情況下,廢氣溫度每提高100℃,風溫可提高40℃。限制廢氣溫度的因素是爐箅子和支柱能承受的溫度和熱風爐熱效率降低。 

                  3#熱風爐在2010年7月份,利用處理熱風爐跑風的機會換球,選擇φ50mm、φ60mm兩種大小的耐火球,裝球時,把φ50mm的耐火球裝在下部,φ60mm的耐火球裝在上部,在有限的空間內增加球量,提高熱風爐的蓄熱量。并用工字鋼加固爐箅子,重新加固支柱,使之能承受500℃的溫度,用高溫廢氣將助燃空氣和煤氣預熱大到250℃左右,這樣做既回收了廢氣的熱量,提高了熱風爐的熱效率,雙預熱又提高了拱頂溫度200℃,而且廢氣溫度提高150℃,還可再提高風溫60℃左右。 

                  3.2.3縮短送風期,增加換爐次數 

                  縮短送風周期所效力送風初期與末期的風溫差值,加強了熱風爐中下部的熱交換,使風溫得到提高。縮短送風周期也縮短了燃燒時間,而且換爐次數增加,換爐占用的時間增加,進一步縮短了燒爐時間。如果熱風爐的燃燒能力、煤氣供應能力不足以保證提高燃燒強度來彌補燃燒時間縮短引起的熱量的減少,則風溫水平反而會降低。 

                  在實際生產中,3#高爐采取加強熱風工責任心、強化操作的措施。在燒爐初期,使用最大的煤氣量最小的空氣過剩系數,將拱頂燒到規定值,即1250-1300℃(在15-20分鐘內),然后維持拱頂溫度,加大空氣量,使熱風爐強化燃燒。操作人員隨時觀察熱風爐燃燒情況,做到勤調節勤觀察,當煤氣量不能滿足燒爐需要,及時與能源調度協調解決。用兩個小時左右將熱風爐拱頂溫度燃燒至1250-1300℃,把煙道溫度從350℃提高至360℃,進而提升風溫。熱風工主動與高爐主控室緊密聯系,掌握換爐時間,爭取每小時換爐一次,不允許有長時間悶爐(指熱風爐即不燃燒也不送風),不允許熱風爐送完風后,長時間不撤爐轉燃燒,一座剛燒好的熱風爐轉為主送后,及時將原副送的熱風爐由送風轉悶爐,并轉燃燒,因為送風時間越長,冷風從爐內耐火球中帶走的熱量越多,造成因補償這部分熱量損失而燒爐時間較長,打亂了熱風爐燃燒及送風節奏,直接影響高爐風溫水平。 

                  無論是送風轉燃燒,還是燃燒轉送風,都必須把時間控制在最短,如果每天換爐21次,每次延長5分鐘,每天就會延長105分鐘,相當于一個熱風爐少燃燒了105分鐘,即損失了相同時間內燒爐所獲得熱量。 

                  3.2.4全風溫操作 

                  高爐主操在爐況順行的基礎上,保證全風溫使用,不允許長期開混風調節閥。現階段,強化主操精心化操作,勤于觀察風口變化,對爐況進行把握,做到早調微調,使用噴吹量對爐況進行調劑,由熱風工關閉混風大閘,不允許拿風溫進行調劑,保證了全風溫使用,使風溫使用水平整體提高。 

                  四、結束語 

                  通過以上各項措施,在2010年8月份以后平均熱風溫度達到了1180℃以上,在原來的基礎上提高了50℃。按提高100℃風溫,可降低焦比15kg/t,則降低焦比7kg/t,每月節約焦炭1720t/d*30d*7kg/t=361.2t,焦炭按2000元/t計算,則每月節約成本361.2t*2000元/t=72.24萬元。 

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