易 勇（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司,南京 210000）

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不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節(jié)能效果探究

易 勇
（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司,南京 210000）

摘 要：鋼包烘烤裝置是煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備之一，鋼包烘烤裝置的特性對(duì)于煉鋼中出鋼的溫度以及爐子的使用壽命的長(zhǎng)短有著直接的影響，不僅如此對(duì)于生產(chǎn)效率也有著非常大的影響力。在不同種類的煤氣下的鋼包烘烤器有不同的節(jié)能效果，其節(jié)能率與煤氣的熱值成反比，隨著煤氣的熱值的增加其節(jié)能效率是不斷降低的，通過(guò)對(duì)不同種類的煤氣熱值的分析，有利于提高鋼包烘烤裝置的節(jié)能率。

關(guān)鍵詞：煤氣；鋼包烘烤器；節(jié)能效果

0 引言

隨著競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，煉鋼企業(yè)生產(chǎn)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別是對(duì)以連鑄為中心的生產(chǎn)模式有了更高的要求，主要體現(xiàn)在對(duì)鋼水的溫度的要求變得更高了，特別是對(duì)于出鋼時(shí)的溫度，為了降低出鋼時(shí)鋼水的溫度可以對(duì)鋼包進(jìn)行烘烤，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗的目標(biāo)，有利于穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 蓄熱式鋼包烘烤的優(yōu)點(diǎn)

蓄熱式鋼包烘烤器相對(duì)于傳統(tǒng)的非蓄熱方式來(lái)說(shuō)有著很多的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出了特有的優(yōu)越性。①當(dāng)燃燒的空氣通過(guò)預(yù)熱達(dá)到了800到1000℃的時(shí)候，會(huì)極大地提高燃燒的溫度，燃燒溫度的提高與烘烤時(shí)間有直接的關(guān)系，可以減少烘烤的時(shí)間，節(jié)省所使用的煤氣量，從而提高了能源的利用效率。②蓄熱式鋼包烘烤器有很廣的火焰燃燒范圍，可以進(jìn)行無(wú)焰燃燒。

2 不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節(jié)能效果分析

通過(guò)對(duì)天然氣、焦?fàn)t煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG下的蓄熱式鋼包烘烤器的研究，分析不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節(jié)能的效果。

2.1 計(jì)算方法

（1）煤氣熱值。煤氣熱值的計(jì)算公式為：

Qd是煤氣低發(fā)熱值，KJ/m3。由于轉(zhuǎn)爐煤氣含有極少的CmHn，因此在不影響結(jié)果的前提下將其按照CH4計(jì)算。

通過(guò)計(jì)算可以得出這六種典型煤氣的熱值，

（2）燃燒空氣需要量。在煤氣中各成分含量以及燃燒反應(yīng)式的基礎(chǔ)上得到了燃燒理論空氣需要量的公式：

Lo是燃燒中所需要的理論上的空氣量，m3/m3。

（3）燃燒煙氣量。假設(shè)在整個(gè)過(guò)程中，煤氣可以完全的燃燒，并且在此基礎(chǔ)上假設(shè)空氣過(guò)剩系數(shù)a是1，并且空氣中沒(méi)有很多水蒸氣，且沒(méi)有達(dá)到最低。在煤氣燃燒的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生以CO2、N2以及H2O等成分為主的煙氣，不同的煤氣產(chǎn)生的煙氣量也是不同的，六種典型的煤氣的煙氣量從高到低依次為天然氣、焦?fàn)t煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG。

2.2 節(jié)能分析

Qgb=Qd-V1·c1·t-V2·c2·t-V3·c3·t，QGB指的是煤氣向鋼包傳遞的熱量，Qd指的是煤氣低發(fā)熱量，V1、V2、V3指的是燃燒產(chǎn)物中的CO2、H2O、N2的體積；C1、C2、C3是CO2、H2O以及N2的比熱容，t是溫度。

鋼包烘烤器直接排出來(lái)的煙氣的溫度假設(shè)為1000℃，并忽略其中通過(guò)包蓋以及包沿縫隙、輻射造成的熱損失，在非蓄熱烘烤設(shè)備中，不同的煤氣種類有不同的煤氣燃燒后的熱量接收量，從高到低依次為天然氣（19804.44）、焦?fàn)t煤氣COG（10695.35）、LDG-COG混合煤氣（7566.62）、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG（4437.89）、BFG-LDG混合煤氣（2590.51）、高爐煤氣BFG（743/13）。

200℃是對(duì)烘烤器排出的煙氣的溫度假設(shè)，并忽略其中通過(guò)包蓋以及包沿縫隙、輻射造成的熱損失，在蓄熱式烘烤器中，不同的煤氣種類有不同的接收的煤氣燃燒后的熱量，由高到低依次為天然氣（33032.69）、焦?fàn)t煤氣COG（17302.81）、LDG-COG混合煤氣（12428.42）、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG（7554.03）、BFG-LDG混合煤氣（5156.73）、高爐煤氣BFG（2759.44）。

在相同種類的煤氣的前提下，以及傳遞相同熱量所需要的煤氣量的基礎(chǔ)上，蓄熱式烘烤器是比非蓄熱式的烘烤器節(jié)約煤氣量的，相對(duì)比率的公式是：

Qfx指的是一單位體積的煤氣，通過(guò)燃燒給非蓄熱式烘烤器所能傳達(dá)的熱量，Qx則是單位體積煤氣向蓄熱式烘烤器傳遞的熱量。

在蓄熱式鋼包烘烤器中各種煤氣的節(jié)能率從高到低為高爐煤氣BFG （73.07%）、BFG-LDG混合煤氣（49.76%）、LDG-COG混合煤氣（41.25%）、天然氣（40.05%）、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG（39.12%）、焦?fàn)t煤氣COG（38.19%）。蓄熱式鋼包烘烤器中無(wú)論是哪種煤氣其節(jié)能率都在38%之上，焦?fàn)t煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG這五種煤氣類型的節(jié)能率與煤氣熱值成正比，熱值越高其產(chǎn)生的煙氣量也越多，因此烘烤鋼包的效果就越好。

2.3 理論燃燒溫度

在燃料理論燃燒溫度計(jì)算公式下得到每一種煤氣在理論上的燃燒溫度：

to是燃料的理論燃燒溫度，Qd是燃料的低發(fā)熱量，Q1是燃料的熱分解損失，Vo是單位理論上燃燒的生成的氣量，C1是燃料生成的氣的平均比熱容。Qf=12645f1V2+10803f2V2 （6）

f1以及f2是CO2以及H2O在高溫下的分解度。

根據(jù)計(jì)算可以得出，焦?fàn)t煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG這五種煤氣類型的理論燃燒溫度與其熱值成正比，隨著熱值的增加而增加，由高到低為焦?fàn)t煤氣COG2113.1℃、LDG-COG混合煤氣2047.3℃、天然氣2038.5℃、轉(zhuǎn)爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG的燃燒溫度均在1900℃以下。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼包烘烤裝置是煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備之一，對(duì)于煉鋼中出鋼的溫度以及爐子的使用壽命的長(zhǎng)短、生產(chǎn)效率也有著非常大的影響力。不同種類的煤氣下的鋼包烘烤器有不同的節(jié)能效果，通過(guò)對(duì)不同種類的煤氣熱值的分析，有利于提高鋼包烘烤裝置的節(jié)能率。通過(guò)鋼包烘烤技術(shù)的發(fā)展，鋼包烘烤器在現(xiàn)階段主要有傳統(tǒng)非蓄熱式，以及蓄熱式。

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.067