焦炭预热干燥技术的应用

尚根凤

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

节能减排

焦炭预热干燥技术的应用

尚根凤

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

针对外购焦炭质量不稳定、水分波动大、影响高炉炉况顺行等问题，通过增设热风炉烟气主引风机及焦仓排气管轴流风机，改造供配电系统，完善自动化控制系统等措施，实现了焦炭水分的持续稳定，为高炉的生产顺行与低硅冶炼创造了有利条件，同时提高了热风炉废气综合利用率，显著提升了TRT发电量。

焦炭预热；水分稳定；废气；回收利用

1 前言

山钢股份莱芜分公司炼铁厂5#、6#高炉日常生产所用焦炭有外购焦炭与自产焦炭，外购焦炭大部分储存于露天原料场。由于外购焦质量不稳定、水分波动大等原因，影响高炉炉况的稳定，导致铁水质量波动。尤其阴雨天气焦炭水分过高时，焦粉黏附在焦块上不易被筛除而带入高炉，造成入炉粉末量升高，影响炉况顺行；同时由于入炉焦炭水分的上升造成炉顶温度下降，从而影响高炉干法除尘的运行及TRT发电量的提升。

5#、6#高炉热风炉产生的烟气量为240 000～260 000 Nm3/h，其中喷煤回收利用废气量约50 000～60 000 Nm3/h，存在一定的烟气富余量。热风炉烟道处的烟气温度180℃左右，到达焦炭仓底温度按照150～160℃计算，可有效去除焦炭中的部分水分。为此，进行热风炉废气预热干燥焦炭改造。

2 焦炭预热干燥技术实施

热风炉废气预热干燥焦炭系统包括引风机、配套管道及阀门、测温热电偶、焦仓、轴流风机组成。引风机为防爆高温型风机，引风机上游安装引风机进口阀门、冷风阀及废气温度热电偶。当引风机上游废气温度大于防爆温度时自动打开，降低废气回收温度。引风机下游安装引风机出口阀门及出口废气温度热电偶，废气直接通过引风机通入焦仓底部与含水分的焦炭进行热交换，同时在每个焦仓上方安装3根排气管，每根排气管安装1台防爆轴流风机，低温废气通过管道式轴流风机排出。焦炭预热干燥技术改造后工艺流程见图1。

图1 焦炭预热干燥技术改造后工艺流程

2.1 设备选型设计

根据现有两座高炉产生的废气量以及喷煤回收利用后剩余废气量，烟气主引风机选型为风机风量80 000 Nm3/h；由于2座热风炉共用1个烟囱，其中烟囱的高度为160 m，根据海拔高度与大气压的关系，烟囱的压差约为1.77 kPa，同时考虑管道的沿程阻力及局部阻力损失，选定引风机全压8 kPa，风机配用电机功率315 kW；确定引风机介质温度方面，风机介质正常流通温度按照不超过250℃考虑，但遇到热风炉空气预热器、煤气预热器发生故障或损坏情况时，其烟气温度可升至350℃，管道最高流通温度可达到350℃，因此需在管道进口安装热电偶检测温度，并在风机进口管安装DN400冷风阀，可确保风机进口温度不超过250℃，选择风机介质温度在200～350℃范围；考虑废气中存在未充分燃烧的CO问题，风机选择防爆型，设计防爆型轴流风机的总风量≥引风机风量。引风机与电机为联轴器连接方式，冷却水从现有主控楼工业水管网中引出，冷却后排入高炉渣沟。每座高炉每天用焦炭约1 300 t，其中含水量约7%，焦炭蒸发出来的水分，被轴流风机以蒸汽的形式排入大气。

热风废气经焦仓给焦炭预热后的温度达40℃左右，烟气在焦仓上方的压力值理论设计接近大气压力。进入每个焦仓的烟气量约为40 000 Nm3/h，考虑焦仓上方因进料无法密封，需在每个焦仓上方安装排烟气管道，排气管内安装防爆型管道式轴流风机（流量25 000 Nm3/h）将烟气抽出，可保证焦炭上料小车皮带处为负压，减少含CO烟气的排出概率。为确保现场安全，防止煤气中毒事件发生，在焦仓上方安装固定式煤气报警仪。

2.2 设备及外部管线布置

2.2.1 设备安装

5#高炉烟气的主引风机安装在焦仓东矿槽侧，6#高炉烟气的主引风机安装在焦仓西矿槽侧，在每个焦仓排烟气管道安装管道式轴流风机，并利用现有二层屋面进行加固处理。

2.2.2 管线布置

废烟气主管道为2根DN1400的焊管，管道上安装电动切断蝶阀与热电偶。两根管道利用高炉现有冷风管道支架及新建管廊支架平行穿越火车道，在高炉主控楼西侧分东西两路分别引入矿槽，经新安装主引风机变径为DN900的管道，然后至焦仓处分为两根DN500的管道，每个焦仓底部增设环管经4个DN250的管道垂直于焦仓底部侧面进入，并在管道前端焊接钢筋过滤网，以防止焦炭进入预热管道。每个焦仓上部安装3根DN900的管道通过轴流风机将烟气引出，管道每间隔80 m安装1个波纹补偿器，每个焦仓侧面保证2面开4个DN250的圆孔，可有效增加焦仓受热面积及受热均匀性。废烟气管道外部实施保温，保温材料选用岩棉板，保温厚度为105 mm，外用镀锌铁皮做保护层。

2.2.3 管道支架与基础设置

安装DN1400的烟气回收主管道长330 m，增设支架55个；管径DN900焊管80 m，设支架10个；主控楼东侧穿越火车道处设置管廊长30 m，支架高度3.5 m，支架平面尺寸1.6 m。利用矿槽现有立柱减少部分支架费用，管道支架采用钢支架，基础为C20钢筋砼独立基础；高温烟气主引风机基础为C20钢筋混凝土基础。

2.3 改造供配电系统

2.3.1 新增用电负荷

主要包括烟气引风机、管道式轴流风机及电动阀门装置等用电负荷。烟气引风电机选用YKS450S4-4型，315 kW，1 000 V，2台；管道式轴流风机选用25 000 Nm3/h，380 V，4台；配套电动装置380 V，4 kW，6台。

2.3.2 新增用电电源

从高炉主控楼低配室引出至电缆通廊向北20 m，再分别向西、向东敷设电缆桥架至5#、6#高炉槽上新配电室。

引风机、轴流风机及电动阀门装置的电源均按照就近原则，新增电气控制柜安装在高炉槽上新配电室，电气柜控制方式采用机旁和PLC自动控制相结合，日常运行以机旁操作为主；引风机采用变频操作，变频器选用施奈德ATV系列，现场安装机旁操作箱并做好防雨措施，同时增加部分现场点检维护照明与检修电源。

2.4 完善自动化控制系统

引入PLC控制系统的主要运行数据信号有：4支K型热电偶，2个压力，2个流量，2个电动球阀，2个执行器；信号合计热电偶输入信号4个，模拟量4～20 mA输入信号6个，模拟量4～20 mA输出信号2个，数字量输入信号8个，数字量输出信号8个。

引风机进出口安装温度传感器，出口安装压力、流量、风机转速等仪控监测装置，现场测量数据信号引入配电室PLC控制柜，确保设备运行数据的适时准确传输，方便岗位及维修人员及时掌握设备运行动态，做好设备检查维护工作。

3日常运行操作

热风炉废气预热干燥焦炭系统与原预热助燃空气系统、干燥煤粉系统串联回收利用；废气预热干燥焦炭系统和原废气干燥煤粉系统并联回收利用。高炉热风炉废气经过废气回收主管道进入高炉空气预热器，废气温度由300℃降至200℃，实现废气的一级回收利用；在废气烟道上游接出两根废气回收分支管道，一根废气支管道将上游管道热交换后的废气，经过焦炭预热引风机及其进出口阀进入高炉焦仓底部，在焦仓内与焦炭实现热交换；另一根废气支管道通过原干燥煤粉引风机加压与烟气炉产生的高温烟气混合，通过烟气鼓风机鼓入喷煤中速磨实现热交换，实现废气的充分回收利用。

4 结语

焦炭预热干燥技术应用后，使入炉焦炭温度经废气加热后上升约30℃，高炉回收热量明显增加，外购焦炭水分可去除3%～7%，为高炉炉况稳定与低硅冶炼创造了有利条件，每年余热回收效益近50万元。同时，焦炭水分的降低使高炉料温升高，提高了炉顶煤气温度，为TRT发电量提升创造了条件；炉顶顶温的提高也减少了TRT系统的设备结垢现象，减少了检修作业次数，2座高炉年增加发电效益约270万元。

该项技术已获国家实用新型专利，专利号：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

信息园地

2014-12-22

尚根凤，女，1978年生，1997年毕业于山东科技大学机械设计及其自动化专业。现为山钢股份莱芜分公司炼铁厂工程师，从事机械工程及自动化工作。