蓄热式燃烧技术在济钢150钢水罐烘烤器上的应用

蓄热式燃烧技术在济钢150钢水罐烘烤器上的应用

济南钢铁集团第三钢钢厂（以下简称济钢三钢）于2003年3月1日正式落成。设计使用150t容量的钢水罐,其工作层渣线部位砌镁碳质砖,非渣线部位砌铝镁碳砖。燃烧介质为焦炉煤气,烘烤时间32h。由于焦炉煤气成本费用高、能耗大,为节约能源,于2006年6月选用蓄热式燃烧烘烤技术烘烤钢水罐,取得了显著的效果。1钢包及其设计、制造技术济钢三炼钢钢包及其原烘烤技术参数如下。2蓄热燃烧技术的工作原理和特点2.1替切换成吸热和放热回收废气蓄热式燃烧技术是一种余热回收技术,它通过蓄热体交替切换成吸热和放热的工作状态来回收废气中的余热如平炉的蓄热室换向设备。(见图1)。此热能交换方式可达到降低废气热损失,提高烘烤器热能利用效率的效果。2.2燃烧方式存在二次喷口普通烘烤方式,空气与煤气在喷嘴出口处混合,燃烧后火焰界面明显;蓄热式烘烤器改变了燃烧方式(如图2),在燃烧系统中,火焰根部的一次燃料流量可以为零,所有燃料可以从二次燃料喷口喷入。这种特殊的燃烧方式把钢水罐内衬耐火材料作为一个反应器,燃料和空气的氧化反应遍及整个钢水罐,没有通常的可见火焰和其特有的火焰高温区,整个罐内温度十分均匀。3蓄热加热系统的主要组成3.1多孔材料的阻燃整理蓄热式烘烤器主要由蓄热箱体,耐火内衬,燃料输送管路等构成。烘烤器的蓄热体是由薄壁多孔的蜂窝状陶瓷材料制成。利用陶瓷材料比金属热容量大、热膨胀率小和耐高温性能好等特点,吸收废气热量,再用来预热助燃气体。蓄热式烘烤器采用高频率切换阀,使高温废气和助燃空气在蜂窝状陶瓷蓄热体内交替通过,进行热交换,提高助燃温度,实现稳定燃烧。3.2空气单预热+空气蓄热烧圆选用HT-HXR400型单双预热组合型蓄热烧嘴。设计采用3个,其中2个蓄热式烧嘴,1个普通式烧嘴。在操作过程中,钢水罐温度低于600℃时,采用空气单预热形式,煤气蓄热烧嘴处于关闭状态,而普通烧嘴处于常开燃烧状态,只有空气换向而煤气不换向;当钢水罐温度升到600℃以上后,关闭普通煤气烧嘴,打开煤气蓄热烧嘴,使空气、煤气双预热,能保证钢水罐在最短的时间内达到所需要的温度。这既解决了双蓄热烧嘴初始阶段易灭火的问题,又最大限度减少煤气用量。3.3包盖包盖采用16mm厚度钢板焊接制成,内部铺设优质含锆高铝纤维棉,耐1500℃高温。3.4阀板及密封圈安装换向阀本体采用10mm厚的优质钢板焊接,箱体耐压0.1MPa。内部阀板、密封圈座、阀杆为不锈钢结构,光洁度8级;密封圈为专用的耐高温橡胶材料,使用寿命1a以上。系统换向或设备有异常时,快速切断阀在1s之内自动切断煤气。3.5主缸和支管的连接助燃空气由鼓风机供给;管上安有手动调节蝶阀器,调节风压和风量。采用卷扬机提升机构,包盖可翻转80°,便于吊运钢水罐操作。4钢水罐顶济钢三炼钢钢水罐烘烤采用立式烘烤器(如图3);主要由蓄热体、换向阀、鼓风机、引风机、钢水罐盖、管道等组成。济钢三炼钢蓄热式钢水罐烘烤器的设计技术参数如下:5烘烤效果及介质预热情况2006年6月济钢三炼钢使用第1台蓄热式烘烤器,于8月底全部更换完毕;为测定烘烤效果及介质预热情况,对不同类型烘烤器所烘烤钢水罐的外壳的升温情况进行了测定。测定时要求由专人负责、每小时测定1次、测定同一位置等。5.1蓄热式烘烤升温钢水罐工作层耐火材料渣线部位为镁碳砖,其它部位为铝镁碳砖,标准烘烤时间32h。从升温曲线分析(如图4),蓄热式烘烤升温明显。前期两者在同一时间段内升温差约150℃左右,16h后蓄热式烘烤器烘烤的钢水罐外壳达到最终的温度。30h后两条升温曲线趋于一致,即蓄热式烘烤器可缩短烘烤时间约16h,缩短时间50%。5.2蓄热式烘烤器8h的应用上线钢水罐烘烤标准时间8h。两者外壳升温曲线如图5;烘烤3h后,升温速度差100℃/h以上。4h后蓄热式烘烤器的钢水罐外壳温度达到200℃,具备了使用条件;而普通烘烤器8h才达到要求,外壳温度仅为201℃。即蓄热式烘烤器4h就能达到普通烘烤器8h的烘烤效果,缩短烘烤时间50%。若钢水罐周转紧张时,蓄热式烘烤器可快速升温使钢水罐达到使用条件。5.3烘烤中、后期高普通烘烤器废气排放温度与钢水罐升温相一致,烘烤中、后期高达1000℃左右。而蓄热式废气排放温度在整个烘烤过程中波动在70～90℃,见图6。5.4主室内的加热温度介质预热温度如图7所示,10h后达到1000℃以上。最高预热温度为1092℃。5.5不同蓄热式烘烤器煤气消耗情况对比对两种烘烤器所排放废气的CO含量进行了现场测定,普通式与蓄热式烘烤器排放CO废气体积分数平均分别是80.6×10-6、22.9×10-6。蓄热式烘烤器降低了57.7×10-6。更换烘烤器前后煤气消耗情况如表1。普通式与蓄热式烘烤器煤气消耗分别为8.44m3/t、6.51m3/t。蓄热式烘烤器可节约能源22.9%。6蓄热式燃烧技术(1)采用蓄热式燃烧技术,钢水罐烘烤装置的废气排放温度由1000℃降到90℃以下,节约能源22.9%。(2)蓄热式燃烧技术