023 南钢2号高炉焦炉煤气混烧工业试验.doc

南钢2号高炉焦炉煤气混烧工业试验杨道彬(南京钢铁股份有限公司炼铁厂技术科)摘 要：介绍南钢2号高炉焦炉煤气混烧工艺，从没计制作、安装、工业试验多方面进行叙述，重点描述试验过程，通过试验找到引射器正确的操作方法。关键词：高炉煤气 焦炉煤气 混烧l前言 提高热风炉热风温度，是高炉高产、低耗、降低牛铁成本的重要措施之一。现有的钢铁企业对高炉热风炉的高风温需求主要来自两个方面，一是通过提高热风温度使高炉增加喷煤量和降低焦比，同时降低生铁成本和减少环境污染的有效于段；二是高炉扩容后，每m3高炉有效容的蓄热面积有所降低导致热风温度有所下降，从而限制了喷煤量的提高。因此，对于提高热风温度的研究成为了工程技术人员关注的焦点问题。通过比较提高风温的主要措施，结合南铡2号高炉热风炉的形状，决定采用热风炉富化焦炉煤气技术来提高2号高炉风温水平。2焦炉煤气引射器设计 热风炉烧炉时在高炉煤气中混入焦炉煤气有两种方式：(1)用加压泵将焦炉煤气加压后混入高炉煤气中。(2)应用引射原理将焦炉煤气引入高炉煤气中。通过比较决定采用引射器作为煤气混合的工作方式，其优点是无需消耗电能、设备结构简单、加工安装方便、运行可靠、同时还有一定的自我调节特性。通过煤气引射器作为一种混合装置，利用较高压力的高炉煤气(约75 kPa)本身所具有的能量吸入另一股流体焦炉煤气(约25 kPa)，形成具有一定压力的混合煤气供热风炉烧炉使用。2号高炉焦炉煤气引射器由重庆科技学院设计厂内制作安装。21 引射器结构尺寸确定 引射器参数见图1示意。 通过改变不同的条件，设计计算得到不同的结构尺寸数据，列于下表： 根据生产实际情况，结合上表的计算结果，认为正常工况下，高炉煤气压力可以稳定在75kPa以上，即可以保证喷嘴前端压力P1稳定在5kPa以上工作；混合煤气返回煤气主管时压力保证5kPa以上：焦炉煤气压力P2最低不低于25kPa，正常工作在45kPa左右的压力。最终确定引射器的结构尺寸如下：22工艺布置图 (1)接入点选择： 以2号高炉热风炉布置图为设计依据，选择在热风炉的高炉煤气总管上加入焦炉煤气，这在2号高炉现场布置局促的情况是唯一的选择。通过现场查看测量总管平面反映出的长度有100m左右。对于安装601m的引射器是可行的。 (2)引射器工艺布置图 在工艺布置图中，有几个问题需要说明： 以2号高炉的热风炉参数进行的设计，高炉煤气流量41000m3h，焦炉煤气的配入量05，工作的基本条件是高炉煤气压力不低于75kPa，焦炉煤气的压力不低于25kPa。 考虑到引射器喷射口及喉口的流速高达50m/s左右，引射器的材质选择应有一定耐磨性要求。 工艺图中的管径均表示内径，管壁厚度结合原有管道确定。 各阀位的安装位置按照现场要求进行确定。 为安装和检修着想，需要在焦炉煤气管道加装蒸汽吹扫装置。(3)实际安装图3焦炉煤气混烧试验 2号高炉焦炉煤气引射器于2008年4月底安装完毕。为了验证其性能及效果，对2号高炉焦炉煤气混烧工艺进行工业试验。31制定焦炉煤气引射器操作规程(试用) 高炉煤气工作的上限为125 kPa，下限75 kPa；焦炉煤气的工作下限为25 kPa。设置超限报警(混合室压力大于焦炉煤气压力)，停引射器。为防止高炉煤气倒灌进入焦炉煤气管道，在焦炉煤气管道安装快速切断阀，当混合室压力高于焦炉煤气压力时，报警并快速切断焦炉煤气。 (1)快速切断阀操作：(假发阀门初始为关闭状态) 手动开关阀门：先将选择开关旋至“手动”位置，需要开阀时，按开阀门按钮，观察信号灯，关到位红灯熄灭，一段时间后开到位绿灯亮起，说明阀门已开好。需要关阀时，按关阀门按钮，观察信号灯，开到位绿灯熄灭，一段时间后关到位红灯亮起，说明阀门已关好。 投入使用时，手动将阀门开好后，再将选择开关旋至“自动”位置，这样才具备当混合室压力高于焦炉煤气压力时自动快速关断的功能。 快速关断后，要恢复使用，依然参照第条手动开阀门步骤和第条进行操作。 (2)开引射器操作：开1000高炉煤气调节阀开450混合煤气调节阀开400高炉煤气调节阀调节1000高炉煤气调节阀，至混合室压力低于焦炉煤气压力开焦炉煤气调节阀开焦炉煤气快速切断阀调节1000高炉煤气和焦炉煤气调节阀至焦炉煤气规定流量。 (3)停引射器操作：(压力报警后，停烧炉前) 关焦炉煤气快速切断阀关焦炉煤气调节阀开1000高炉煤气调节阀关400高炉煤气调节阀关450混合煤气调节阀。 (4)热风炉煤气支管要动火，须保证高炉煤气水封，焦炉煤气上盲板。32试验第一阶段：2008年5月5日一9日 5月5日上午将焦炉煤气引至引射器前端，10：00操作引射器将焦炉煤气成功引入高炉煤气支管，经过四天白班的操作，试验结果如下： (1)该引射器设计制造是成功的，操作参数能满足工艺要求，实现将焦炉煤气混入高炉煤气的目的。 (2)引入焦炉煤气后，热风炉烘顶能迅速烧至1300(上限)，但到换炉时热风炉废气温度达不到400，在370左右，如再有一个来回，将会更低一些。(3)风温水平较前面升高一点，不是太明显。见表1原因分析： 由于引射器是通过控制总管高炉煤气流量，增加流经引射器的高炉煤气流量，提高支管煤气流速，确保混合室压力低于焦炉煤气压力，实现焦炉煤气引射目的的。因此在实际操作过程中叩l米高炉煤气总管蝶阀必须部分关闭，关闭程度必须保证混合室压力低于焦炉煤气压力。在此试用阶段部分阀门开度及压力流量参数见表二。从表2看出1米高炉煤气总管蝶阀开度约534，几乎关闭一半。烧炉高炉煤气流量由42000m3h下降到约30000m3h(196449672)。混合(烧炉)煤气压力由112KPa下降到526Kpa，尽管混入了约1400m3h高热值焦炉煤气，但燃烧产生的总热量仍然下降较多，经计算约减少10，从而导致废气温度不理想。 针对试验第一阶段存在的问题，召集各高炉热风班长分析原因，出谋划策，及时调整试验方案。主要观点： (1)阶段性使用焦炉煤气，作为优化项温及废气温度的手段。 (2)在保证混合室压力低于焦炉煤气压力的情况下，尽量将1米高炉煤气总管蝶阀开大，让较多的高炉煤气参与燃烧。 (3)摸索各阀门的开度及操作技巧，使烧炉效果最好，达到提高风温的目的。33试验第二阶段：2008年6月2日一6日白班。 试验第二阶段部分参数见表2。 第二阶段试验情况说明： (1)此阶段特别重视对1米高炉煤气总管蝶阀的控制，实现了由间断混烧变为连续混烧。烧两个热风炉时1米蝶阀开度保持60(第一阶段53)，让较多的高炉煤气参与燃烧，根据统计高炉煤气量由19644m3h增加到25960m3h，加上通过引射器的煤气，烧炉总量已接近正常水平。换炉单烧时将1米蝶阀开度l临时调整为40，以确保在煤气压力波动情况下混合室压力低于焦炉煤气压力，满足引射要求。换炉后双烧时再将甲1米蝶阀开度调整为60，操作简便可靠。 (2)通过第二阶段的试用摸索出较为适宜的焦炉煤气量。为了燃烧稳定，换炉时拱顶和废气温度均能达到理想水平(拱顶1300、废气400)，焦炉煤气阀们开度由第一阶段的13调整到第二阶段的68，焦炉煤气量控制在8001000 m3h，比较适宜。 (3)通过第二阶段的试用操作实践，2号炉热风工基本掌握了引射器的操作方法和操作技巧，能熟练进行操作。 (4)提高风温效果明显。统计结果如下：表3 从上表看出，焦炉煤气混烧正常使用后，热风炉拱顶温度和送风温度得到提高，实际风温水平提高约20。4结论 (1)该引射器设计制造是成功的，操作参数能满足工艺要求，实现将焦炉煤气混入高炉煤气的目的。 (2)该引射器操作简便可靠。只要在操作室内将l米高炉煤气总管蝶阀加以控制，能实现连续混烧。烧两个热风炉时l米蝶阀开度保持60，换炉单烧时将l米蝶阀开度临时调整为40，换炉后双烧时再将l米蝶阀开度调整为60。 (3)焦炉煤气阀们开度控制在68，焦炉煤气量控制在8001000