富氧掺烧技术在八钢1750热轧的应用

冯洲，王树奇，侯新华

（1.新疆八一钢铁股份有限公司；2.宝钢集团八钢公司能源环保部）

富氧掺烧技术在八钢1750热轧的应用

冯洲1，王树奇2，侯新华1

（1.新疆八一钢铁股份有限公司；2.宝钢集团八钢公司能源环保部）

文章介绍了八钢热轧加热炉燃烧现状、需求，通过在热轧加热炉应用富氧掺烧技术，降低了煤气消耗，提高了热轧加热效率，实现了增产降耗。

富氧；燃耗；加热炉

1 前言

在钢铁企业轧钢系统的能源消耗中，加热炉燃料消耗约占50%，如何实现增产降耗是一直是轧钢加热炉重点工作。

八钢公司轧钢系统的加热炉加热燃烧均采用八钢自产出的混合煤气，随着八钢产能水平的不断提升，混合煤气用户的用量不断增加，用量供给不足也在增大。而八钢制氧系统制氮、制氧时又会产生大量氧气，且富余量较大，为充分利用这部分氧气，实现节能降耗，在八钢1750热轧加热炉应用了富氧掺烧技术。

2 富氧燃烧的作用

轧钢加热炉通过燃料的燃烧产生的热量加热钢坯，燃料燃烧时需要大量的助燃空气辅助燃烧，一般都采用助燃风机将空气通过管道送至烧嘴前与燃料进行混合燃烧。实际上助燃空气中只有约21%的氧气参与了燃烧，空气中的氮气等其他成分未参与燃烧形成了烟气。一方面为了燃料充分燃烧需要送入加热炉大量空气；另一方面空气中的无效成分形成大量烟气，带走许多热量，加热炉热效率受到影响，同时烟气排放造成氮氧化物量大。

富氧燃烧技术是通过管路将氧气通入助燃空气管路中，与空气混合，通过提高单位体积空气中氧含量，减少助燃空气供给量使燃料充分燃烧，提高燃烧温度减少烟气热损失，进而减少燃料消耗提高产能，实现节能降耗。

目前国内很多钢铁企业在轧钢加热炉中都采用了氧气掺烧来提高加热效率，减少煤气消耗的做法，取得了较好的效果。八钢借签了一些钢铁企业加热炉富氧掺烧的成功经验，在1750mm热轧厂加热炉采用了富氧掺烧技术。

3 富氧掺烧技术的应用及注意事项

八钢1750mm热轧加热炉型为上下加热板坯步进梁式加热炉(简称步进式炉)，这种类型的步进式加热炉无论是炉型结构、设备的装备水平、控制水平、产品的加热质量和能耗指标，均达到世界先进水平。八钢热轧厂加热炉有效长度48500mm，净宽11200mm；加热炉炉底强度P=587kg/h·m2（冷装碳钢）；炉子生产能力300t/h；钢坯装炉温度为常温～800℃，出炉温度为1250℃；钢坯在炉内加热时间为160～220min。热轧加热炉采用高炉、焦炉混合煤气，发热值8778±5%kJ/m3(标态)，烧嘴型式为侧向低NOx烧嘴及炉顶平焰烧嘴。合理分配热量供给，烧嘴分布按炉子分预热段、一加热段、二加热段和均热段的上下供热和自动控制，全炉8个控制段，共130个烧嘴。

目前八钢热轧分厂加热炉煤气用量在3～3.5万m3/h，助燃空气用量在5～6万m3/h，在空气中每增加1份氧气量，在保证氧含量的前提下相当于减少5份空气量，大大减少了风机用电及烟气热损失。富氧管路布量见图1。

图1 热轧富氧掺烧管路布置简图

3.1 富氧掺烧操作注意事项

（1）富氧管道压力调整：运行前调节好氧气手动总阀开度后，经过减压阀，降低富氧管道使用压力。调整完毕，手动总阀门处于常开状态，手动总阀、减压阀不得随意调整。

（2）富氧管道流量调整：调整气动调节阀开度来调整氧气流量，气动调节阀每次调整开度不得大于15%。应缓慢调整，以免冲击空气管道。

3.2 加热炉操作

热轧加热炉操作室可远程对管路上调节阀的进行调节，以控制使用氧气量的大小，同时操作工还可以通过各段煤气阀和空气阀大小来调节炉内气氛。保证燃料充分燃烧及炉尾残氧仪检测数据符合工艺要求。

空气中氧含量控制在24%～26%。目前采用含氧量26%，根据空气量调整氧气量。

（1）正常生产富氧掺烧与空气的配比按照表1执行。

（2）冷装和冷、热混装时，空气量按照含氧量26%配比控制。热装时，氧气量控制按照表1的氧气量减少10%。

表1 富氧掺烧与空气配比表

（3）停轧保温时间≤4小时，减少氧气用量。氧气量控制在500m3/h，减少氧化铁皮产生量。

（4）停轧保温时间≥4小时以上时，关闭调节阀，快切阀，停用富氧。

（5）停炉时，直接关闭手动阀，关闭调节阀，快切阀，退出氧气，再关闭氧气手动总阀。

（6）采用混合煤气保温时，富氧系统停用；开、停炉时，富氧系统停用，待加热炉正常生产时，再投用。

3.4 富氧系统连锁与保护

（1）空气压力：助燃风机风管压力≤4kPa而加热炉切断停炉时，富氧切断阀自动切断氧气，氧气退出，关闭气动调节阀（助燃风机跳停参照风机压力低运行操作）。

（2）混合煤气压力：混合煤气压力≤4kPa，而加热炉切断停炉时，富氧切断阀自动切断氧气，氧气退出，关闭气动调节阀。

4 富氧掺烧对烟气环保排放的影响

富氧掺烧提高了燃烧温度会增加烟气中氮氧化物的含量，对烟气排放产生的影响，因此在富氧掺烧过程中还要注重烟气环保排放达标。国家对大气排放有严格控制标准，要求烟气中氮氧化物300mg/m3、颗粒物20 mg/m3、二氧化硫150 mg/m3，由于八钢热轧使用混合煤气，重点关注的是氮氧化物的排放指标。

通过试验研究，富氧掺烧时不同氧气配比下的排放情况，在满足环保排放指标要求的前提下，制定不同氧气、煤气配比下的最佳烧钢方案，在最合理煤气、氧气消耗量的情况下，确定了最佳的炉温环境；同时研究富氧掺烧状态下的生产节能情况。

富氧掺烧试验：（1）在正常生产状态下进行富氧燃烧实验，氧气掺烧量从（1000±100）m3/h开始逐步增加调整，氧气掺烧后掌握加热炉的各项工艺参数，随后逐步调整氧气掺烧量，对比工艺数据。

（2）根据试运行情况，连续进行富氧掺烧，跟踪工艺数据，掌握连续生产时的数据变化；全天进行富氧掺烧。

（3）根据试运行实绩，归纳总结出最佳的氧气掺烧量，在保证烟气排放达标的前提下使氧气掺烧量最大。最终形成相关的工艺操作参数。

表2 富氧掺烧烟气氮氧化物排放量

根据试验时氧气使用量及烟气排放数据统计分析，确定富氧使用量在小于1500m3/h，炉尾烟气氧含量控制在＜3%比较合适，烟气排放全部达标。掺烧富氧量与烟气氮氧化物排放量对比见表2。

5 富氧掺烧降低了煤气消耗量

正常生产全炉冷坯，一加段炉温能够长时间保持在1220℃以上，连续生产在3小时以上不需要待温，同时待温时间在同等条件下较前期缩短至少10～20分钟。

在使用富氧时煤气消耗降低比较明显，在不考虑热值变化的前提下，使用富氧日小时平均用量值较前期减少2660m3，日单耗较前期下降16m3/t。截止目前八钢热轧煤气单耗控制约在1.1GJ/t，节能效果明显。2016年富氧后轧制产量与煤气单耗对比见表3。

表3 富氧后轧制量与煤气单耗对比

直接效益：根据2015年热轧煤气单耗及2016年使用富氧后的数据，吨钢煤气消耗降低近20m3/t，考虑板坯热装的影响，因此富氧燃耗降低燃耗约10m3/t，吨钢消耗富氧7 m3。煤气单价为0.35元/m3，投入富氧后的产量100万t，氧气费用为0.2元/m3，折合降低成本：0.35×10×100-0.2×7×100=210万元。

间接效益：2016年热装率40%，冷坯生产时每小时增产40t（2块板坯），全年有效作业率85%，扣除混装、热装、事故停车时间，纯冷坯生产时间938小时，累计折算多生产3.75万t钢卷。2016年吨钢成本含板坯2000元，销售价格按2700元计算，考虑生产成本则创造效益约二千多万元。

6 结束语

根据富氧掺烧试验，结合八钢热轧实际生产时富氧掺烧使用对燃耗的影响，最终确定八钢热轧加热炉富氧使用量小于1500m3/h时，炉尾烟气氧含量控制在＜3%比较合适，且烟气排放全部达标。加热炉烟气排放及烧钢情况表明，在对富氧量及烟气中氧含量进行有效控制，且满足环保排放的前提下，投入富氧掺烧可以减小煤气用量，提高加热效率，提升热轧厂的台时产量，降低燃耗。八钢热轧加热炉富氧掺烧生产实践，在保障安全及环保指标达标的前提下，还要不断探索不同氧气、煤气配比下的加热方案，在富氧掺烧状态下获得更好的节能效果。

Application of Oxygen Enrichment Blending Technology in the 1750mm Hot Rolling of Bayi Steel

FENGZhou1,WANGShu-qi1,HOUXin-hua2
（1.XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd;2.EnergyEnvironment Department,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

This paper introduced heating furnace combustion status and demand for hot rolling mill in Bayi steel. Through the application ofoxygen enriched blending technology in hot rolling heating furnace,the gas consumption is reduced,the heatingefficiencyofthe hot rollingis improved,and the production and consumption reduction is realized.

rich oxygen;burn up;heatingfurnace

TK11+4

B

1672—4224（2016）04—0017—03

联系人：冯洲，男，46岁，本科，热力工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份公司轧钢厂热轧分厂

E-mail:fengzhou@bygt.com.cn