盧成明， 盧小玲， 左天蘭

（江西新余鋼鐵集團有限公司  第二煉鐵廠，江西  新余338000）

摘 要：新鋼11號高爐熱風爐根據風溫的理論基礎，通過長期摸索實踐，以提高高爐煤氣熱值、預熱煤氣和助燃空氣、優化燒爐技術為手段，使煤氣的消耗降低至0.510 m³/（℃·t）~0.525 m³/（℃·t）水平，保證了高爐高風溫需求，又節約了煤氣用量，剩余的高爐煤氣用于發電和其他單位使用。每年的經濟效益達330萬元。

關 鍵 詞：熱風爐  風溫  高爐煤氣

江西新余鋼鐵集團有限公司（全文簡稱新鋼）11號高爐有效容積1470m³，配屬3座旋切頂燃式熱風爐，每座熱風爐的蓄熱面積54454m²，加熱面積155.6 m²/m³。格子磚為19孔格子磚，孔徑Φ28mm。助燃風機配有2臺高壓風機，集中鼓風，一備一用。燃料為單一高爐煤氣，留有轉爐煤氣管路備用。工作制度二燒一送，采用煙氣和冷風均配技術。燃燒制度為空氣和煤氣都不固定模式，采用分離型無機傳熱換熱器預熱空氣和煤氣。目前平均風溫在1205℃。若全關混風大閘操作，平均風溫能維持在1220℃，但受送風系統耐材質量限制未能實現全關大閘操作。煤氣消耗在0.510~0.525m³/（℃·t）之間，低于新鋼考核值0.541m³（/ ℃·t），為新鋼節約成本：（0.541- 0.518）×1205×0.095×125萬元=329萬元/年。

1   熱風爐風溫理論基礎

據國內外高爐生產實踐統計，大、中型高爐熱風爐拱頂溫度比平均風溫高100~200℃，而我國大、中型高爐熱風爐實際拱頂溫度低于理論燃燒溫度70~90℃，所以可以近似地認為平均風溫與理論燃燒溫度成正比關系^[1]。

理論燃燒溫度t理的計算公式：

t_理=(Q_dw+Q_g+Q_a)/C_yV_y . （1）

式中：Q_dw為煤氣的低發熱值，kJ/m³；Q_g為煤氣的物理熱，kJ/m³；Q_a為空氣的物理熱，kJ/m³；C_y為高溫煙氣熱熔，kJ/（m³·℃）；V_y 為高溫煙氣體積，m³。

由式（1）可知，確保風溫的熱量來源是煤氣的燃燒的化學熱。不同煤氣熱值，不同煤氣量和不同煤氣溫度所產生的化學熱不同。新鋼11號高爐本著降本增效的原則，最大幅度的提高煤氣熱值。在保證風溫基礎的前提下，最大限度地降低煤氣消耗，成果顯然。

2   降低煤氣消耗的措施

煤氣發熱值是影響拱頂溫度及煤氣消耗的決定性因數，新鋼11號高爐熱風爐燃料為單一高爐煤氣，因此如何提高高爐煤氣的發熱值就成了重點。

2.1  降低高爐煤氣含水量

根據經驗數據，在飽和水不超過10%（80g/m³）的范圍內，水分每增加1%（約8g/m³）煤氣發熱值降低約33.5kJ/m³，t_理隨之降低8.5℃；機械水每增加1%，煤氣的發熱值降低51.9 kJ/m³，t_理隨之降低13℃。機械水對_理的影響較大。

降低煤氣含水量的方法：

1）穩定料線，控制頂溫，減少爐頂打水量。

2）干法布袋除塵。

3）在高爐煤氣進入熱風爐之前，增設脫水裝置（冷排）及其改造。

除1）、2）是原有工藝外，2016 年初，新鋼11號高爐對熱風爐冷排加以改造和優化。將冷排與煤氣總管連接段增設1個1 000mm×500mm×600mm的水箱（上水箱），下端連接一個圓筒形的儲水箱（下水箱）再與冷排相連。這樣做的目的是靠水流速突然降低而除塵，消除冷排管路堵塞現象，保持正常的冷排效果。

2.2  富化煤氣

高爐煤氣中的可燃成分為CO和H₂，其中CO占絕大部分。在高爐煤氣利用率一定的情況下CO的含量與富氧率有關。富氧率越低，高爐產生煤氣中的N₂就越高，CO和H₂的含量就低。所以高爐應盡可能的提高富氧量，目前新鋼11號高爐的富氧量穩定在7500~8000 m/h，富氧率在4%左右。2017年高爐煤氣成分及熱值如表1所示。

2.3  預熱煤氣和助燃空氣

對于低熱值的高爐煤氣，為獲取高風溫，需要對煤氣和空氣進行預熱。11號高爐熱風爐采用分離型無機熱管傳熱換熱器預熱技術，其中一些技術參數如圖1所示。

由圖1所知，高爐煤氣預熱后溫度上升70℃，以經驗數據煤氣預熱溫度每升高100℃，提高t_理提高50℃計算：t_理可以提高35℃。助燃空氣預熱后溫度升高100℃，以經驗數據助燃空氣在800℃以內每升高100℃相應t_理提高30~35℃（按33℃計算）。總計t_理提高35℃+33℃=68℃。

2.4  高爐煤氣的含塵要求

根據經驗數據不同含塵量允許的拱頂溫度如表2所示。

新鋼11號高爐的高爐煤氣經過重力除塵和干法布袋除塵二道工序，其含塵量達到了熱風爐對燃料含塵量小于10mg/m³的要求。

新鋼11號高爐熱風爐2016年—2017年高爐煤氣消耗如表3所示。

3   熱風爐的燒爐制度

新鋼11號高爐熱風爐采取半自動模式，空氣和煤氣都不固定。根據高爐煤氣的實際情況靈活調整空燃比，其值范圍一般控制在0.65~0.80之間。煤氣熱值高時，空燃比控制在上限；煤氣熱值低時，空燃比控制在下限。每座熱風爐起始燒爐時先大燒（加大高爐煤氣量，降低空燃比），優先把拱頂溫度升高到目標水平（1350℃）；再小燒（減少煤氣量，提高空燃比） 在維持拱頂溫度的同時提高煙道溫度到目標值（350℃），對熱風爐進行蓄熱^[2]。

每座熱風爐的燒爐時間控制在77min，每座熱風爐的送風時間達到45 min立即開始換爐轉燃燒。為維持換爐期間高爐風量、風壓的平穩性，利用熱風爐充風閥的開度適當延長換爐時間，半交叉送風時間控制在5min。熱風爐工作制度如圖2所示。新鋼11號高爐熱風爐煙氣成分如表4 所示。

4   結語

1）新鋼11號高爐熱風爐系頂燃式熱風爐，風溫長期維持在1205℃，達到高爐風溫要求。

2）通過提高煤氣發熱值、富化煤氣、預熱煤氣等手段使煤氣消耗降低至0.515 m³/（℃·t），產生經濟效益330萬元。

3）采取先進的燒爐和送風制度即保證了風溫又降低了消耗。

參 考 文 獻

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2002.

[2] 陳冠軍，胡雄光，錢凱，等.新型頂燃式熱風爐燃燒技術研究[J].鋼鐵，2009，44（1）：79.