尚根鳳

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

節(jié)能減排

焦炭預(yù)熱干燥技術(shù)的應(yīng)用

尚根鳳

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

針對外購焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定、水分波動大、影響高爐爐況順行等問題，通過增設(shè)熱風(fēng)爐煙氣主引風(fēng)機(jī)及焦倉排氣管軸流風(fēng)機(jī)，改造供配電系統(tǒng)，完善自動化控制系統(tǒng)等措施，實現(xiàn)了焦炭水分的持續(xù)穩(wěn)定，為高爐的生產(chǎn)順行與低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件，同時提高了熱風(fēng)爐廢氣綜合利用率，顯著提升了TRT發(fā)電量。

焦炭預(yù)熱；水分穩(wěn)定；廢氣；回收利用

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠5#、6#高爐日常生產(chǎn)所用焦炭有外購焦炭與自產(chǎn)焦炭，外購焦炭大部分儲存于露天原料場。由于外購焦質(zhì)量不穩(wěn)定、水分波動大等原因，影響高爐爐況的穩(wěn)定，導(dǎo)致鐵水質(zhì)量波動。尤其陰雨天氣焦炭水分過高時，焦粉黏附在焦塊上不易被篩除而帶入高爐，造成入爐粉末量升高，影響爐況順行；同時由于入爐焦炭水分的上升造成爐頂溫度下降，從而影響高爐干法除塵的運行及TRT發(fā)電量的提升。

5#、6#高爐熱風(fēng)爐產(chǎn)生的煙氣量為240 000～260 000 Nm3/h，其中噴煤回收利用廢氣量約50 000～60 000 Nm3/h，存在一定的煙氣富余量。熱風(fēng)爐煙道處的煙氣溫度180℃左右，到達(dá)焦炭倉底溫度按照150～160℃計算，可有效去除焦炭中的部分水分。為此，進(jìn)行熱風(fēng)爐廢氣預(yù)熱干燥焦炭改造。

2 焦炭預(yù)熱干燥技術(shù)實施

熱風(fēng)爐廢氣預(yù)熱干燥焦炭系統(tǒng)包括引風(fēng)機(jī)、配套管道及閥門、測溫?zé)犭娕肌⒔箓}、軸流風(fēng)機(jī)組成。引風(fēng)機(jī)為防爆高溫型風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)上游安裝引風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門、冷風(fēng)閥及廢氣溫度熱電偶。當(dāng)引風(fēng)機(jī)上游廢氣溫度大于防爆溫度時自動打開，降低廢氣回收溫度。引風(fēng)機(jī)下游安裝引風(fēng)機(jī)出口閥門及出口廢氣溫度熱電偶，廢氣直接通過引風(fēng)機(jī)通入焦倉底部與含水分的焦炭進(jìn)行熱交換，同時在每個焦倉上方安裝3根排氣管，每根排氣管安裝1臺防爆軸流風(fēng)機(jī)，低溫廢氣通過管道式軸流風(fēng)機(jī)排出。焦炭預(yù)熱干燥技術(shù)改造后工藝流程見圖1。

圖1 焦炭預(yù)熱干燥技術(shù)改造后工藝流程

2.1 設(shè)備選型設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有兩座高爐產(chǎn)生的廢氣量以及噴煤回收利用后剩余廢氣量，煙氣主引風(fēng)機(jī)選型為風(fēng)機(jī)風(fēng)量80 000 Nm3/h；由于2座熱風(fēng)爐共用1個煙囪，其中煙囪的高度為160 m，根據(jù)海拔高度與大氣壓的關(guān)系，煙囪的壓差約為1.77 kPa，同時考慮管道的沿程阻力及局部阻力損失，選定引風(fēng)機(jī)全壓8 kPa，風(fēng)機(jī)配用電機(jī)功率315 kW；確定引風(fēng)機(jī)介質(zhì)溫度方面，風(fēng)機(jī)介質(zhì)正常流通溫度按照不超過250℃考慮，但遇到熱風(fēng)爐空氣預(yù)熱器、煤氣預(yù)熱器發(fā)生故障或損壞情況時，其煙氣溫度可升至350℃，管道最高流通溫度可達(dá)到350℃，因此需在管道進(jìn)口安裝熱電偶檢測溫度，并在風(fēng)機(jī)進(jìn)口管安裝DN400冷風(fēng)閥，可確保風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度不超過250℃，選擇風(fēng)機(jī)介質(zhì)溫度在200～350℃范圍；考慮廢氣中存在未充分燃燒的CO問題，風(fēng)機(jī)選擇防爆型，設(shè)計防爆型軸流風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量≥引風(fēng)機(jī)風(fēng)量。引風(fēng)機(jī)與電機(jī)為聯(lián)軸器連接方式，冷卻水從現(xiàn)有主控樓工業(yè)水管網(wǎng)中引出，冷卻后排入高爐渣溝。每座高爐每天用焦炭約1 300 t，其中含水量約7%，焦炭蒸發(fā)出來的水分，被軸流風(fēng)機(jī)以蒸汽的形式排入大氣。

熱風(fēng)廢氣經(jīng)焦倉給焦炭預(yù)熱后的溫度達(dá)40℃左右，煙氣在焦倉上方的壓力值理論設(shè)計接近大氣壓力。進(jìn)入每個焦倉的煙氣量約為40 000 Nm3/h，考慮焦倉上方因進(jìn)料無法密封，需在每個焦倉上方安裝排煙氣管道，排氣管內(nèi)安裝防爆型管道式軸流風(fēng)機(jī)（流量25 000 Nm3/h）將煙氣抽出，可保證焦炭上料小車皮帶處為負(fù)壓，減少含CO煙氣的排出概率。為確保現(xiàn)場安全，防止煤氣中毒事件發(fā)生，在焦倉上方安裝固定式煤氣報警儀。

2.2 設(shè)備及外部管線布置

2.2.1 設(shè)備安裝

5#高爐煙氣的主引風(fēng)機(jī)安裝在焦倉東礦槽側(cè)，6#高爐煙氣的主引風(fēng)機(jī)安裝在焦倉西礦槽側(cè)，在每個焦倉排煙氣管道安裝管道式軸流風(fēng)機(jī)，并利用現(xiàn)有二層屋面進(jìn)行加固處理。

2.2.2 管線布置

廢煙氣主管道為2根DN1400的焊管，管道上安裝電動切斷蝶閥與熱電偶。兩根管道利用高爐現(xiàn)有冷風(fēng)管道支架及新建管廊支架平行穿越火車道，在高爐主控樓西側(cè)分東西兩路分別引入礦槽，經(jīng)新安裝主引風(fēng)機(jī)變徑為DN900的管道，然后至焦倉處分為兩根DN500的管道，每個焦倉底部增設(shè)環(huán)管經(jīng)4個DN250的管道垂直于焦倉底部側(cè)面進(jìn)入，并在管道前端焊接鋼筋過濾網(wǎng)，以防止焦炭進(jìn)入預(yù)熱管道。每個焦倉上部安裝3根DN900的管道通過軸流風(fēng)機(jī)將煙氣引出，管道每間隔80 m安裝1個波紋補(bǔ)償器，每個焦倉側(cè)面保證2面開4個DN250的圓孔，可有效增加焦倉受熱面積及受熱均勻性。廢煙氣管道外部實施保溫，保溫材料選用巖棉板，保溫厚度為105 mm，外用鍍鋅鐵皮做保護(hù)層。

2.2.3 管道支架與基礎(chǔ)設(shè)置

安裝DN1400的煙氣回收主管道長330 m，增設(shè)支架55個；管徑DN900焊管80 m，設(shè)支架10個；主控樓東側(cè)穿越火車道處設(shè)置管廊長30 m，支架高度3.5 m，支架平面尺寸1.6 m。利用礦槽現(xiàn)有立柱減少部分支架費用，管道支架采用鋼支架，基礎(chǔ)為C20鋼筋砼獨立基礎(chǔ)；高溫?zé)煔庵饕L(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為C20鋼筋混凝土基礎(chǔ)。

2.3 改造供配電系統(tǒng)

2.3.1 新增用電負(fù)荷

主要包括煙氣引風(fēng)機(jī)、管道式軸流風(fēng)機(jī)及電動閥門裝置等用電負(fù)荷。煙氣引風(fēng)電機(jī)選用YKS450S4-4型，315 kW，1 000 V，2臺；管道式軸流風(fēng)機(jī)選用25 000 Nm3/h，380 V，4臺；配套電動裝置380 V，4 kW，6臺。

2.3.2 新增用電電源

從高爐主控樓低配室引出至電纜通廊向北20 m，再分別向西、向東敷設(shè)電纜橋架至5#、6#高爐槽上新配電室。

引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)及電動閥門裝置的電源均按照就近原則，新增電氣控制柜安裝在高爐槽上新配電室，電氣柜控制方式采用機(jī)旁和PLC自動控制相結(jié)合，日常運行以機(jī)旁操作為主；引風(fēng)機(jī)采用變頻操作，變頻器選用施奈德ATV系列，現(xiàn)場安裝機(jī)旁操作箱并做好防雨措施，同時增加部分現(xiàn)場點檢維護(hù)照明與檢修電源。

2.4 完善自動化控制系統(tǒng)

引入PLC控制系統(tǒng)的主要運行數(shù)據(jù)信號有：4支K型熱電偶，2個壓力，2個流量，2個電動球閥，2個執(zhí)行器；信號合計熱電偶輸入信號4個，模擬量4～20 mA輸入信號6個，模擬量4～20 mA輸出信號2個，數(shù)字量輸入信號8個，數(shù)字量輸出信號8個。

引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝溫度傳感器，出口安裝壓力、流量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等儀控監(jiān)測裝置，現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)信號引入配電室PLC控制柜，確保設(shè)備運行數(shù)據(jù)的適時準(zhǔn)確傳輸，方便崗位及維修人員及時掌握設(shè)備運行動態(tài)，做好設(shè)備檢查維護(hù)工作。

3日常運行操作

熱風(fēng)爐廢氣預(yù)熱干燥焦炭系統(tǒng)與原預(yù)熱助燃空氣系統(tǒng)、干燥煤粉系統(tǒng)串聯(lián)回收利用；廢氣預(yù)熱干燥焦炭系統(tǒng)和原廢氣干燥煤粉系統(tǒng)并聯(lián)回收利用。高爐熱風(fēng)爐廢氣經(jīng)過廢氣回收主管道進(jìn)入高爐空氣預(yù)熱器，廢氣溫度由300℃降至200℃，實現(xiàn)廢氣的一級回收利用；在廢氣煙道上游接出兩根廢氣回收分支管道，一根廢氣支管道將上游管道熱交換后的廢氣，經(jīng)過焦炭預(yù)熱引風(fēng)機(jī)及其進(jìn)出口閥進(jìn)入高爐焦倉底部，在焦倉內(nèi)與焦炭實現(xiàn)熱交換；另一根廢氣支管道通過原干燥煤粉引風(fēng)機(jī)加壓與煙氣爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?，通過煙氣鼓風(fēng)機(jī)鼓入噴煤中速磨實現(xiàn)熱交換，實現(xiàn)廢氣的充分回收利用。

4 結(jié)語

焦炭預(yù)熱干燥技術(shù)應(yīng)用后，使入爐焦炭溫度經(jīng)廢氣加熱后上升約30℃，高爐回收熱量明顯增加，外購焦炭水分可去除3%～7%，為高爐爐況穩(wěn)定與低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件，每年余熱回收效益近50萬元。同時，焦炭水分的降低使高爐料溫升高，提高了爐頂煤氣溫度，為TRT發(fā)電量提升創(chuàng)造了條件；爐頂頂溫的提高也減少了TRT系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象，減少了檢修作業(yè)次數(shù)，2座高爐年增加發(fā)電效益約270萬元。

該項技術(shù)已獲國家實用新型專利，專利號：201320014254.X。

Research and Application of Coke Preheating Drying Technology for BF

SHANG Genfeng
（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104，China）

The unstable and moisture fluctuations metallurgical coke quality of the blast furnace may affect the good situation of blast furnace and other issues.By installation of main fan for hot air stove flue gas and axial flow fan for coke bin exhaust pipe, transforming the power supply and distribution system,improving the automation control system and taking other measures,sustained stability of coke moisture can be achieved,which created the favorable conditions for the blast furnace production smoothly and low silicon smelting,and improved the comprehensive residual heat utilization rate for blast furnace,and also significantly improved the TRT generating capacity.

coke preheating;water stability;waste;recycling

TF053

B

1004-4620（2015）02-0041-02

信息園地

2014-12-22

尚根鳳，女，1978年生，1997年畢業(yè)于山東科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠工程師，從事機(jī)械工程及自動化工作。