安钢解冻库系统设计与优化

2015-07-27张林栋河南省安阳钢铁集团有限责任公司河南安阳455004

山东工业技术 2015年8期

关键词：冷风加热炉热风

张林栋（河南省安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳 455004）

安钢解冻库系统设计与优化

张林栋
（河南省安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳 455004）

叙述了安钢解冻库系统的配置、设备选型，并详细分析设计参数的选择计算及混风系统优化设计。

解冻库;系统配置;参数选型

1 概述

近年来，随着安阳钢铁集团公司低库存战略规划的稳步实施，加上整体产能的不断提高，集团公司原燃料供应节奏明显加速，尤其是冬季，火车卸车压力陡增，物料冻结成为制约卸车效率的瓶颈。虽然近年来新建解冻棚在一定程度上缓解了原燃料供应矛盾，但是对于深度冻结的粉矿及含水率较高的进口矿，解冻棚解冻效果不甚理想，在每年的1月份，经常出现解冻后车厢中间物料仍然大块冻结的情况，大大影响翻车机生产效率。以2013年1月份为例，铁路每天正常供应量为4.38万吨，约合680车，在原有解冻棚全开的情况下，公司平均每天卸车数为450车，缺口为230车，极端天气下，卸车数仅为400车左右，缺口为280车，矛盾十分突出。

综上所述，为了保障安钢冬季原燃料供应的安全，从根本上解决冬季卸车难的问题，迫切需要新上解冻效果更好的解冻库，以解燃眉之急。

2 安钢解冻库系统配置

根据国内现有解冻库的生产运行特点，结合安钢自身的能源介质结构情况，本设计决定采用热风解冻库的形式，在解冻库区新建加热炉为解冻提供热风，加热炉燃料采用高焦混合煤气加热，煤气取自集团公司煤气主管网，相应的水、电、氮气等由集团公司统一考虑。

新建解冻库位于公司翻车机前铁路路段，按双库并列设计，单库库长433米，可同时解冻60节车皮。解冻时设计库温为60℃，解冻时间为2-4h。

解冻库系统主要包括：加热炉系统、烟气系统、解冻库本体、电仪控制系统。工艺流程为：混合煤气加热炉将冷风加热至800-1200℃，冷风阀配冷风后将温度降至200℃，经主管网送至解冻库，对列车进行解冻，解冻利用完后的热烟气由排风口排出。

2.1 加热炉系统

加热炉系统由加热炉本体、燃烧系统、助燃风系统三部分组成。

2.1.1加热炉本体

根据总图布置，解冻库新建加热炉位于解冻库南侧，离解冻库距离大约为150m，炉子形式为卧式筒形烟气加热炉，炉壳为钢结构，炉衬采用高铝耐火砖、轻质粘土砖、硅酸铝纤维毡和喷涂料组成。整个加热炉由燃烧室和混合室两部分组成。在加热炉内设有隔墙，以便形成炉膛高温，稳定燃烧。炉体有效尺寸为φ2260×6000m。燃烧室内烟气温度设计为800-1000℃。

2.1.2燃烧系统

燃烧系统关系到加热炉燃烧的效率，直接影响整个解冻库的运行效率，因此我们在选择燃烧系统时充分考虑了筒形加热炉的结构特点及燃料成分，选用成品烧嘴，4大1小，共5个。根据解冻库解冻能力测算，需要正常混合煤气量6000m3/h，最大混合煤气量10000m3/h，具体参数计算见下一章参数设计选择计算。燃烧系统由烧嘴、空煤气管线、鼓风机系统组成。炉体设混合煤气烧嘴5套，每个烧嘴可分开独立控制，以适应生产变化要求。煤气引自集团公司煤气管网，煤气管线设置电动蝶阀、电动盲板阀、流量计、电动调节阀、快速切断阀、煤气水封、吹扫、放散和测量装置。

2.1.3助燃风系统

本系统设2台鼓风机向烧嘴燃烧提供助燃风，正常流量时1用1备，最大流量时2台风机同时工作。助燃风鼓风机型号：9-19NO12.5D，风量：11699-17158m3/h，全压：5004-5047Pa，电机型号：Y250M-6，功率：37Kw。

2.2 烟气系统

从加热炉送出的热烟气，温度约为800-1000℃，直接进入混风室。混风室为直径4m的圆筒，冷风从上部经冷风阀进入，800-1000℃的热烟气从后部进入，混风室内热风气流方向设挡板，以增加气流扰动，以便冷风和热风能够更加充分的混合均匀，之后从混风室前部经整流栅后送出。冷风阀开度与混合后风温连锁，以便控制混合后温度为200℃左右。

加热炉送出的热烟气管道及配冷风后管道均为实时温度监控系统，以确保送入风机的热风不超温。热风经风机加压后经烟气管道送至解冻库。烟气系统引风机选用2台Y4-73NO20D的风机，风量：326000m3/h，全压：2490Pa，电机功率：355Kw，共2套。烟气引风机布置在加热炉后的风机房内。

2.3 解冻库本体

根据安钢场地条件及工程进度要求，结冻库本体围护结构采用钢结构加保温材板。解冻库双库并列布置，单库库长433米，单库横向轴线净距为6m，净高为4.5m。解冻库入口端净高为6m，长度设计为8m，以方便火车机车车头调车作业。在混风室混合完成后的冷风（风温控制在200℃左右）由2根DN2000主管道分别送至解冻库，DN2000烟气主管道背敷于解冻库厂房顶部，之后由DN900管道分别送至解冻库库内，库房内铁路两侧设送风支管，各送风支管并列与送风母管相连，以尽量保证送风管道同程，送风支管长度控制在100m以内，支管上开DN300热风出口，间距为2m，出口呈45°斜向上，以尽量保证热风吹向列车车厢。热风将库内温度加热到60℃左右后，从解冻库两端送出，出风母管直径为1m，分别设置在厂房2端，单库排气口设置4个。

新建解冻库为全封闭密闭运行，生产期间设专人值班，确保工作期间无人员进入库内。

2.4 电仪控制系统

电气系统主要为解冻库所有用电设备提供电源，主要用电设备有：烟气主抽风机、烟气炉助燃风机、烟气管道阀门、煤气管道阀门等设备，其中烟气主抽风机为高压电源（6Kv），其它为低压电源，均取自公司高低压变电所。

过程检测和控制系统主要是对烟气炉温度、库房温度、风机轴承及电机轴承温度、烟气进出管道温度及其流量、混合煤气管道温度及其流量大小进行检测、调节、控制显示，同时对流量信号进行温度、压力补偿。所有温度、压力、流量等过程检测、控制信号进入操作室控制系统，以便于现场操作控制。

3 安钢解冻库设计参数的选择计算

3.1 项目所在地设计气象参数

冬季采暖室外计算温度： -4.7℃

冬季通风室外计算温度： -0.9℃

冬季空调室外计算温度： -0.9℃

冬季室外平均风速： 1.9m/s

冬季室外大气压力： 101.79kPa

3.2 烟气温度及烟气量确定

根据《郑州铁路局铁路货车翻车机和散装货物解冻库检测实施办法》：“解冻库热风温度在60℃以下时，解冻时间不限；在60-100℃时，解冻时间不应超过1小时”。本设计解冻库热风出口温度为60℃，正常解冻时间2-4h，根据解冻热平衡计算，解冻过程中需要正常混合煤气量6000 m3/h，最大混合煤气量10000m3/h，空煤气具体用量见下表。