承鋼2500m3高爐新技術的應用

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承鋼2500m³高爐新技術的應用

王立剛張偉高峰李鳳臣祁海龍

(河北鋼鐵集團承鋼技術中心河北鋼鐵集團承鋼煉鐵廠)

摘要承鋼2500m³高爐采用了多項承鋼自主研發的新技術，如：旋流式頂燃熱風爐、無重力除塵器全干式布袋除塵、“承鋼法”爐渣處理工藝等，經實踐證明，這些新技術運行可靠、效果良好。

關鍵詞旋流式頂燃熱風爐無重力除塵器全干式布袋除塵 “承鋼法”爐渣處理工藝

1概述

承鋼目前已經投產兩座2500m³高爐，分別建成于2006年12月和2008年9月，還有一座正在建設中，預計年內投產。三座高爐的裝備水平相當，采用了半石墨炭磚、微孔炭磚、陶瓷墊的爐底結構，小塊炭磚與陶瓷杯結合的爐缸結構；爐腹、爐腰、爐身下部用銅冷卻壁，爐體采用軟水密閉循環冷卻系統；串罐式無料鐘爐頂裝料設備；高爐設4個鐵口，雙矩形平坦化出鐵場，固定儲鐵式主溝等；值得一提的是在這三座2500m³高爐上都應用了承鋼自主研發的旋流式頂燃熱風爐、無重力除塵器全干式布袋除塵、“承鋼法”爐渣處理工藝等新技術，取得了良好的使用效果。

2旋流式頂燃熱風爐

目前熱風爐結構形式主要有內燃式、外燃式、頂燃式等，三種結構形式的熱風爐均能夠滿足1200℃風溫水平，并有其各自的優缺點。在近幾年新建的2500m³高爐熱風爐以頂燃式居多，如俄羅斯卡魯金式、旋流式頂燃式、旋切頂然式，同等蓄熱面積頂然式工程量更小，造價更低。

2．1旋流式頂燃熱風爐的結構特

各種頂燃式熱風爐的根本區別在于頂部燃燒器的型式及布置方式，旋流頂燃式熱風爐是將多個(大于4個)外置燃燒器布置在熱風爐頂部，燃燒器水平布置并且各燃燒器的中心線相切于同一個切線圓，見圖1。

新建旋流頂燃式熱風爐熱風出口設在蓄熱室上方，取消了原來保留在爐內的熱風通道，旋流頂燃式熱風爆具有以下特點：

2．1．1燃燒效率高

煤氣和空氣進入燒嘴，在典內部迅速混合，各個燒嘴的射流相切�。和粋€切線圓，進入燃燒空間，并作旋流運動，進行充分混合并加速燃燒。岡設有多個燒嘴，且每個燒嘴均有煤氣流和空氣流，起到了細流分割的作用，為煤氣和助燃空氣的混合創造了有利的條件。

2．1．2拱頂溫度低

因燒嘴水平安裝，這就造成在燃燒空間燃燒的產物不斷向下作旋流運動，避免了火焰直接沖刷拱頂，在拱頂和燃燒器平面之間形成了一個溫度相對較低的空問，起到了保護拱頂的作用。實際生產表明，拱頂溫度較拱側溫度低100一150℃。

2．1．3燃燒器工作條件好

燃燒器是頂燃式熱風爐的關鍵技術，它決定著熱風爐的風溫和壽命。旋流式頂燃熱風爐采用了燃燒器通冷風保護技術和自由式燃燒器技術，這兩項技術的采用使旋流式項燃熱風爐燃燒器壽命與熱風爐壽命同步，解決了旋流式項燃熱風爐的關鍵性問題。這兩項技術已獲得國家專利，專利號分別為：ZL 99 2 14916．9；ZL 99 242277．9。

2．1．4拱碩砌筑相對簡單

旋流式頂燃熱風爐采用外置燃燒器，燃燒器與燃燒帶組合磚之間連接形式簡單，組合磚磚型少，比用組合磚砌出氣流通道和燃燒口的頂燃熱風爐更容易施工，造價低。

2．2設計改進和主要參數

旋流式頊燃熱風爐有在1000m³級以下高爐應用15年的歷史，高爐大型后提出了更高的要求，風溫大于1200℃，熱風爐壽命30年，因此在設計上借鑒了其他高風溫熱風爐的一些設計理念。

2．2．1主要參數

熱風爐主要技術特性見下表l：

2．2．2爐殼

因爐殼直徑增大、鼓風壓力高，使爐殼承受更大的應力，在爐殼各拐點均采用圓弧過度。拱頂溫度超過1400℃，煤氣燃燒后易形成NO_x，引起晶問腐蝕，在爐殼內表面設有涂抹耐酸涂料，熱風出口處作變徑處理。

2．2．3砌筑

為適應設計最高風溫1200℃，最高拱頂溫度～1400℃，上部高溫區采用高溫蠕變性能好的硅磚，在硅磚界測溫電偶，確保硅磚溫度不應低于650℃溫度。下部根據熱風爐的溫度分布情況分別采用高鋁及不同種類土磚，隔熱層為硅酸鋁纖維板和輕質磚。熱風出口及燒嘴處采用高熱震磚。

格子磚使用十九孔Ø30mm孔徑的新型格子磚，單位體積加熱面積48m²，在保持格子磚總量相同的條件下，蓄熱面積可以增加20％，熱風溫度將更加穩定。

2．2．4熱風管道

風溫高于1200℃后，熱風爐管道處理不當容易出現熱風管道燒紅，漏風甚至崩裂等故障，影響熱風爐使用。造成問題的主要原因是熱風管道結構設計不合理。設計上在熱風爐管道系統中合理地配置波紋補償器、設置管道系統中的固定點、滑動點位置，設置足夠強度的拉桿，使管道在控制范圍內自由膨脹。

熱風管道內襯為低蠕變高鋁磚，隔層為輕質高鋁磚和輕質噴涂料。

2．2．5使用效果

新3號高爐開爐以來，在全燒高爐煤氣、助燃空氣150~C的條件下，熱風溫度穩定在1180℃~1200℃，熱風爐各系統工作穩定，使用效果良好。

3 無重力除塵器全干式布袋除塵

“無重力除塵器仝干式布袋除塵”工藝是承鋼經過理論研究、現場試驗，并先后在承鋼450m²高爐、1260m²高爐應用了3年以上的除塵工藝。

3．1．1 布袋除塵器具有重力除塵器的作用

2500m³高爐重力除塵器的直徑通常為φ13258mm，有效沉降面積為137．98 m²。2500m²高爐布袋除塵器采用16個內徑為φ4000的箱體，每個箱體有244條φ130布袋，扣除布袋所占截面積，16個箱體的有效沉降面積為149．28m²。即取消重力除塵器后布袋除塵器箱體將在一定程度上起到重力除塵器的作用，部分大顆�；覊m在箱體內完成沉降。

3．1．2 布袋的除塵效率提高

圖2為不同含塵煤氣通過袋式除塵器時的除塵效率。由圖可知，粗煤氣含塵量為5 g／Nm³(清潔濾料)的濾塵效率最低，隨過濾時間的延長除塵效率提高；隨粗煤氣含塵量的提高除塵效率提高；粗煤氣含塵量在20 g／Nm³的條件下，除塵效率受時問影響較小，且效率最高。由此可知，取消重力除塵器以后，進入布袋除塵器煤氣的粗塵含量較高，有利于提高除塵效率，過濾效率在15 min內既能達到99％以上。

3．1．3布袋的工作條件改善

荒煤氣經過布袋濾布的孔隙時，粉塵在濾布表而形成一層粘附層(膜)，粉塵中含有一定比例的粗顆粒灰，使粘附層的透氣性更好，降低布袋兩側的壓差，延長反吹周期。

3．2設計參數

爐頂煤氣壓力：正常200-230 KPa(設備能力250KPa)，最小30 KPa

爐項煤氣發生量： 220000Nm³／h—500000Nm³／h，正常：444500Nm³／h

爐頂煤氣溫度：正常100-250℃

選用φ4000mm箱體，每箱濾袋數量為244條，濾袋規格φ130~8000m，單個箱體過濾面積為800m。，每平方米布袋面積每小時過濾的煤氣量為34．3 m³／m²．h。過濾速度為0．57 m／min(16個箱體)。

布袋箱體入口采用陶瓷內襯管道，解決荒煤氣含塵多、磨損嚴重的問題。

3．3“無重力除塵器全干式布袋除塵”的優．占、

3．3．1 全干式布袋除傘較濕法除塵節約用水、節省配套脫水設施、動力設施費用。

3．3．2全干式布袋除塵可以提高余壓透平發電系統入口煤氣的溫度和壓力，提高發電量，同時通過提高煤氣溫度提高煤氣發熱值。

3．3．3取消重力除塵器后，布袋濾膜除塵作用增強，壓差降低，溫度、水份對濾袋影響降低。

3．3．4取消重力除塵器，降低建設投資，減少除塵器的占地而積，對老廠改造顯得尤為重要。

3．3．5現場測定，承鋼2500m³高爐凈煤氣含塵量平均在4mg／Nm³以下，布袋反吹周期為4小時，布袋壽命可達兩年，系統工作穩定，完全滿足生產需要。

4 “承鋼法”爐渣處理工藝

4．1 承鋼高爐渣處理工藝的概況

在采用“承鋼法”爐渣處理工藝之前，承鋼曾同時使用三利，爐渣處理方式。其中有4座高爐采用熱潑渣方式，即液態渣進入渣罐后由火車運至渣場潑渣，其中有一座高爐采用底濾法爐前水沖渣，1260m³高爐采用輪法沖水渣系統。由于承鋼技改建設，占用了潑渣場和底濾法渣池的用地，輪法沖水渣系統因為釩鈦礦的爐渣粘稠、帶鐵多，而且渣流不穩定，經常造成渣處理脫水器爆炸、炸壞渣處理設施，嚴重威脅人員安全，因此要求承鋼必須采用一種新的爐渣處理工藝。

4．2 “承鋼法”爐渣處理工藝的特點

“承鋼法”爐渣處理工藝是在爐臺下潑渣的基礎上發展起來的工藝。在渣溝溝頭處設沖渣裝置，在沖渣水中配加一定量的高壓風，經專用設備形成高壓風水流，高壓風水流將渣流打碎，渣水得到充分接觸，落地渣大部分為固體散狀，小部液態渣被富余的水冷卻。產生的蒸汽經集汽罩收集，由煙囪排至大氣，富余的沖渣水經沉淀池、回水池重復利用，爐渣由鏟車裝車后汽車運輸。目前該工藝及設備已申請國家發明專利。

承鋼先后應用了四種爐渣處理方法，這些方法在安全性、投資、設備維護等方面各有特點，詳見表2

“承鋼法”爐渣處理工藝是傳統爐前沖水渣方法的改進型，徹底解決釩鈦礦冶煉時爐渣粘稠、帶鐵多、跑大流引發的爆炸風險。具有安全、可靠、投資省、占地小、風水耗量低的特點。

4．3承鋼2500m³高爐渣處理的設備及參數

承鋼2500m³高爐共設4套“承鋼法”渣處理設備，每個鐵口對應一套。根據渣流大小設計沖制水壓力、流量，并且考慮大渣流情況下的處理能力，沖制箱要求入口風壓、水壓都達到1．5～2．5kg／cm²左右。單臺水泵供應基本能滿足小于5t／min渣量的要求，但跑大流時有部分紅渣出現，在這種情況下要求風壓、水壓取上限。各種情況下的參數選擇見表3。