使用预热炉预热高炉煤气的生产实践

唐德文 李朋 陈日坤

(1.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂烧结车间,云南安宁 650302;2.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂球团车间,云南安宁 650302;3.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂技术科,云南安宁 650302)

使用预热炉预热高炉煤气的生产实践

唐德文1李朋2陈日坤3

(1.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂烧结车间,云南安宁 650302;2.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂球团车间,云南安宁 650302;3.武钢集团昆明钢铁股份有限公司安宁公司炼铁厂技术科,云南安宁 650302)

在烧结过程中采用纯高炉煤气点火,由于高炉煤气热值低,点火炉点火强度及点火温度难于满足烧结生产需求,在点火前,需要对点火用高炉煤气进行预热处理。通过车间探索实践,掌握了预热炉的操作方法,达到了良好的预热效果。

烧结 点火 高炉煤气 预热

1 引言

高炉煤气热值较混合煤气差，不能直接用于烧结点火。影响烧结点火效果的因素有点火温度，点火时间，点火强度。在控制点火操作方面有两种方式：一种是通过调节煤气流量来维持炉内一定温度，另外一种通过调节煤气流量来控制点火强度。在实际烧结生产过程中通常采取第一种方法。图1是高炉煤气直接点火效果。

2 预热炉使用情况

在生产实践过程中，四烧采用预热炉预热高炉煤气的方法改善点火效果，效果图2。

由图2可以看出烧结表面呈黑色，烧结物料有熔融粘结现象，具有一定的粒度组成，达到了点火的要求。

图1

图2

图3

预热炉的作用是把进入点火炉要进行点火的高炉煤气预热到一定温度，使之在点火炉内充分燃烧。煤气燃烧过程：煤气在点火炉升温到700℃→高炉煤气燃烧→释放热量。一方面，在煤气升温初始阶段，吸收点火炉内热量造成点火炉内温度降低，虽然在燃烧阶段释放热量，但是从整个燃烧过程来看，造成了点火炉内温度一定程度的降低；另一方面，煤气燃烧需要一定的时间，在点火负压下，有一定量的煤气还没有加热到着火温度就被抽走，带走了点火炉热量，也增加了煤气消耗。预热炉提前预热高炉煤气就很好的解决了这两个问题，使高炉煤气在点火炉内迅速燃烧，释放热量，强化烧结点火强度。

在预热炉使用过程中，我们发现了两个现象：(1)开始使用预热炉煤气和空气用量存在较大差异，最大时达到4000m3。(2)煤气压力损失较大，最大达到4.5kpa。

对于第一种现象，我们采取了三次刚开始使用空气和正常使用空气的数据，如表1。

高炉煤气与空气有着类似变化，因煤气在开机时受烧结机操作人员调控和煤气总管压力影响，数据采集缺乏代表性；空气在烧结机开机时就全部打开，没有外在影响因素，数据采集能真实反映客观规律。综合分析上述数据，较为明显的数据有两组，一组是空气用量在预热炉使用初期和一小时正常后存在较大差异；另一组是空气压力在预热炉使用初期和一小时后存在较大差异。经过分析研究，我们认为空气在预热炉加热过程中膨胀产生压力，致使进入预热炉空气管道产生阻力，因预热炉助燃风机不断鼓风产生压力，致使整个预热炉前端空气管路内压力升高；空气预热后产生的热应力向前后传递，经预热炉后的空气压力为什么没有升高呢？我们认为空气从末端不断使用排出，产生的压力因空气流量增大而消逝。从预热管路前后分析，因空气进入预热炉时受阻增大影响流量减少3500m3左右达到平衡，而预热后的空气量受前端空气量减少和预热后排压增加空气量双重影响，空气减少量是主因，故在整个预热过程中空气量是呈减少状态。

表1

对于第二种现象，我们采取了九组煤气数据分析对比，如表2。

表2

空气和煤气在使用过程中都存在压力损失，空气在使用过程中用量和压力较为稳定，且最大化使用，而煤气在使用过程中存在总管压力不稳定影响烧结过程，研究煤气的压力变化对指导生产有较大的意义。分析上述数据可知，煤气经过煤气管路和预热炉后有一定的压力损失，总管压力越大，预热后压力损失越大。分析原因为煤气在流通预热炉过程中碰撞产生的压力损失，根据流体力学原理，流体的流速过大产生湍流现象产生压力损失，流体在运动过程中碰撞产生的压力损失。一般的，在满足生产情况下，我们取煤气长期使用量(6000m3-9000m3)时的压力损失的数据为预热炉压力损失，即4kpa。为了保证安全生产，车间规定煤气预热后压力≥3.5kpa，那么要求煤气总管压力至少7.5kpa。

在煤气的使用流通环节上分析，可以分成下列三部分，如图3。

把煤气总管压力监测点到预热炉煤气压力监测点和预热炉煤气压力监测点到煤气使用这两个过程用压力P和煤气流通速度V两个指标来分析，不难看出P-P1越大，V1越大，P-P1越小，V1越小，同理P1-P2与V2也存在类似关系。为了保证安全生产，重点分析P1(3.5kpa)较低时的操作方法，当P降低，那么P1降低，在煤气使用阶段P2=0，那么V2降低，最终导致煤气量减少不能满足烧结生产点火需要，此时如果我们开大火嘴阀增大煤气用量，预热炉煤气压力监测点到煤气使用这个过程煤气流通阻力减少，那么P1将进一步降低，这不符合安全生产的要求，为了保证P1≥3.5kpa，在必要的情况下，我们应该稍微关小点火嘴开度，增加预热炉煤气压力监测点到煤气使用这个过程煤气流通阻力，使P1≥3.5kpa，在生产操作上，为了满足点火要求，可以采取减慢烧结机机速延长点火时间，减上料量的方式组织生产。

据连锁控制，K1切断，预热炉熄火。如果P1≤P2，那么煤气总管压力降低时有可能使得P2≥3.5 kpa，P1≤3.5 kpa，导致预热炉熄火而点火炉点火正常，影响点火效果，也增加了不必要的重新点预热炉工作。

3 结语

预热炉的使用，使高炉煤气的点火效果达到了生产要求，是烧结工序降本增效重要的经济技术措施。不足之处其增加了煤气的流通路径和阻力，使得煤气压力损失增加，对煤气总管压力有了一定的要求。