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高炉煤气取代重油改造带钢加热炉的实践
 

王雨峰1  李志军2  杨锡红2

关键词:蓄热式加热炉   悬臂辊出料

摘要:介绍了高炉煤气供热的悬臂辊出料推钢加热炉的设计和使用情况。

1.背景

锡兴带钢是国内最早的短流程带钢生产线,受燃料条件限制一直以重油为燃料,加热炉结构也多年未进行改造,改造前产量只有45-55t/h,而燃油消耗达到40kg/t钢,氧化烧损和脱炭现象严重,生产成本很高。

随着公司高炉的投产,采用高炉煤气取代重油对加热炉供热成为可能。加热炉于2007年9月改造投产,取得非常好的效果,但改造设计时高炉煤气量不够,因此设计仍考虑以天然气与高炉煤气互换互补的方案,蓄热室结构做了专门设计。实际生产时以高炉煤气供热,取得了非常好的效果。

2.加热炉改造条件及要求

坯料规格:1502×3500mm

          140×1800×3500mm

          180×180×3500mm

钢种:普碳、合金钢、工具钢、弹簧钢

入炉温度:20℃~800℃

钢坯加热温度:1050℃~1200℃

产量:80t/h

燃料:高炉煤气和天然气,初期天然气80%,高炉煤气20%。

燃料方式:蓄热式燃烧

炉型:三段推钢式

几个特殊要求:

2.1受场地影响采用推钢机推钢入炉,不能采用出钢机推钢出炉,而托出机方案现场空间也不够,采用悬臂辊出料成为唯一可用方案。

2.2坯料短,产量要求高,炉内需双排料,悬臂辊必须适应这一要求。

2.3要求对炉压控制好,减少进出料冒火。

2.4带钢生产对坯料氧化脱碳要求高,原重油炉脱碳难以控制,要求高炉煤气改造后减少脱碳,以适应生产特种钢的要求。

2.5公司高炉煤气紧张,要求加热炉热效率达到70%以上。

3.改造方案

高炉煤气蓄热式加热炉已被广大用户采用,对于工程应用问题早已解决,但仍有些问题未彻底清楚,对于本工程提出的各种要求必须有针对性采用各种措施。

3.1悬臂辊出料

推钢式加热炉很少采用悬臂辊出料,尤其大断面坯。步进炉上采用悬臂辊时,步进梁具有轻拿轻放功能,坯料对辊的冲击小;而推钢炉坯料是滚落到辊上,尤其大断面坯料,对悬臂辊冲击大,为此设计了专用结构悬臂辊,承受大负荷冲击。

3.2钢坯氧化和脱碳

造成氧化和脱碳的原因很复杂,高氧化气氛和火焰冲击会加大氧化和脱碳,本设计从以下方面解决。

3.2.1气流分布

按两种结构分布

高温区:煤气贴近钢坯设置,空气与钢坯间由煤气“隔离”,造成钢坯表面处于低氧区,气流呈平流结构,火焰不冲击钢坯。

低温区:空气煤气左右布置,大交叉喷射混合,混合效果好,煤气空气竖向分布,虽然存在强烈混合但对钢坯不造成冲击。

天然气设置于高炉煤气与空气通道中间,喷头为散射结构,强化与空气的混合。

以上结构可以实现钢坯附近低氧火焰不冲击钢坯,从而减少氧化和脱碳。

3.2.2炉温控制对氧化和脱碳影响很大,通过选取合理的钢压炉底强度,保证在炉温1260℃的情况下满足80t/h产量要求。

3.3炉压控制

很多高炉煤气蓄热式加热炉炉压高、冒火严重,本设计从蓄热室、阀门选择、管道设计、风机选型等各方面按低阻力系统设计,引风机能力适当放大,保证了炉膛压力的稳定控制。

3.4热效率

加热炉热效率是一个综合结果,以下几个方面至关重要。

3.4.1炉内燃料的充分燃烧,在进入排烟蓄热室前必须充分烧净,这要求空煤气充分混合同时不能形成局部高温。

3.4.2蓄热室设置足够的蓄热体,保证长期蓄热效果。

3.4.3设计上尽量减少煤气换向死区,减少煤气在换向过程中的浪费。

3.4.4可靠的换向阀,保证煤气的可靠切断,若排烟期间煤气泄漏必然会造成加热炉的低效率。本工程采用自切断型二位三通阀,炉温采用4段控制,适应产量波动的低能耗控制。

炉内水管呈八字布置,水管采用复合绝热,水管滑块采用半热滑块和全热滑块结构,减少水管对钢坯的影响。

炉体结构见附图所示。

 

4.改造运行效果

改造工程自2007年9月投产,运行一年半时间,各方面情况如下:

·单位能耗降低

 

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

08年m3/t

389.04

396.26

384.19

384.71

381.7

381.0

382.2

380.64

379.23

383.47

378.67

379.54

热送比%

0

07年kg/t

37.87

37.72

37.64

37.48

37.16

37.85

43.105

42.23

393.22m3

405.37 m3

384.35 m3

385.39 m3

热送比%

22.21

35.98

22.16

23.43

43.51

27.82

16.22

0

7.06

6.69

13.38

13.15

折标煤(kg/t)后同比

-14.2

-13.27

-14.16

-13.66

-13.96

-15.02

-22.39

-21.3

-1.43

 

 

 

由此可见,改造后比改造前平均吨钢能耗下降15.995kg/t标煤,折重油11.1965kg/t,以重油市价3000元/吨计,则为公司节省能源成本33.59元/吨钢,效果明显。

·提高控制水平,改善工作环境:改前为人工手动控制,空燃配比凭经验,受燃油粘度及含水量影响,炉压炉温波动大,炉内气氛不佳,炉尾及炉门处经常出现冒火冒黑烟现象,对操作及周边造成环境污染;改后以自动控制为主,且高温空燃气进入炉内,燃烧稳定,炉内基本看不到火焰,炉压真正准确实现微正压,炉内气氛清晰透明,完全杜绝了炉门炉尾冒烟及烟囱冒黑烟现象,08年一年来从未由受理此类投诉。

·加热质量提高:炉内燃烧状态稳定均匀,无局部加热现象,加热均匀,氧化烧损率由原2-2.5%降到现在不大于1.2%,脱碳率由原6%下降到现2%以下。

·提高炉体寿命,减少生产过程中的事故率:改前每生产2-3个月即停炉一周左右,进行打炉底及修复炉体和烧损的烧嘴砖工作,而改后由于控制稳定,炉温均匀,生产一年内未停炉检修;改前由于有一段实炉底在均热段,氧化铁皮易于堆积,造成出钢困难,半个月左右进行停产1-3时进行清理。悬臂辊出钢方式,完全避免了出钢机事故对出钢的影响,且运行稳定,一年内无不良故障出现。

·08年4月由无锡市节约能源监测站进我改后加热炉进行检验,加热炉热效率达70.92%,排烟温度为111℃,炉墙温度(依前后左右顶顺序)155℃\85℃\82.5℃\79℃\106℃,其中由烟气所带走的物理热仅4.06%,汽化冷却带走的物理热仅5.83%。而由无锡市惠山区环境监测站烟尘烟气测试报告得知:加热炉废气排放中烟尘量平均为1.13kg/h,比改前4.64kg/h下降75.65%,SO2平均为3.6kg/h,比改前31.19kg/h下降88.45%。

 

 

 
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