高效蓄热式钢包烘烤技术在杭钢电炉的应用

摘 要 介绍了杭钢电炉公司100吨钢包加热烘烤器在使用中发生的一些问题同时也介绍了改造后蓄热式钢包烘烤器使用的情况。实践证明在节能、环保、经济效益等方面取得了较好的效果；并对烧嘴砖的使用寿命偏短、烘烤包盖处逸气量大等存在的问题进行了分析。

关键词 蓄热式燃烧技术；钢包烘烤器；节能

中图分类号TF341 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0179-03

Abstracts The using of Hang Zhou Iron and Steel Group Company original 100 tons ladle baking equipment is analyzed， and the application effect of new 100 tons ladle baking equipment of the regenerative heat is discussed in detail. Energy-saving， reducing harmful emissions and economic benefit of the new ladle baking equipment were analyzed. Some problems， such as short life of burner brick， large amount leakage of clad cover， and so on， are discussed.

Keywords High Temperature Air Combustion； Ladle baking； Energy-saving

0 引言

原有国内外炼钢厂都是采用不同的钢包加热方法烘烤钢包使其达到足够的钢包体内部温度。在国内，一般以不同比例的混合煤气为主，其热值、压力、杂质的不稳定，变化波动大，传统钢包烘烤时存在燃气预热温度低，烧嘴适应性差，钢包内部烘烤不均匀，温差大，火焰外溢，燃料消耗高等问题，已难适应炼钢技术快速发展对钢包烘烤工艺技术要求。通过对国内钢包烘烤器使用实例的技术分析，重新设计、制造并投入使用了全新的蓄热式钢包烘烤器。

1 杭钢原有100吨钢包烘烤器存在的问题

1）钢包烘烤器为传统的套筒式烘烤器。采用混合煤气喷射燃烧，平均热值为9600KJ/Nm3左右，压力波动较大，在4000Pa～7000Pa之间。

2）钢包烘烤器烘烤的时间长，包盖冒火严重，能耗高。

（1）烘烤器使用耗能较高

原来的结构由于存设计上的不足，热交换不能够充分的进行，使得助燃空气的温度不能达到理想的预热温度。另外工作时烧嘴砖极易损坏，使得空气不能够与煤气进行充分的混合，这样煤气必然不能够完全的燃烧。经测算，原钢包烘烤系统热能利用率仅为26.3%；

（2）烘烤时间长；

（3）烘烤器工作效率低。

原有的钢包加热器由于自身结构的缺陷，其火焰在燃烧时的速度很不理想最高只能达到20m/s，这样的火焰刚度不足，同时火焰飘动，从包盖处外溢，烘出来的热钢包内部受热不均匀，包底温度底，不利于热包的使用。

2 新型100吨钢包蓄热烘烤器的开发应用

2.1 新型钢包烘烤器的选择

蓄热式钢包烘烤器依然使用原来所采用的燃料保持不变，燃烧中产生的高温烟气对安装在烧嘴内的蓄热体进行加热，使得蓄热体被加热到一个较高的温度，通过换向在使用高温的蓄热体来对助燃空气进行加热（如图1）。

2.2 新蓄热式钢包烘烤器的组成部分

蓄热式钢包烘烤器主要由助燃风机、助燃空气输送管道、燃气管路、燃烧烟气排放、燃烧喷嘴、安全检测仪表、自动控制等系统以及两路蓄热体换向装置等组成。

2.3 新蓄热式加热烘烤器参数如下：

1）引风机功率4kW，压力2569Pa，风量2370m3/h；

2）鼓风机功率18.5kW，压力9219Pa，风量4509m3/h；

3）空气加热温度不低于800℃；

4）排烟温度小于150℃；

5）预热通道为空气单预热；

6）倾翻动力为液压；

7）钢包被加热温度不小于1100℃；

8）对700℃钢包加热到1100℃不超过30min；

9）烧嘴功率1600kW。

新蓄热式钢水包烘烤器应用之后，这个系统运行可靠故障少，能源利用率高，燃料的使用量大幅度减少，钢水包的烘烤质量也大大提高，这使得放钢温度也有了一定的降低，同时钢水包的耐材消耗也有减少，使用效果较好。

3 蓄热式钢水包加热器与自预热钢水包加热器的运行效果的分析

3.1 设定检测两种烘烤器效果的办法与测试结论

我们对以上两种烘烤器的烘烤效果进行了检测，为了保证检测的可比性，我们在钢包壳体上如图2的位置设置了温度检测点，并采用新型的热电偶来检测温度。

通过测试对比得出，蓄热式钢包烘烤器比传统的钢包烘烤器具有明显的优势，钢包耐材温度在相同的烘烤时间内达到了一个更高的高度，其差值在200℃以上；并且温度在钢包内的分布更加均匀，同一垂线上从上往下各点的温度差不超过30℃，从左到右同一水平线上各点的温度差不超过20℃。图3、图4给出了部分传统钢包烘烤器测试结果，将其进行对比，完成烘烤后，传统烘烤，钢包的底部温度在800℃左右，中间部位温度低于800℃，而蓄热式烘烤钢包底部温度在1000℃左右，中间部位温度都在975℃以上。传统烘烤器，烘烤的热钢包是达不到包体温度均匀，1000℃左右的要求的。

3.2 电炉蓄热式钢水包烘烤加热器对燃料的节省与实际使用效果

对自预热式钢包烘烤器的观察我们不能在这种烘烤器上找到专设的烟气排放管路，其燃烧产生的烟气直接从钢包口与包盖之间的间隙中排放出来，其排放的烟气属于高温的烟气，直接排放造成大量的热能浪费。另外自预热式钢包烘烤器燃料与助燃空气的比例不能够很好地调节，当它们的比例发生改变时，良好的燃烧比例不能形成，从而造成燃烧火焰没有刚度或者火焰的长度不够，这些均影响钢水包的烘烤效果，使得钢水包的烘烤质量很难达到炼钢工艺要求，生产线上盛放1600℃左右冶炼钢水，需要烘烤后的热钢包，包体温度1000℃左右而且上下周体温度均匀，自预热式钢包烘烤是很难做到的。新的高效蓄热式烘烤器，在工作时是利用自身的高温烟气通过蓄热体蓄热使外排烟气温度大大降低，而助燃空气通过蓄热的蓄热体温度快速提高到800℃以上的高温，两根助燃空气管道，一根蓄热排放废气，一根加热助燃空气，这样不停按一定的频率自动转换，使燃烧的起点温度高，可以缩短烘烤所需要的时间，同时高温空气与燃料混合燃烧产生稳定可靠地燃烧火焰，火焰“刚性强”可以直到包底，烘烤到钢包的底部，烘烤器的两个烧嘴轮流工作，使得热量在钢包内被均匀搅拌，这样钢包能够得到均匀的加热，钢包内各点的温差将控制在一个很小的范围。电炉钢包烘烤器投入使用后，最明显的感觉就是排放出的废气温度降低，现场作业环境大为改善。

3.3 对环保的作用

新的高效烘烤器与自预热烘烤器相比，其燃料的燃烧更充分，燃料的消耗能够减少1/4，故排放的烟气很少，燃料未燃尽外排的CO2必然更少，符合企业员工职业健康安全防护、国家节能减排、新技术应用等产业政策。

3.4 经济效果分析

在炼钢生产线上，使用蓄热式钢包烘烤器，经济效益非常明显。通过我们公司对蓄热式烘烤器使用情况比较，大概在正常投运12个月的时间，单就节约的燃料费用这一块就能够收回投资成本。

改造前后煤气消耗的比较：

原有的钢包加热器：1250m3/h混合煤气， 11.0GJ的热值；

现在的钢包烘烤器，1050m3/h混合煤气， 9.2GJ的热值。以价格30元/GJ来进行计算，每小时节约的成本为：30×（11.0-9.2）=54元

按照一年该烘烤器使用5000h来进行计算，12个月通过节约燃料能够获得：5000×54=270000元，基本上这就是一台烘烤器的改造投入费用。所以由此可见不管是出于环保的考虑还是节省开支，新的蓄热式烘烤器都是一个好的选择。

4 结论

通过对传统的套筒式烘烤器和蓄热式烘烤器的使用过程测试数据的对比得出，新型蓄热式钢包烘烤器的各项性能都优于传统的自预热式烤包器。

1） 蓄热式烘烤器热效率提高，大大降低了煤气消耗，能节约30%以上能源消耗；

2）在更短时间内能将钢包加热到所需温度，火焰长度可控性好，热流分布合理，钢包体内部升温快，包体温差小于50℃，极大改善了钢包烘烤的整体质量；

3）燃烧后废气排放量显著下降，排烟温度下降至150℃以内，有利于环保，具有良好的经济及社会效益；

4）控制系统安全可靠，可实现自动控制，降低操作劳动强度，改善作业环境；

5）蓄热式烘烤技术依然有需要改进与完善的地方，这对我们今后的工作将是新的挑战。

参考文献

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[2]陈巍，方会斌，秦文.蓄热式钢包烘烤技术的研究与应用.冶金能源，2007，5.

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