王 楊，晁 霞，高 靜，劉燕霞，戚翠芬，付菁媛，張華英，楊 穎

（1河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊050000；2濟(jì)源鋼鐵公司，河南 濟(jì)源454650；3巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 庫(kù)爾勒市841000）

1 前 言

煉鋼用高溫容器（鋼包、中間包）的烘烤質(zhì)量，不僅決定了耐材的使用壽命，更重要的是其對(duì)出鋼溫度、能源消耗，甚至產(chǎn)品質(zhì)量的影響。傳統(tǒng)烘烤器采用輕柴油、焦?fàn)t煤氣作為燃料，其燃燒排放煙氣的溫度高達(dá)800℃，并且直接向大氣排放，不但能耗高，而且造成空氣污染以及環(huán)境熱污染，直接危害員工身體健康。某煉鋼廠在線鋼包和中包烘烤裝置共計(jì)15臺(tái)，均采用傳統(tǒng)套筒式烘烤器，燃燒介質(zhì)為高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣。隨著國(guó)家對(duì)企業(yè)節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，煉鋼快節(jié)奏的生產(chǎn)組織模式，以及鋼種品種結(jié)構(gòu)的增多，傳統(tǒng)的烘烤器由于其燃燒利用率低［1-4］，已經(jīng)無(wú)法將煉鋼用耐材烘烤到工藝要求的溫度。如何在保證煤氣發(fā)電站和加熱爐等工序煤氣正常消耗量的情況下，提高燃燒利用率，達(dá)到烘烤效果，成為目前急需解決的問(wèn)題，為此某煉鋼廠合作引進(jìn)了新型蓄熱式烘烤技術(shù)和烘烤裝置。

2 蓄熱式烘烤器應(yīng)用

2.1 新型蓄熱式烘烤器的原理

新型蓄熱式烘烤器原理如圖1所示。當(dāng)燃燒裝置1處于燃燒狀態(tài)時(shí)，被加熱介質(zhì)（助燃空氣、煤氣）通過(guò)換向閥進(jìn)入蓄熱室，高溫蓄熱體把介質(zhì)預(yù)熱到比爐溫低100～150℃的高溫，通過(guò)空煤氣燒嘴（或火道）進(jìn)入爐內(nèi)，進(jìn)行彌散混合燃燒。而另一個(gè)配對(duì)的燃燒裝置2則處于蓄熱狀態(tài)，高溫?zé)煔饬魅胄顭崾遥瑢⑿顭狍w加熱，煙氣溫度降到250～150℃后流過(guò)換向閥經(jīng)排煙機(jī)排出。煤氣、空氣預(yù)熱各設(shè)置1臺(tái)排煙機(jī)，只預(yù)熱空氣設(shè)置1臺(tái)排煙機(jī)。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，換向閥換向如此反復(fù)交替工作，使被加熱介質(zhì)加熱到較高溫度，進(jìn)入爐膛，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)物料的加熱。

圖1 新型蓄熱式烘烤器原理圖

2.2 蓄熱式烘烤器組成

蓄熱式燃燒系統(tǒng)由蓄熱式燒嘴、供風(fēng)助燃系統(tǒng)、換向閥及自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。該燃燒裝置由兩個(gè)蓄熱式燒嘴組成，互相交替工作，即1#燒嘴燃燒時(shí)，2#燒嘴組織排煙，產(chǎn)生的熱煙氣流經(jīng)2#燒嘴的蓄熱體排出，煙氣在經(jīng)過(guò)蓄熱體時(shí)，產(chǎn)生熱交換，使蓄熱體溫度上升，煙氣溫度下降［5-10］。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（一般為20～30 s），換向閥換向，2#燒嘴燃燒，1#燒嘴組織排煙，2#燒嘴所需的助燃空氣流經(jīng)蓄熱體時(shí)，產(chǎn)生熱交換，溫度升高，蓄熱體溫度下降，燃燒產(chǎn)生的熱煙氣經(jīng)由1#燒嘴裝置的蓄熱體排出，加熱1#燒嘴的蓄熱體，煙氣溫度下降。在此燃燒過(guò)程中，高溫空氣與燃料邊混合邊燃燒，混合過(guò)程中大量爐內(nèi)煙氣參與進(jìn)行，使氧氣和燃料濃度降低［11-12］，低濃度高溫反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)低NOx生成。因此，燃料得到充分燃燒，煙氣排放有害成分濃度大大降低，排放煙氣溫度下降至140～180℃，這正是傳統(tǒng)燃燒技術(shù)所不能解決的。由于蓄熱體的阻力損失比較大，自然排煙的難度較大，煙氣的排出須依靠引風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力。如此周而復(fù)始，交替運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程采用自動(dòng)控制。

2.3 與傳統(tǒng)烘烤器比較的優(yōu)點(diǎn)

1）煤氣耗量顯著降低。新包煤氣耗量由原來(lái)的5 750 m3減少到3 865 m3，每個(gè)鋼包節(jié)約煤氣1 885 m3，節(jié)能率為32.7%。

2）鋼包烘烤時(shí)間明顯縮短。新包烘烤時(shí)間由原來(lái)的62 h縮短到48 h。鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間的縮短，將使煉鋼生產(chǎn)更加有序。

3）鋼包烘烤效果明顯改善，裂紋等缺陷顯著減少。

4）排煙溫度的降低，一定程度上改善了車間的環(huán)境，有利于工人的身心健康，客觀上促進(jìn)了勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。

5）與改造前相比，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著提高，如表1所示。

表1 改造前后主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比數(shù)據(jù)

2.4 效益分析

直接效益。煤氣耗量顯著降低：現(xiàn)蓄熱式鋼包烘烤器烘烤1新包需焦?fàn)t煤氣量約為3 865 m3，常規(guī)鋼包烘烤器烘烤1新包煤氣消耗量為5 750 m3，每個(gè)鋼包節(jié)約煤氣1 885 m3。每月烘烤新包按15個(gè)計(jì)算，則每年可節(jié)約煤氣339 300 m3。

間接效益。1）鋼包烘烤時(shí)間明顯縮短。新包烘烤時(shí)間由原來(lái)的62 h縮短到48 h，若壓力穩(wěn)定的話，可進(jìn)一步縮短為37 h，鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)一步縮短。2）鋼包烘烤效果明顯改善。由于烘烤溫度高且均勻，使鋼包內(nèi)襯使用壽命延長(zhǎng)，若考慮為彌補(bǔ)由于傳統(tǒng)鋼包烘烤溫度不夠高而提高鋼水出爐溫度所造成的電能消耗等因素，則投資回收期將更短，經(jīng)濟(jì)效益將更加可觀。

3 結(jié)語(yǔ)

某煉鋼廠鋼包烘烤器通過(guò)蓄熱式節(jié)能技術(shù)改造，經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前設(shè)備運(yùn)行安全可靠，生產(chǎn)正常穩(wěn)定。實(shí)踐證明：蓄熱式鋼包烘烤器的應(yīng)用是成功的，蓄熱式鋼包烘烤器具有投資少、見(jiàn)效快、安全穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，具有廣泛的推廣價(jià)值。