高炉沼气蓄热式烘烤装置的设计

高炉沼气蓄热式烘烤装置的设计

1铁水包烘烤器2005年，邵钢铁厂利用高效蓄热炉（2500m3）对100吨铁水包进行了加热。现在，该设备运行正常、安全可靠，取得了良好的社会效益和经济效益。2供热点布置该烘烤装置以高炉煤气为燃料,采用蓄热式燃烧技术,对助燃空气进行单预热,使助燃空气预热温度达900°C以上,而排烟温度降到150°C以下。供热点布置为:在铁水包盖上设置一对蓄热式烧嘴,煤气与助燃空气分别供人铁水包内,两侧烧嘴交替供热,以保证包内温度的均匀性。烧嘴的额定供热能力为高炉煤气300m3/h。为保证安全,在蓄热烧嘴间安装一个点火烧嘴,点火烧嘴为常明火且具有火焰监测及自动点火功能。3立式离线高炉煤气蓄热式烘烤器韶钢炼铁厂新修包间100吨铁水包烘烤设计采用立式(离线)高炉煤气蓄热式烘烤器,该烘烤器由烧嘴、供风系统、煤气系统、排烟系统和控制系统等组成。蓄热式烘烤器系统图如图1所示。3.1烟血碳的燃烧作用烧嘴采用蓄热式高效节能燃烧器,在一个烤包器中有两套,分别起排烟和组织燃烧的作用。蓄热体采用蜂窝状陶瓷蓄热体,该蓄热体具有自清洗防尘防结渣,蓄热效率高达85~95%,正常寿命1年以上。3.2飞烟系统排烟系统由空气四通阀、排烟管和高温引风机构成,引风机风量为2750m3/h,全压为1451Pa,耐温为250℃。3.3煤气总管接至烘包器燃烧所需煤气由车间煤气管道系统供给。由煤气总管接至烘包器,由换向系统控制,周期性变换进入铁水包内。煤气管道设有煤气切断阀,可用于事故状态时切断煤气。3.4烟气换向系统燃烧所需的助燃空气由助燃风机供给,出鼓风机的空气经管道接至换向阀空气入口,出换向阀的空气经蓄热室预热后进入铁水包内助燃。换向系统采用一个二位四通阀,共四个气体接口,分别与空气管道、蓄热室、引风机相接。换向阀采用气动换向,动作时间0.4秒,煤气切换采用一个两位三通阀控制煤气换向。风机型号9-195A,风量:1932m3/h,风压:5768Pa。3.5烘烤温度控制系统设备的各种动作全部采用PLC可编程控制器进行程序控制,确保设备运行更加稳定、可靠,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。采用先进的微电脑程序控制的温控仪,对烘烤温度实现了全自动控制,既可对温度实行定点控制,也可按升温曲线进行程序控制,便于设定烘烤温度曲线。同时,系统提供远传输出信号,可以进行异地控制。本装置的电气仪表控制采用目前国际普遍使用的高性能工业可编程控制器PLC(西门子S7-200系列)进行程序控制,由热电偶、膜盒压力表、电离式火焰监测器等监测系统监测输送控制信号,由具有PID(比例、积分、微分)控制功能的温控仪、电动执行器等完成机械、动力、升温、保温、报警全过程操作程序控制。3.5.1燃气压力检测及显示(1)钢包烘烤温度控制、显示;(2)废气温度检测、显示、参与强制换向;(3)燃气压力检测、显示;(4)燃气压力低报警、指示及快速切断燃气;(5)换向阀换向到位指示及不到位报警;(6)鼓风、引风机停运、燃气快速切断阀联锁功能;(7)包盖开启(升/降)控制。3.5.2燃气压力正常测定当系统确定接到“打开切断阀”和“启动系统”指令后进入运行准备状态,当确认点火工作正常并选定控温曲线后,系统按设定温度曲线开始自动控温。在运行过程中,若出现空气压力或燃气压力低于设定值,系统将自动切断燃气发出报警信号,从而保证烘烤器的安全运行。等空、燃气压力恢复正常后由人工解锁。空、燃气换向阀控制由PLC按给定时间间隔同步切换,并且任一行程开关在阀动作5~6秒后仍无到位信号均有报警信号输出与显示,同时停止整个系统,待故障排除后才能投入工作。3.5.3下五机制的保护功能设备设有煤气泄漏报警装置、煤气低压报警、温度检测显示及漏电保护等安全保护措施,控制系统确保能完成以下五种保护功能:(1)煤气压力低于设定值和高于设定值时(量程:0~20kPa可调);(2)空气压力超过设定值时;(3)鼓风电机过流时;(4)卷扬电机过流时;(5)火焰检测器未检测到火焰时;以上情况发生,要向PLC送入一个信号,并在PLC控制下迅速关闭煤气电磁阀,延时后关闭鼓风机。3.6最佳配合的确定包盖采用钢结构内衬耐火材质,耐火材质采用轻质浇注料整体浇注,两个烧嘴在包盖上的开口位置和燃烧中的火焰长度、刚度控制,保证铁水包的均匀烘烤和两个蓄热式烧嘴的最佳配合。4烧前与蓄热体成对蓄热式烘烤器燃烧系统主要由2个烧嘴、2个蓄热体、气体切换阀和相关的控制系统组成,如下图(图1)所示:烧嘴与蓄热体成对出现,在一个烧嘴的助燃空气通过蓄热体被预热后燃烧时,另一个烧嘴充当排烟的角色,在排烟的同时加热蓄热体,当这个蓄热体被充分加热后,切换系统动作使系统反向运行。这样就完成一个换向周期。如此循环往复,实现提高燃烧温度和节约能源的目的。5烘焙器技术性能参数烘烤装置技术性能参数如表1所示。6焦炉炉煤气调湿风选系统的优点蓄热式高炉煤气烘烤器自投用后,设备运转稳定,烘烤质量好,铁水包使用寿命长,降低环境污染,为高炉高产提供了有力的用包保障。新修铁水包的烤包时间一般为3天,包的使用炉次平均达到1000次以上。总结运行情况,该系统具有以下特点:(1)设备运行稳定可靠;(2)可以实现较快的升温速度,前期升温速度较快,约4小时烧嘴温度即可升到650℃,最高温度达900℃以上;(3)可以实现手动、自动操作方式下的设定值保温,还能够实现按烘烤曲线自动烘烤,操作简便;(4)大大缩短烤包时间,三天完全可以烤好一个新砌湿包,采用蓄热式燃烧技术,提高了包内温度的均匀度,使包衬温度更均匀,消除了局部高温点,提高了烘烤质量,可以使包衬的寿命提高。保证了后续生产水平的不断提高对铁水包质量和周转数量的要求;(5)采用混合煤气作为常明引火源,很好地解决了单独使用高炉煤气烤包的安全问题;(6)用高炉煤气作燃料烤包,经济可靠,环境污染小。一般烤包器使用燃料为焦炉煤气或高、焦炉煤气混合气,燃料燃点低,发热值高,容易燃烧,而单独高炉煤气燃点高、发热值低,单独燃烧稳定性、安全性差,该烘烤器采用蓄热式燃烧技术解决了高炉煤气单独使用可能存在的问题,实现了使用高炉煤气烘烤铁水包。蓄热式烘烤器充分利用了废气余热,减少了燃料的耗用量;其次,由于燃料的价格差别可降低成本58%~88%(焦炉煤气0.61元/m3,混合煤气0.17元/m3,高炉煤气0.07元/m3)。另外,由于组织燃烧的方式完全改变,燃烧通常发生在低氧或贫氧状态下,大大降低了CO和NOx等有害气体的排放,具有一定的环保效益。7经济