不同煤气种类下蓄热式钢包烘烤器节能效果探究

易 勇（南京钢铁联合有限公司,南京 210000）



不同煤气种类下蓄热式钢包烘烤器节能效果探究

易 勇
（南京钢铁联合有限公司,南京 210000）

摘 要：钢包烘烤装置是炼钢生产过程中的主要设备之一，钢包烘烤装置的特性对于炼钢中出钢的温度以及炉子的使用寿命的长短有着直接的影响，不仅如此对于生产效率也有着非常大的影响力。在不同种类的煤气下的钢包烘烤器有不同的节能效果，其节能率与煤气的热值成反比，随着煤气的热值的增加其节能效率是不断降低的，通过对不同种类的煤气热值的分析，有利于提高钢包烘烤装置的节能率。

关键词：煤气；钢包烘烤器；节能效果

0 引言

随着竞争日益激烈，炼钢企业生产也面临着巨大的挑战，特别是对以连铸为中心的生产模式有了更高的要求，主要体现在对钢水的温度的要求变得更高了，特别是对于出钢时的温度，为了降低出钢时钢水的温度可以对钢包进行烘烤，从而实现节能减耗的目标，有利于稳定生产。

1 蓄热式钢包烘烤的优点

蓄热式钢包烘烤器相对于传统的非蓄热方式来说有着很多的优势，展现出了特有的优越性。①当燃烧的空气通过预热达到了800到1000℃的时候，会极大地提高燃烧的温度，燃烧温度的提高与烘烤时间有直接的关系，可以减少烘烤的时间，节省所使用的煤气量，从而提高了能源的利用效率。②蓄热式钢包烘烤器有很广的火焰燃烧范围，可以进行无焰燃烧。

2 不同煤气种类下蓄热式钢包烘烤器节能效果分析

通过对天然气、焦炉煤气COG、LDG-COG混合煤气、转炉煤气LDG、BFG-LDG混合煤气、高炉煤气BFG下的蓄热式钢包烘烤器的研究，分析不同煤气种类下蓄热式钢包烘烤器节能的效果。

2.1 计算方法

（1）煤气热值。煤气热值的计算公式为：

Qd是煤气低发热值，KJ/m3。由于转炉煤气含有极少的CmHn，因此在不影响结果的前提下将其按照CH4计算。

通过计算可以得出这六种典型煤气的热值，

（2）燃烧空气需要量。在煤气中各成分含量以及燃烧反应式的基础上得到了燃烧理论空气需要量的公式：

Lo是燃烧中所需要的理论上的空气量，m3/m3。

（3）燃烧烟气量。假设在整个过程中，煤气可以完全的燃烧，并且在此基础上假设空气过剩系数a是1，并且空气中没有很多水蒸气，且没有达到最低。在煤气燃烧的时候，会产生以CO2、N2以及H2O等成分为主的烟气，不同的煤气产生的烟气量也是不同的，六种典型的煤气的烟气量从高到低依次为天然气、焦炉煤气COG、LDG-COG混合煤气、转炉煤气LDG、BFG-LDG混合煤气、高炉煤气BFG。

2.2 节能分析

Qgb=Qd-V1·c1·t-V2·c2·t-V3·c3·t，QGB指的是煤气向钢包传递的热量，Qd指的是煤气低发热量，V1、V2、V3指的是燃烧产物中的CO2、H2O、N2的体积；C1、C2、C3是CO2、H2O以及N2的比热容，t是温度。

钢包烘烤器直接排出来的烟气的温度假设为1000℃，并忽略其中通过包盖以及包沿缝隙、辐射造成的热损失，在非蓄热烘烤设备中，不同的煤气种类有不同的煤气燃烧后的热量接收量，从高到低依次为天然气（19804.44）、焦炉煤气COG（10695.35）、LDG-COG混合煤气（7566.62）、转炉煤气LDG（4437.89）、BFG-LDG混合煤气（2590.51）、高炉煤气BFG（743/13）。

200℃是对烘烤器排出的烟气的温度假设，并忽略其中通过包盖以及包沿缝隙、辐射造成的热损失，在蓄热式烘烤器中，不同的煤气种类有不同的接收的煤气燃烧后的热量，由高到低依次为天然气（33032.69）、焦炉煤气COG（17302.81）、LDG-COG混合煤气（12428.42）、转炉煤气LDG（7554.03）、BFG-LDG混合煤气（5156.73）、高炉煤气BFG（2759.44）。

在相同种类的煤气的前提下，以及传递相同热量所需要的煤气量的基础上，蓄热式烘烤器是比非蓄热式的烘烤器节约煤气量的，相对比率的公式是：

Qfx指的是一单位体积的煤气，通过燃烧给非蓄热式烘烤器所能传达的热量，Qx则是单位体积煤气向蓄热式烘烤器传递的热量。

在蓄热式钢包烘烤器中各种煤气的节能率从高到低为高炉煤气BFG （73.07%）、BFG-LDG混合煤气（49.76%）、LDG-COG混合煤气（41.25%）、天然气（40.05%）、转炉煤气LDG（39.12%）、焦炉煤气COG（38.19%）。蓄热式钢包烘烤器中无论是哪种煤气其节能率都在38%之上，焦炉煤气COG、LDG-COG混合煤气、转炉煤气LDG、BFG-LDG混合煤气、高炉煤气BFG这五种煤气类型的节能率与煤气热值成正比，热值越高其产生的烟气量也越多，因此烘烤钢包的效果就越好。

2.3 理论燃烧温度

在燃料理论燃烧温度计算公式下得到每一种煤气在理论上的燃烧温度：

to是燃料的理论燃烧温度，Qd是燃料的低发热量，Q1是燃料的热分解损失，Vo是单位理论上燃烧的生成的气量，C1是燃料生成的气的平均比热容。Qf=12645f1V2+10803f2V2 （6）

f1以及f2是CO2以及H2O在高温下的分解度。

根据计算可以得出，焦炉煤气COG、LDG-COG混合煤气、转炉煤气LDG、BFG-LDG混合煤气、高炉煤气BFG这五种煤气类型的理论燃烧温度与其热值成正比，随着热值的增加而增加，由高到低为焦炉煤气COG2113.1℃、LDG-COG混合煤气2047.3℃、天然气2038.5℃、转炉煤气LDG、BFG-LDG混合煤气、高炉煤气BFG的燃烧温度均在1900℃以下。

3 结语

钢包烘烤装置是炼钢生产过程中的主要设备之一，对于炼钢中出钢的温度以及炉子的使用寿命的长短、生产效率也有着非常大的影响力。不同种类的煤气下的钢包烘烤器有不同的节能效果，通过对不同种类的煤气热值的分析，有利于提高钢包烘烤装置的节能率。通过钢包烘烤技术的发展，钢包烘烤器在现阶段主要有传统非蓄热式，以及蓄热式。

参考文献：

［1］周舒畅,徐安军,袁飞.不同煤气种类下蓄热式钢包烘烤器节能潜力分析［J］.工业加热,2015（02）：8-11.

［2］彭荟羽.蓄热式钢包烘烤装置的节能优化研究［D］.辽宁科技大学,2014.

［3］陈巍,方会斌,秦文.蓄热式钢包烘烤技术的研究与应用［J］.冶金能源,2007（03）：39-42.

［4］秦文,李修海,夏俊华.对蓄热式钢包烘烤器设计的几点看法［J］.冶金能源,2006（03）：27-29.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.067