張旭

(首鋼水城鋼鐵集團有限公司煉鋼廠機動科，貴州 六盤水 553028)

1簡介

濺渣護爐是把轉(zhuǎn)爐煉鋼時所產(chǎn)生的爐渣經(jīng)調(diào)渣處理后，用高壓氮氣噴濺到爐襯上，彌補吹煉時鋼水對爐襯材料的侵蝕，減少轉(zhuǎn)爐補爐時間，降低耐火材料消耗，提高轉(zhuǎn)爐爐襯使用壽命，實現(xiàn)爐機匹配，達到產(chǎn)能最大化釋放，實現(xiàn)降低成本的目的。目前一煉鋼壓力小、流量低，造成濺渣時間長、濺渣效果差，轉(zhuǎn)爐熔池以上部位無法靠濺渣護爐，被迫利用人工貼補技術(shù)進行維護，嚴重制約了生產(chǎn)節(jié)奏的提高，增加耐火材料消耗，沒有很好地發(fā)揮濺渣護爐技術(shù)的作用。同時，增加了工人勞動強度和加劇了環(huán)境污染。

2濺渣護爐的可行性分析

2.1 技術(shù)可行性分析。山東萊鋼、杭鋼、福建三明鋼廠、廣西柳鋼等國內(nèi)鋼廠濺渣護爐工藝成熟，可通過對參數(shù)的比較進一步摸索和優(yōu)化，并且一煉鋼于2000年底采用濺渣護爐技術(shù)，在實踐中也摸索了一些經(jīng)驗，同時，可以參考新煉鋼濺渣護爐技術(shù)。因此，濺渣護爐技術(shù)是完全可行的成熟技術(shù)。

2.2 經(jīng)濟可行性分析。氮氣儲氣罐制造安裝所需資金約130萬元；儲氣罐總閥、切斷閥、電動80球閥、手動閥等閥門及計量儀表所需資金約萬元；土建資金約20萬元；管道安裝約40萬元；總費用共計270萬元。因該項目得到公司職能部門的大力支持已批準(zhǔn)立項，資金問題可以解決。

3濺渣護爐存在問題分析。為什么一煉鋼濺渣護爐壓力小、流量低？和國內(nèi)同類型企業(yè)先進水平相比差距如此大？現(xiàn)從轉(zhuǎn)爐開始分析查找原因：

第一，氧槍噴頭是否滿足濺渣護爐要求？

現(xiàn)在所用氧槍噴頭臨界直徑d*=Φ26.5mm，得出喉口斷面積 A*=πd*2/4=5.5155cm2，當(dāng)?shù)獨鉁箟毫0=1MPa，氮氣滯止溫度T0=288K時，氮氣質(zhì)量流量G=A*×m×P0/（T0）1/2，對于氮氣 m=0.0398，計算出 G=1.2676Kg/s，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氮氣密度為1.251Kg/m3，每小時氮量：Q=3×3600×G/1.251=10943nm3/h，通過上述計算現(xiàn)用氧槍噴頭完全滿足濺渣護爐要求。

第二，氧槍管道是否滿足濺渣護爐要求？

氧槍管道內(nèi)氮氣流速為：V=8000/[3600×（0.06/2）2×3.14×16]=49.15m/s，氮 氣 比 重 ：ρ=1.251Kg/m3，沿程阻力：μ=1.675×10-5（Kg/m.s），ν=μ/ρ =1.3389 ×10-5，Re=V ×d/ν=49.15 ×0.06 ×105/1.3389=220255＞2300，可得 λ=0.023，hl=λ(l/d)×(v2/2g)=661.45米（氮氣柱）=0.083Kg/cm3，經(jīng)過計算可以看出所產(chǎn)生的阻力很小，對氮氣流量影響不大。從實踐中也可得此結(jié)論，因為生產(chǎn)時氧氣是通過此管道進行輸送的，它完全可以滿足氧氣壓力及流量。

第三，氮氣總管道是否滿足濺渣護爐要求？

一煉鋼氮氣主管道通徑為Φ219×8管，從氧氣廠到轉(zhuǎn)爐大約有800m，所送氮氣壓力1.6MPa，我廠需要濺渣氮氣流量8000m3/h，低壓用氮設(shè)備提供氮氣流量為6000m3/h，經(jīng)過計算可以看出一座轉(zhuǎn)爐濺渣時壓力為0.8 MPa，經(jīng)過管損實際壓力為0.66 MPa，則氮氣流速為：V=14000/[3600×（0.203/2）2×3.14×（16-1.4）/（8-1.4）]=55.34 m/s，氮氣量：Q=V*（d/2）2×3.14≈6444.71m3/h，濺渣氮氣量：Q=8000×6444.71/14000=3682.69 m3/h，因此，主管道太長，管損大，是影響濺渣護爐的重要原因。

4濺渣護爐改造方案的研究。方案一：利用現(xiàn)有管道增加管道壓力達到滿足濺渣護爐要求的目的。按照此方案經(jīng)過計算需把壓力提高到4.122MPa才能滿足一煉鋼濺渣護爐的要求。這不僅現(xiàn)有管道承受不了此壓力，氧氣廠也無法提供如此高的壓力。此方案無法實施。

方案二：把現(xiàn)有氧氣廠氮氣儲氣罐移至一煉鋼南面小花園處，將氧氣廠至氮氣儲氣罐管道改為2.5MPa高壓管，使氮氣儲氣罐儲氣壓力為2.5MPa，儲氣罐出口管道改為φ273管，減壓為1.6MPa送一煉鋼進行濺渣護爐，此方案不僅滿足濺渣護爐的需要，同時可調(diào)節(jié)全水鋼氮氣使用量。此方案由于無法進行整體搬移固無法實現(xiàn)。

方案三：考慮資金問題，經(jīng)過多方比較，重新設(shè)計二座75m3的氮氣儲氣罐安裝至一煉鋼南面小花園處，將氧氣廠至氮氣儲氣罐管道改為2.5MPa高壓管，使氮氣儲氣罐儲氣壓力為2.5MPa，儲氣罐出口管道改為φ273管，減壓為1.6MPa送一煉鋼進行濺渣護爐。

5濺渣護爐方案的實施

根據(jù)以上論證，決定采用方案四進行實施。2008年8月：主要設(shè)備訂貨并制造加工；2008年12月至2009年2月：土建工程施工；2009年3月-4月，設(shè)備安裝和調(diào)試，全面投入運行。實施前一煉鋼濺渣護爐使用的氮氣工作壓力0.6MPa，流量 3000m3/h-4500m3/h；實施后一煉鋼濺渣護爐使用的氮氣工作壓力1.2MPa，流量8000m3/h以上，完全達到使用要求。

6效果對比

一煉鋼濺渣護爐上半年和上年成本指標(biāo)數(shù)據(jù)如下：

2008年在十一、十二月沒有生產(chǎn)的情況下,一煉鋼生產(chǎn)合格鋼959307噸，補爐料消耗4.32kg/t鋼，成本支出8.01元/t鋼，合計補7687268.4元；氮氣消耗0.032km3/t鋼,成本支出8.43元/t鋼，合計氮氣消耗30519km3，總成本支出8087535元。

2009年上半年在一月份沒有生產(chǎn)的情況下，一煉鋼生產(chǎn)合格鋼452746噸，補爐料消耗2.55kg/t鋼，成本支出4.72元/t鋼，合計補爐料消耗1152.88噸，總成本支出2138592.4元；氮氣消耗0.029km3/t鋼，成本支出7.80元/t鋼，合計氮氣消耗13326km3，總成本支出3531390元。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出一煉鋼濺渣護爐項目的實施，在氮氣消耗沒有增加的情況下，使補爐料消耗大大降低，可節(jié)約補爐料1.6kg/t鋼，按年產(chǎn)100萬噸鋼計算，可節(jié)約補爐料1600噸，按目前價格計算成本節(jié)約2968000元。項目總工程費270萬元，一年即可收回投資，經(jīng)濟效益非?？捎^。

綜上所述，一煉鋼濺渣護爐氮氣系統(tǒng)從今年4月改造完工后，投用至今取得明顯的效果，它不僅可降低工人勞動強度及環(huán)境污染，并帶來非常可觀經(jīng)濟效益。因此，一煉鋼濺渣護爐氮氣系統(tǒng)改造與實施是成功的、有效的。當(dāng)然目前還存在流量、壓力不穩(wěn)定的狀況，我們將在今后工作中給以解決，確保一煉鋼濺渣護爐達到最終效果。

[1]張玉明，郭鴻志.工程流體力學(xué)[Z].