转底炉直接还原生产金属化球团的富氧燃烧技术研究

高古忠，杨春善

（山东日照钢铁，山东 日照 276800）

本研究课题利用转炉煤气富氧助燃技术取得了低价能源替代高价能源的突破，获得丰厚的经济效益与减排效果。

1 研究背景

国内转底炉生产线一般使用焦炉煤气、发生炉煤气或掺混天然气的方式生产，能源成本居高不下。

采用富氧燃烧后，助燃风总量及产生烟气量均会减少，混风塔兑掺的冷风量相应减少，为还原风机留出调整空间，进一步优化转底炉烟气流程，可提高转底炉的投料量，进一步释放产能，提高固体废弃物的处理量，改善金属化球团的质量指标。

2 转底炉生产工艺流程

转底炉生产系统由下列生产单元组成：原料车间（原料场及原料棚）、烘干车间、配料车间（配料室）、混合及压球车间、转底炉车间、冷却车间（成品仓）、煤气发生站等。

由于转炉煤气热值偏低，大多数时间段转炉煤气热值为1250～1300Kcal/Nm3，转底炉炉膛温度低于1280℃，因此，含铁尘（泥）处理能力不足，金属化球团质量指标偏低。

经研究，理论分析在转底炉还原区采用热风富氧燃烧（加热区不富氧），提高炉膛温度至1300℃。采用富氧燃烧后，助燃风总量及烟气量均略有减少，但仍在余热发电系统设计工况范围之内，且清灰更容易，传热效率更高。

3 基于富氧燃烧技术的项目改造措施

（1）进行富氧燃烧改造后，煤气燃烧温度提高，可以省去煤气预热系统及空气预热系统，仍然保证炉温达到生产要求，简化了工艺，节约了能源。

（2）采取富氧燃烧技术在转底炉直接还原金属化球团工艺中的应用，不会造成金属化球团质量的降低，反而促进一次燃烧率，提高金属化球团质量的提升。

（3）氧气外部主管

①转底炉还原区富氧率按8%计。在转底炉工场入口处设氧气切断阀（DN150）及流量、压力检测装置，检测信号送主控楼现有PLC系统。

切断阀前后设吹扫放散管，切断阀及检测装置设操作检修平台。

氧气外部主管采用无缝钢管（GB/T8163-2008），材质：20，安装前必须进行脱脂钝化处理。

②场区氧气主管及还原区富氧支管。场区氧气主管管径：φ159×6，沿转炉煤气主管（DN1300）上方敷设。№1和№2转底炉富氧支管流量：1500Nm3/h，支管管径：φ108×5，均沿热风主管上方敷设至炉前富氧调节阀组。氧气主管及富氧支管均采用无缝钢管（GB/T8163-2008），材质：20，安装前必须进行脱脂钝化处理。

③富氧调节阀组及富氧环管。富氧调节阀组均设在现有桁架上方，富氧环管采用八卦型。

富氧调节阀组及富氧环管均采用不锈钢无缝钢管（GB/T14976-2012），材质：06Cr18Ni10；检测及控制信号送主控楼现有PLC系统。

④转底炉加热区助燃风及补燃风主管改造。将现有分配器上的加热区助燃风及补燃风支管切断封堵，转移至新建分配器上。新建加热区助燃风及补燃风主管管径：φ630×5，设调节阀组控制流量分配，调节阀组处设操作平台及雨棚。

新建DN600的热风管道均沿现有DN1000的热风管道敷设，在现有管架上设牛腿支撑，主要采用聚四氟乙烯滑动管托。

新建热风管道外保温材料为岩棉毡，保温厚度为100mm，外包镀锌铁皮（δ≥0.5mm）。

（4）自动化仪控改造

①氧气场区主管（φ159×5）流量、压力检测，各 1点；

②转底炉还原区富氧管（φ108×5）流量检测调节、调节阀前后压力检测、低压快速切断，各2点；

③转底炉加热区助燃风及补燃风主管流量检测调节，各2点。

④根据要求在氧气主管上设计量装置，测量信号进就近控制室PLC系统显示。

⑤现场设1台仪表箱，氧气流量、压力检测信号分别进仪表箱后再将信号送主控楼控制室PLC柜；

⑥2套富氧调节阀组信号分别进各自仪表箱后再将信号送主控楼控制室PLC柜；

⑦转底炉加热区助燃风及补燃风主管新增电动蝶阀2台（口径：DN600，带阀位反馈），电压为AC380V，功率为0.55kW；

⑧电动蝶阀电控箱由阀门厂家配套提供，电源引自原有低压配电室，电源接点由用户指定；

⑨电动阀控制方式，要求机旁及PLC集中操作控制；

⑩电气线路沿管道支架穿钢管敷设；

所有氧气管道在首尾端及固定点均设防静电接地，接地电阻≯10Ω；固定式法兰盘设跨接导线（不少于2处），跨接电阻≯0.03Ω。

4 改造成效

表1 改造成效

5 结语

通过转底炉直接还原生产金属化球团富氧燃烧技术，可实现以下效益点：①脱锌率提升2%，富锌精粉产量提升30t/月，品位提升至50%。②随着富氧燃烧技术的应用，转底炉烟气量降低，主工艺风机频率降低，吨产品电耗下降约10kW·h。③随着转底炉的含锌粉尘处理量提升至980t/天，产能提升8%。整体使吨产品成本下降约45元。

本项目除有形效益外，减排效果显著，转底炉直接还原生产金属化球团的富氧燃烧技术研究，不仅提升固体废弃物的综合利用水平，响应国家绿色制造号召，为同行业钢铁除尘灰综合处理应用起到了示范作用，为环保事业做出一定贡献。