宣钢2#高炉降低煤气消耗的实践

2018-02-19李育峰

冶金动力 2018年12期

李育峰

（河北钢铁集团宣钢公司，河北张家口 075100）

1 宣钢高炉煤气消耗问题

河钢集团宣钢公司2#2500 m3高炉自2010年9月建成投产，配备使用3座改进霍戈文型高温内燃式热风炉，预留第4座热风炉位置，使用单一高炉煤气作为燃料，19孔高效格子砖，配置高温板式预热器。净高炉煤气含尘量质量标准≯10 mg/m3，助燃空气压力＞7 kPa，确保在燃烧全高炉煤气的条件下实现1250℃风温的目标。2017年10月以来宣钢2#高炉由于煤气含尘升高的原因造成热风炉格子砖渣化，吃煤气能力下降，风温得不到保证，依靠强制提压等措施提高风温，造成煤气消耗严重，必须予以改造。

2 2#高炉煤气消耗高的原因分析

2#高炉开炉后，热风炉初期使用煤气量单炉在100 000～120 000 m3/h，空气量90 000 m3/h左右，在煤气压力定8 kPa时煤气调节阀全开，热风炉能够提供较高的风温。煤气消耗正常，2016年6月公司转炉煤气有富余量，考虑全公司煤气平衡，减少煤气放散，2#高炉热风炉开始配加转炉煤气10 000 m3/h左右。配加转炉煤气后，由于转炉煤气含尘较高，转炉煤气回收标准是含尘≤30 mg/m3，远远高于高炉煤气低于10 mg/m3的标准。造成格子砖渣化堵塞通道，吃煤气量呈下降趋势，相同的风温也呈下降趋势，此时风温1060～1100℃，基本上能满足高炉生产要求，2017年9月份后，堵塞严重，热风温度显著下降，冬季时风温只有950～1000℃，必须采取强制加量措施予以平衡，造成煤气量消耗增加。

3 改造措施

3.1 热风炉煤气换热器更新改造大修

2#高炉煤气预热器采用板式预热器，由于煤气含尘及有害元素富集等原因造成预热器严重堵塞，不得不采取切出大修措施，但是由于不能有效解决有害元素和含尘的问题，大修效果有限，大修后不到一年又产生堵塞和腐蚀，不得不停用。为解决2#高炉风温问题，2017年12月与技术人员沟通，板片材质应根据宣钢现场实际情况分段选择材料，要求耐腐蚀、密闭性好、通体膨胀均匀等特性。且板片表面光滑，具有更小的污垢热阻。板片焊接采用自动轮焊技术，并及时对焊接中跟踪定位、压紧以及检验，保证板片的焊接质量，设备使用寿命≥10年。新一代自反吹及清扫技术的新型板式换热器于2018年3月投入使用，2#高炉煤气换热器投用后，煤气温度提高了120～130℃。实际顶温提高约50℃，烟道提高约30℃。达到预热器投用效果。换热器投用后实际使用风温提高15℃。煤气消耗降低3.1%。

3.2 引风机的利用

公司将煤气压力提至11 kPa，强制烧炉。1#热风炉球顶温度最高1300℃，2#热风炉球顶温度最高1350℃，3#热风炉球顶温度最高1350℃。风温勉强能够维持1000℃；当煤气压力持续降低时，风温下降明显，在900～950℃，而且还有下降的趋势。通过监测发现在烧炉过程中烟道正压严重，为提高利用煤气及空气的配入量，利旧使用了原预热炉的助燃风机（电机功率315 kW），改善烟道负压情况。通过改造，有效提高煤气利用率，有效降低煤气消耗，计算可降低煤气消耗0.12%。

3.3 助燃风机改造

2#高炉热风炉采用四平鼓风机厂风量为2×105m3/h的助燃风机，配备驱动功率1400 kW的助燃风机，在使用初期风压风量均能满足要求，但是由于堵塞造成风压风量均上不去，对1#风机进行改造，在驱动功率不变的情况下，采用三元流叶轮，增大风量，保证合适的风量和空燃比，使煤气得到充分燃烧，在同风温情况下达到了节约煤气0.08%的作用。

3.4 热风炉自动燃烧技术的应用

2#高炉热风炉原自动燃烧程序为宣钢公司自主研发，运行4年以来基本满足生产需要，但是在安全性、提高风温、降低能耗方面需进一步提高。本次优化改造通过对上述设备的参数优化控制，主要参数包括压力、温度、流量、阀位、残氧等优化控制。主要控制目的是提高温度和/或降低煤气消耗。实现燃烧装置的全自动运行，降低工人劳动强度，提高安全生产水平，实现了燃烧装置的经济运行。对2#高炉热风炉进行BCS燃烧优化技术节能改造，以安全、节能、提高风温为目的，以智能程序为核心，通过优化合理的空燃比达到目的。经使用运行和联合测试得到如下结论：

（1）2#高炉的3座热风炉煤气、空气控制回路自动调整最佳空燃比均实现全自动优化运行；热风炉整体运行工况更加平稳，大大降低了运行人员的劳动强度，同时明显延长了设备的使用寿命。

（2）BCS优化控制系统的安全控制技术（安全联锁、安全限幅、智能语音报警等），能够及时诊断及预警热风炉故障，保障了热风炉的安全稳定运行。

（3）BCS优化控制系统节能效果显著，较人工操作状态下空燃比控制更佳；实际煤气消耗较人工操作状态下节省高炉煤气3.15%。