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精选优质文档-倾情为你奉上重庆科技学院学生毕业设计（论文）外 文 译 文学 院 冶金与材料工程学院 专业班级 冶金普2009-01 学生姓名 胥魏 学 号 文献来源：Baosteel Technical Research Volume 2，Number 2，June 2008，Page 31提高2500m³高炉热风温度的实践李一为，施建恩，鲍雷，王屹(宝钢集团不锈钢分公司炼铁厂，中国上海，) 摘要：风温是高炉提高喷煤比、节能降耗、降本增效的有效措施。不锈钢分公司炼铁厂2500m³高炉在采用提高热风炉拱顶温度、提高废气温度、助燃空气与煤气双预热、富氧烧炉、全关混风闸阀等多项技术之外，近年来，采取热风炉富氧烧炉、掺烧高热值转炉煤气、增加换炉次数缩短烧炉送风周期等措施提高风温。近几年高炉风温不断提高，2006年2500m³高炉月平均风温达到1158，最高达到1195，该高风温技术在中国已处于领先地位。关键词：热风炉 高风温 富氧炉 转炉煤气1 前言我国“十一五”规划提出到2010年单位GDP能耗比“十五”期末要降低20%，首次将节能降耗目标与经济增长目标放在同等重要的位置。作为能源消耗大户的钢铁工业，其节能降耗的任务尤为艰巨。我国钢铁工业能源消耗总量约占全国能源消耗总量的9%10% 1，而炼铁系统是钢铁生产的第一能耗大户，能耗占钢铁工业总能耗的60%70% 2。提高热风温度是高炉提高喷煤比、节能降耗、降本增效的有效措施。热风是高炉炼铁的廉价能源，热量主要是用低热值的高炉煤气换来的，它占高炉总热量输入的17%19%。一般送风温度在10001200之间时，风温每增加100可降低焦比2.8%。2006年全国重点钢铁企业热风温度为1100，比2005年同期升高20，创出历史最好水平。全国有宝钢分公司、梅钢公司高炉风温超过了1200，宝钢分公司2006 年平均风温1242，最高达1250以上，全国有7个企业风温超过1150 3。但是，我国高炉风温相比国际先进水平低100150，风温偏低是我国炼铁技术指标中与国际先进水平差距最大的地方，也成为我国炼铁技术提升的重点工作之一。因此，需要采取各种有效措施进一步提高高炉热风温度。宝钢股份不锈钢分公司2500m³高炉于1999年10月8日投产，有4座改进型内燃式热风炉，采用两烧两送并联制送风，按全烧高炉煤气设计。除通过采用提高热风炉拱顶温度、提高废气温度、助燃空气与煤气双预热、富氧烧炉、全关混风闸阀等多项技术外，近年来还通过采取掺烧高热值转炉煤气、缩短烧炉送风时间等措施，不断提高热风温度。2005年热风温度为1138，2006年提高到1158，其中11月份最高达到1195，2007年一季度在热风炉不富氧的条件下平均风温稳定在1166，高风温技术进入国内领先水平。2 提高热风炉风温的理论依据热风炉提供的风温水平直接与热风炉烧炉末期的拱顶温度有关，大高炉热风炉的风温一般可以用“风温=拱顶温度-150”来估算4。因此，热风炉末期拱顶温度越高，送出的风温也就越高，而热风炉拱顶温度的高低主要取决于燃料的理论燃烧温度。每单位低发热值煤气的理论燃烧温度可按下式计算5: tT=（QA+QG+QL）/(VPCP)=CAtALn+CGtG+(126.36×CO+107.85×H2)/（VPCP） (1)式中， tT理为理论燃烧温度/；QA为燃烧用空气带入的物理热/(kJ·m-3)；QG为燃烧用煤气带入的物理热/(kJ·m-3)；QL为煤气低发热值/(kJ·m-3)；VP为单位煤气燃烧所产生的烟气量/(m³·m-3)；CP为助燃空气的比热容，kJ/(m-3·-1)；CA为燃烧产物在t理时的平均热容/（kJ·m-3·-1)；CG为煤气的比热容/（kJ·m-3·-1)；tA、tG为助燃空气、煤气的温度/；Ln为1m³煤气完全燃烧时的实际空气过剩系数；CO、H2为煤气中可燃成分体积百分比/%。因此，高风温技术就是要创造有利条件，实施应用各种新技术，例如增加(1)式中空气和煤气带入的物理热，增加煤气的低发热值，或者减少燃烧产生的烟气量。总之，以最终提高热风炉理论燃烧温度为目的。3 提高2500m3高炉风温的实践3.1 富氧烧炉为充分利用热风炉高温废气余热，2500m³高炉设计时采用了分离式热管换热器进行煤气和助燃空气双预热，煤气和助燃空气可预热至140以上，即提高(1)式中QA和QG，从而可提高热风炉理论燃烧温度7080。随着当时喷煤系统的投入和提高喷煤比的需求，高炉迫切需要进一步提高热风温度。富氧鼓风是很具潜力的增产降焦措施6，于是，2002年7月投入使用了一套富氧烧炉装置，如图1所示。图1 热风炉富氧系统示意图由(1)式可知: 热风炉理论燃烧温度与VP和CP成反比。因此，提高助燃空气中的氧气含量，则可以降低VP，理论燃烧温度上升。以富氧5%计算，1m³高炉煤气燃烧所需空气量可以减少近20%，可以相应降低燃烧产物体积15%左右。同时，由于高温废气中CO2相应增加，可提高拱顶辐射传热的效率；而且富氧后，煤气火焰温度升高，拱顶升温速度加快，有利于在短时间内获得高风温。采用此技术后，经测评，热风炉拱顶温度上升38，热风温度由1095提高到1137，氧气用量控制在2000m³/h 左右，风温上升了42，取得了明显效果。热风炉富氧烧炉的使用将热风温度提升了一个台阶。如图2所示，2003和2004年平均热风温度稳定在1150以上。热风温度/年份图2 2500m³高炉热风温度变化(2007年为一季度数据)3.2 掺烧高热值转炉煤气由于高炉指标的改善，高炉煤气的发热值降低，单纯依靠高炉煤气7，法将热风炉拱顶烧到1200风温所要求的温度1350以上。因此，要进一步提高风温需要进行煤气的富化。利用高热值煤气(如天然气、焦炉煤气、转炉煤气等)来富化热风炉使用的高炉煤气，提高(1)式中的QL，即可有效提高tT，实现提高热风炉烧炉时的拱顶温度，但煤气富化要取决于钢铁厂各种煤气的平衡和资源情况。不锈钢分公司目前天然气资源紧缺，而自身没有焦炉，无法像宝钢分公司炼铁厂高炉那样可以利用高热值的焦炉煤气来提高热风温度。随着不锈钢新生产线的建成投产以及旧用户的减少，不锈钢分公司高热值的转炉煤气量逐渐富余。为合理、充分地利用好能源，分级利用能源介质，实现煤气综合利用，减轻对环境污染的负荷，开发新的用户点显得十分重要。2006年7月通过技术改造实施热风炉掺烧转炉煤气，目前转炉煤气热值约为7.77MJ/m³，为高炉煤气的两倍多(高炉煤气热值约3.143.77MJ/m³)，根据炼钢回收量和用户点平衡，热风炉掺烧转炉煤气量控制在2000m³/h。掺烧转炉煤气前后风温的对比，如表1所示。实践证明：在富氧烧炉的基础上，掺烧一定量(2.6%)中热值转炉煤气后，热风炉拱顶温度得到了一定的提高，提高3%左右，烟道管理时间由原40分钟缩短为30分钟，废气温度升高速度明显减缓，实际送风温度提高了11。表1 掺烧转炉煤气前后热风炉送风温度比较项目送风温度/转炉煤气量/(m³·h-1)热风炉富氧量/(m³·h-1)备注掺烧前1144019712006年16月份为基准掺烧后1155198219822006年8月份差值+11+1982+113.3增加换炉次数缩短送风周期缩短热风炉的送风时间是充分利用高温热量的有效措施，国外为了维持高风温，将送风时间缩短到30-45分钟8。3.3.1 送风时间与风温的关系热风炉内的温度随着燃烧、送风、换炉3个工作过程发生周期性的变化，若热风炉换炉次数少，送风时间长，则增加拱顶温降，不利于提高风温。因此，有必要优化热风炉操作制度，通过增加换炉次数缩短工作周期可以缩小热风炉拱顶温度的波动，强化热交换能力，缩短送风时间，进一步提高送风风温。3.3.2增加换炉次数缩短送风周期的实践2500m³高炉热风炉实行的二送二烧交叉并联送风制度，以控制时间的方式对高炉进行送风控制。原送风周期为120分钟的操作制度，即每60分钟换一次炉，采用半自动的运行方式。通过研究后于2006年9月开始试验增加换炉次数缩短送风周期热风炉操作制度，经过一段时间的优化运行和摸索，最终将送风周期确定为90分钟，即每45分钟换一次炉，日增加换炉次数8次。稳定后制定了详细的技术规程和标准化作业制度， 操作上严格执行“勤观测、勤分析、勤调整”的原则。热风炉制度调整前后的实践证明：缩短送风周期后，取得了明显成效，热风风温提高了30，如表2所示。表2 缩短送风周期前后风温比较项目送风周期/min送风温度/热风炉富氧量/(m³·h-1)备注调整前120115519822006年8月份为基准调整后90118524622006年910月份平均值差值-30+30+491图3为2006年2500m³高炉热风温度的变化曲线。通过采取掺烧转炉煤气和缩短送风周期两项措施，风温从上半年的1145提高到下半年的1172，平均提高了27，2006年热风温度达到了1158的年平均最好水平，而其中11月份也创造了1195的历史最好水平。为了节约氧气，2007年开始停用热风炉富氧，而在实施掺烧转炉煤气和缩短送风周期两项举措下，一季度热风温度保持在较高水平， 平均达到1166。热风温度/图3 2006年热风温度变化表3为2500m³高炉历年主要经济技术指标，2005年因炉况波动及外围因素的影响，造成指标退步较大，风温也为近几年最低。2006年通过采取上述几项提高风温的措施后，热风温度得到了持续提高。在我厂2500m³高炉没有自身焦炭而大部份使用外购焦的不利条件下，高炉煤比不断攀升，而燃料比控制较低，实属不易。为进一步提高热风温度，下一步还将进行热风炉计算机自动烧炉模型的研究，并不断对高风温技术进行优化，确保2500m³高炉风温稳定在较高水平上。4 结论(1)热风炉实行富氧烧炉和掺烧高热值煤气，均可以有效地提升热风温度，有条件的企业均可根据实际情况加以利用。尤其是对转炉煤气的充分利用，不仅体现出节能效果，而且可以减轻环境污染。表3 2500m³高炉历年主要经济技术指标年份利用系数/（t·m-3·d-1）焦比/kg·t-1）煤比/kg·t-1）燃料比/kg·t-1）风温/富氧率/%20001.995390.5101.1491.610700.4920012.177370.5116.1486.610920.8920022.066376.0127.2503.211311.4720032.219388.8123.7512.511571.5120042.424377.3115.2492.511541.5920052.253366.9118.4485.311381.3020062.379363.3124.2487.511581.2020072.385367.7128.3496.011661.31注：2007年数据为第一季度数据(2)由于我国大部分高炉的热风炉蓄热砖热容量不足，操作大多仍沿用低风温时的方法，造成风温与顶温的温差大。因此，采用短送风周期操作势在必行，通过增加换炉次数，缩短送风时间，从生产管理上就可提高一定的热风温度。参考文献（见原文）专心-专注-专业