莱钢2#1 080 m3高炉热风炉动力系统优化改造

蒋彦刚

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

节能减排

莱钢2#1 080 m3高炉热风炉动力系统优化改造

蒋彦刚

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

山钢股份莱芜分公司炼铁厂2#1 080 m3高炉热风炉采取提高热风炉预热器换热效率、优化改造热风炉助燃风、废气回收系统、应用局部加压技术、改造热风炉助燃风机等措施，使高炉动力系统与当前的高炉炉容进一步匹配，平均风温由983.67℃上升至1 007.33℃，燃料比由545.07 kg/t下降至539.45 kg/t，高炉年节约动力成本1 000余万元。

高炉；热风炉；动力系统；助燃风机；高炉煤气

1 前言

高炉热风炉风温的高低直接影响着高炉的生产效率以及吨铁成本，主要取决于炉型结构、烧炉操作以及配套动力系统的匹配，高入炉风温是降低焦比、提高产量的有效措施［1］。山钢股份莱芜分公司炼铁厂拥有6座1 080 m3高炉，其中1#、3#～6#高炉为顶燃式热风炉，2#高炉为内燃式热风炉。2#高炉是在原750 m3高炉的基础上扩容的，由于受现场施工条件以及大修成本影响，热风炉依旧使用原内燃式热风炉，并对其燃烧室和蓄热室的砖墙进行了重新砌筑。2#高炉大修后1 a内高炉运行还比较经济，但随着高炉冶炼强度的提高，内燃式热风炉入炉风温明显比同类型高炉低。高炉煤气系统压力时常低于工作压力，热风炉废气回收效率低、动力管网不匹配等原因导致高炉入炉风温比同类型高炉入炉风温低100℃左右，造成高炉燃料消耗比同类型高炉高，不利于高炉的经济运行。在不具备热风炉改型大修的情况下，迫切需要对高炉动力系统进行改造，以提升高炉入炉风温，降低高炉燃料消耗。

2 存在问题

2.1 换热面积小

2#1 080 m3高炉使用内燃式热风炉，其燃烧室和蓄热室在同一壳体内，用耐火材料砌筑成的隔墙将其分开。这种热风炉存在一定技术缺陷，隔墙两侧温差不仅大，还是变化的，特别是在燃烧末期和送风末期，温差达到400℃以上（最高可达700℃），在温差的破坏作用下，隔墙首先发生破损并掉砖，进而发生“短路”以至烧穿［2］。内燃式热风炉比顶燃式热风炉蓄热面积小，导致高炉入炉风温低，但目前不具备对高炉热风炉系统进行改型换代的条件。

2.2 换热效率低

热风炉助燃空气预热器主要利用热管原理［3］，对废气的余热通过热交换的方式实现回收利用。通过对现场1#～6#高炉预热器参数进行对比分析发现，1#、3#～6#高炉的冷风通过预热器预热后可由常温升高到170℃以上，而2#高炉可仅升高到90℃左右，2#高炉助燃风预热器换热效率较低。

2.3 高炉助燃风、废气回收系统局部缩径

目前热风炉的3个空气调节阀内径分别为600、700、750 mm，阀门两侧通过3个大小不同的径变管与助燃风主管道DN900 mm连接，造成管道系统阻力增大，影响助燃风空气量，无法满足高炉煤气压力不足时，通过配烧焦炉煤气提高废气温度的要求。热风炉废气回收系统存在局部开路问题，无法实现废气的100%回收利用，影响助燃风风温。

2.4 压力波动较大

2#1 080 m3高炉高炉煤气管道位于系统煤气管道的末端，煤气压力波动较大，正常情况下煤气压力在4～6 kPa范围内波动，有时甚至低于4 kPa；在冬季采暖使用煤气以及高炉集中停炉检修的情况下，系统管网煤气压力更低，无法满足高炉正常生产煤气压力需要。正常煤气压力情况下，送风前期风温最高1 040℃，送风末期930℃；煤气压力低（＜4 kPa）时，送风前期风温只能达到1 020℃，送风末期在900℃左右，且热风温度在送风40 min后下降90℃以上，风温稳定性差。高炉煤气压力波动大，严重影响高炉经济运行。

3 热风炉改造

3.1 提高热风炉预热器换热效率

通过对全厂热管换热器设计工艺参数以及现场工艺参数的比较分析发现，各高炉助燃空气的温度普遍比设计温度下降20～30℃，热管换热器的效率下降，直接影响高炉的入炉风温，在不同程度上增加了燃料消耗。利用高炉检修的机会，对各高炉热管换热器进行开盖检查，发现换热器管束表面结垢严重，管束表面翅片已被粉尘全部覆盖，严重减小了换热器的换热面积，降低预热器的换热效率。通过对换热器材质、耐压情况进行系统分析，对换热器管束进行物理清洗。管束清洗后，提高了换热器的换热效率，助燃空气温度平均升温35℃左右，高炉入炉风温提高2～5℃。

3.2 热风炉助燃风系统优化改造

目前热风炉的3个空气调节阀内径偏小与助燃风管道的管径不匹配，助燃风阀门通过3个大小不同的变径短管实现与助燃风主管道的连接，变径短管及阀门增加了助燃空气的阻力，影响助燃风风量。利用高炉检修机会对助燃空气调节阀全部更换为DN900 mm管道，取消变径管，有效降低管道局部阻力损耗，提高助燃风量及风压。

3.3 热风炉废气系统优化改造

2#1 080 m3高炉热风炉的烟气通过2条DN900 mm的管道与DN2 400 mm的烟气母管道连接，经预热器回收预热，实现废气的回收利用。考虑到预热器的在线检修问题，在预热器的两侧安装DN2 400 mm及DN1 800 mm旁通管路，现场检查发现DN2 400 mm阀门处于关闭状态。DN1 800 mm的阀门处于半开路状态，利用高炉检修机会进行封堵，实现热风炉废气100%通过预热器，有效提升助燃空气温度。

3.4 高炉煤气系统应用局部加压技术［4］

高炉煤气系统局部加压技术即在热风炉煤气管道上增设煤气加压机，将前端4～6 kPa煤气压力提升至8～10 kPa，满足烧炉要求。在2#高炉煤气管道的位置北侧，新加1台煤气加压机，其流量为90 km3/h，出口压力为8～10 kPa。煤气加压机的两侧通过电动蝶阀、眼镜阀实现原煤管道的并联连接；为保证煤气加压机故障时煤气能正常输送，在原煤气管道上安装电动蝶阀，原煤气管道系统和煤气加压系统可以相互切换，确保煤气系统安全稳定运行；同时利用此次煤气系统局部加压改造的机会，将热风炉煤气管道DN700 mm的蝶阀和眼镜阀全部改造为DN900 mm的眼镜阀和蝶阀，有效降低煤气系统阻力损失，提升了煤气系统压力。

3.5 热风炉助燃风机改造

煤气压力提升后，需要相应提高助燃风机的风量，而2#炉助燃风机风量已不能满足生产要求。更换1台大风量助燃风机（风量要求100 km3/h），用以提升现有热风炉烧炉烟气量，从而实现提升风温目的。具体改造方案为，拆除原来风机（9-28-14D），新购买1台9-26-11 No.15.5D风机（出口压力12～14 kPa，风机流量100 000 m3/h），配套电机560 kW，6 000 V电压；将原来的土建基础拆除，重新新建9-26-11 No.15.5D基础；同时更换原来的消音器及部分管道。由于助燃风机扩容，电机功率由原来的400 kW增加至560 kW。

4 结语

通过对2#1 080 m3高炉热风炉煤气系统、热风炉废气余热回收系统、助燃风系统的改造，高炉动力系统与当前的高炉炉容进一步匹配，在一定成度上提升了入炉风温，降低了燃料消耗，平均风温由983.67℃上升至1 007.33℃，平均产量由2 034.96 t/d上升至2 179.64 t/d，燃料比由545.07 kg/t下降至539.45 kg/t，年节约动力成本1 000余万元。但从长远考虑，将内燃式热风炉改造为顶燃式热风炉为上策。下一步将进一步研究热风炉的规范操作模式，选择适当时机对热风炉炉型结构进行改造，以实现高炉长期安全稳定经济运行。

［1］由文泉，赵明革.实用高炉炼铁技术［M］.北京：冶金工业出版社，2003.

［2］陆隆文.武钢1#高炉炉役后期护炉操作实践［J］.炼铁，2011（2）：36.

［3］蔡九菊.钢铁企业能耗分析与未来节能对策研究［J］.鞍钢技术，2009（2）：1-6.

［4］仓大强，白浩，宗燕兵，等.国内外钢铁工业环保节能新动向新技术［C］//中国金属学会.中国钢铁年会论文集.2007.

Optimization and Transformation on Hot Blast StovePower System of No.21080m3BF in Laiwu Steel

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

Pointing to some problems such as small exchange area,low exchange efficiency,big pressure fluctuation in hot blast stove of No.2 1 080 m3BF in Laiwu Steel,a number of technical measures,included enhancing hot exchange efficiency of pre-heater of BF hot blast stove,optimizing combustion blast of hot blast stove,reforming recovery system of waste gas and reforming combustion fan, were applied to make a further match between the BF power system and BF volume.Through transformation,the average blast temperature is increased from 983.67℃to 1 007.33℃,the fuel ratio is decreased form 545.07 kg/t to 539.45 kg/t and the power cost of BF is saved of 10 million RMB every year.

blast furnace;hot blast stove;power system;burner blower;blast furnace gas

TF578

：B

：1004-4620（2014）01-0054-02

2013-09-25

蒋彦刚，男，1980年生，2004年毕业于内蒙古科技大学给排水专业。现为山钢股份莱芜分公司炼铁厂机械工程师，从事动力设备、能源管理工作。