新钢11号高炉热风炉高效化烧炉技术研究

卢成明， 卢小玲， 左天兰

（江西新余钢铁集团有限公司 第二炼铁厂 ，江西 新余 338000）

试（实）验研究

新钢11号高炉热风炉高效化烧炉技术研究

卢成明， 卢小玲， 左天兰

（江西新余钢铁集团有限公司 第二炼铁厂 ，江西 新余 338000）

新钢11号高炉热风炉根据风温的理论基础，通过长期摸索实践，以提高高炉煤气热值、预热煤气和助燃空气、优化烧炉技术为手段，使煤气的消耗降低至0.510 m3/（℃·t）～0.525 m3/（℃·t）水平，保证了高炉高风温需求，又节约了煤气用量，剩余的高炉煤气用于发电和其他单位使用。每年的经济效益达330万元。

热风炉 风温 高炉煤气

江西新余钢铁集团有限公司（全文简称新钢）11号高炉有效容积1 470 m3，配属3座旋切顶燃式热风炉，每座热风炉的蓄热面积54 454 m2，加热面积155.6 m2/m3。格子砖为19孔格子砖，孔径Φ28 mm。助燃风机配有2台高压风机，集中鼓风，一备一用。燃料为单一高炉煤气，留有转炉煤气管路备用。工作制度二烧一送，采用烟气和冷风均配技术。燃烧制度为空气和煤气都不固定模式，采用分离型无机传热换热器预热空气和煤气。目前平均风温在1 205℃。若全关混风大闸操作，平均风温能维持在1 220℃，但受送风系统耐材质量限制未能实现全关大闸操作。煤气消耗在0.510～0.525m3/（℃·t）之间，低于新钢考核值0.541m3/（℃·t），为新钢节约成本：（0.541-0.518）×1205×0.095×125万元=329万元/年。

1 热风炉风温理论基础

据国内外高炉生产实践统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高100～200℃，而我国大、中型高炉热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70～90℃，所以可以近似地认为平均风温与理论燃烧温度成正比关系[1]。

理论燃烧温度t理的计算公式：

式中：Qdw为煤气的低发热值，kJ/m3；Qg为煤气的物理热，kJ/m3；Qa为空气的物理热，kJ/m3；Cy为高温烟气热熔，kJ/（m3·℃）；Vy为高温烟气体积，m3。

由式（1）可知，确保风温的热量来源是煤气的燃烧的化学热。不同煤气热值，不同煤气量和不同煤气温度所产生的化学热不同。新钢11号高炉本着降本增效的原则，最大幅度的提高煤气热值。在保证风温基础的前提下，最大限度地降低煤气消耗，成果显然。

2 降低煤气消耗的措施

煤气发热值是影响拱顶温度及煤气消耗的决定性因数，新钢11号高炉热风炉燃料为单一高炉煤气，因此如何提高高炉煤气的发热值就成了重点。

2.1 降低高炉煤气含水量

根据经验数据，在饱和水不超过10%（80 g/m3）的范围内，水分每增加1%（约8 g/m3）煤气发热值降低约33.5 kJ/m3，t理随之降低8.5℃；机械水每增加1%，煤气的发热值降低51.9 kJ/m3，t理随之降低13℃。机械水对t理的影响较大。

降低煤气含水量的方法：

1）稳定料线，控制顶温，减少炉顶打水量。

2）干法布袋除尘。

3）在高炉煤气进入热风炉之前，增设脱水装置（冷排）及其改造。

除1）、2）是原有工艺外，2016年初，新钢11号高炉对热风炉冷排加以改造和优化。将冷排与煤气总管连接段增设1个1 000 mm×500 mm×600 mm的水箱（上水箱），下端连接一个圆筒形的储水箱（下水箱）再与冷排相连。这样做的目的是靠水流速突然降低而除尘，消除冷排管路堵塞现象，保持正常的冷排效果。

2.2 富化煤气

高炉煤气中的可燃成分为CO和H2，其中CO占绝大部分。在高炉煤气利用率一定的情况下CO的含量与富氧率有关。富氧率越低，高炉产生煤气中的N2就越高，CO和H2的含量就低。所以高炉应尽可能的提高富氧量，目前新钢11号高炉的富氧量稳定在7 500～8 000 m/h，富氧率在4%左右。2017年高炉煤气成分及热值如表1所示。

表1 2017年高炉煤气成分及热值

2.3 预热煤气和助燃空气

对于低热值的高炉煤气，为获取高风温，需要对煤气和空气进行预热。11号高炉热风炉采用分离型无机热管传热换热器预热技术，其中一些技术参数如图1所示。

图1 11号高炉热风炉

由图1所知，高炉煤气预热后温度上升70℃，以经验数据煤气预热温度每升高100℃，提高t理提高50℃计算：t理可以提高35℃。助燃空气预热后温度升高100℃，以经验数据助燃空气在800℃以内每升高100℃相应t理提高30～35℃（按33℃计算）。总计t理提高35℃+33℃=68℃。

2.4 高炉煤气的含尘要求

根据经验数据不同含尘量允许的拱顶温度如表2所示。

新钢11号高炉的高炉煤气经过重力除尘和干法布袋除尘二道工序，其含尘量达到了热风炉对燃料含尘量小于10 mg/m3的要求。

新钢11号高炉热风炉2016年—2017年高炉煤气消耗如表3所示。

3 热风炉的烧炉制度

新钢11号高炉热风炉采取半自动模式，空气和煤气都不固定。根据高炉煤气的实际情况灵活调整空燃比，其值范围一般控制在0.65～0.80之间。煤气热值高时，空燃比控制在上限；煤气热值低时，空燃比控制在下限。每座热风炉起始烧炉时先大烧（加大高炉煤气量，降低空燃比），优先把拱顶温度升高到目标水平（1 350℃）；再小烧（减少煤气量，提高空燃比）在维持拱顶温度的同时提高烟道温度到目标值（350℃），对热风炉进行蓄热[2]。

表2 不同含尘量（体积质量）允许的拱顶温度

表3 11号高炉热风炉2016年5月—2017年4月高炉煤气消耗

每座热风炉的烧炉时间控制在77 min，每座热风炉的送风时间达到45 min立即开始换炉转燃烧。为维持换炉期间高炉风量、风压的平稳性，利用热风炉充风阀的开度适当延长换炉时间，半交叉送风时间控制在5 min。热风炉工作制度如图2所示。新钢11号高炉热风炉烟气成分如表4所示。

图2 热风炉工作制度（单位：min）

表4 11号高炉热风炉烟气成分 %

4 结语

1）新钢11号高炉热风炉系顶燃式热风炉，风温长期维持在1 205℃，达到高炉风温要求。

2）通过提高煤气发热值、富化煤气、预热煤气等手段使煤气消耗降低至0.515 m3/（℃·t），产生经济效益330万元。

3）采取先进的烧炉和送风制度即保证了风温又降低了消耗。

[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[2] 陈冠军，胡雄光，钱凯，等.新型顶燃式热风炉燃烧技术研究[J].钢铁，2009，44（1）：79.

（编辑：苗运平）

Technology Research on High Efficient Furnace of Hot Air Stove of No.11 BF in Xinyu Steel

LU Chengming,LU Xiaoling,ZUO Tianlan
（Second Ironmaking Plant,Xinyu Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Xinyu Jiangxi 338000）

According to theoretical basis of blast temperature,through long-term exploration and practice,by means of improving the calorific value of blast furnace gas,preheating gas and combustion air,and optimization of furnace burning technology,the consumption of gas is reduced to 0.510 m3/（℃·t·Fe）～0.525 m3/（℃·t·Fe）,ensuring the demand of blast furnace with high temperature,and saving the use of gas,with the remaining blast furnace gas used for power generation and other companies.The annual economic benefits amounts to 3.3 million yuan per year.

hot blast stove,blast temperature,blast-furnace gas

TF578

A

1672-1152（2017）03-0026-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.11

2017-03-08

卢成明（1982—），男，助理工程师，大学本科，现从事高炉炼铁生产技术工作。