王騰飛 崔文靜 戴昭穎
(首鋼京唐公司煉鋼作業(yè)部)
摘 要：文章主要介紹了首鋼京唐公司高效節(jié)能鋼包蓄熱式烘烤器的工藝及改造應(yīng)用。改造后應(yīng)用雙蓄預(yù)熱式燃燒技術(shù)，具有高效節(jié)能和低污染排放特征。增加上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng),優(yōu)化了鋼包烘烤控制模式。目前蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定，相比原烘烤器，烘烤煤氣消耗量減少30%以上，獲得了更好的節(jié)能和烘烤效果。
關(guān)鍵詞：鋼包烘烤器；蓄熱高效；節(jié)能
鋼包作為周轉(zhuǎn)鋼水的容器，不能直接上線盛裝1600℃左右的鋼水，必須提前預(yù)熱，即通過烘烤器烘烤鋼包內(nèi)襯磚，達(dá)到所要求溫度，才能上線使用。鋼包烘烤質(zhì)量對(duì)鋼水溫度有顯著的影響，甚至可能影響連鑄穩(wěn)定生產(chǎn)。同時(shí)國(guó)家節(jié)能減排的政策對(duì)鋼包烘烤溫度和能耗也提出了更高的要求，所以鋼包烘烤器在煉鋼工藝中具有舉足輕重的作用。
傳統(tǒng)燃燒技術(shù)因大量的煙氣余熱得不到有效回收利用，熱效率低。隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，鋼包烘烤器要求火焰具有較高的燃燒溫度和一定長(zhǎng)度及形狀的燃燒帶[1]，同時(shí)在長(zhǎng)度方向上具有理想的溫度分布，實(shí)現(xiàn)內(nèi)襯上下部位均勻加熱。
為有效減小煉鋼工藝溫降，采用雙蓄熱式鋼包烘烤器，降低鋼包烘烤器燃?xì)庀?，提高鋼包?nèi)襯烘烤均勻性，達(dá)到高效節(jié)能的目的。
1高效節(jié)能鋼包蓄熱烘烤系統(tǒng)
1.1蓄熱式燃燒技術(shù)
蓄熱式燃燒技術(shù)也稱高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC),主要通過高效蓄熱體，將空氣預(yù)熱至1000℃以上，不但可以有效提高燃燒效率和燃燒溫度，而且可以使鋼包內(nèi)溫度場(chǎng)更加穩(wěn)定均勻蓄熱式烘烤器采用雙噴嘴，燒嘴設(shè)計(jì)有預(yù)混燃燒室，空煤氣預(yù)混合后燃燒，有效提高燃燒溫度。雙噴嘴交替燃燒，促進(jìn)高溫氣體充分傳熱給低溫區(qū)，減少熱量損失，實(shí)現(xiàn)升溫更快更均勻。高溫空氣燃燒技術(shù)[2]具有高效節(jié)能與低NOx， CO2排放等多重優(yōu)越性，從根本上攻克了長(zhǎng)期困擾鋼包烘烤煙氣余熱回收利用率低、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等重大技術(shù)難題。
蓄熱式燃燒系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)和排煙系統(tǒng)三部分組成（見圖1 。其中，換向閥、燒嘴和控制系統(tǒng)是三個(gè)最為核心的設(shè)備。對(duì)于換向閥，由于其工作在高速切換的狀態(tài)，設(shè)備穩(wěn)定性成為主要考察的性能指標(biāo)；對(duì)于燒嘴，面向工藝應(yīng)用保證烘烤質(zhì)量（包括烘烤溫度和烘烤均勻性）是燒嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方向；對(duì)于控制系統(tǒng)，開發(fā)以減少超調(diào)量為目標(biāo)的自適應(yīng)控制技術(shù)是保證烘烤按曲線進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)節(jié)能烘烤的關(guān)鍵。
1.2烘烤曲線自動(dòng)控制
蓄熱式烘烤器的控制系統(tǒng)采用可變雙限幅串級(jí)調(diào)節(jié)控制方法，以溫度串級(jí)并聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主系統(tǒng)，如圖2。在溫度反饋控制方式中，選擇串級(jí)調(diào)節(jié)控制方法控制鋼包烘烤溫度，通過改變煤氣流量和空氣流量來實(shí)現(xiàn)控溫，以大修包烘烤為例，烘烤溫度與烘烤曲線吻合度高，且調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)頻率較低，能有效提高調(diào)節(jié)閥使用壽命。
1.3烘烤器智能管理系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)新增上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)多套鋼包烘烤器集中監(jiān)控。該系統(tǒng)提供維護(hù)操作界面，可完成各種監(jiān)視及管理功能，同時(shí)還具有烘烤優(yōu)化控制模式功能，增加節(jié)能效果。上位機(jī)監(jiān)控基本功能是采集烘烤過程中各種過程數(shù)據(jù)，包括煤氣流量、空氣流量、空燃比、包蓋溫度和鋼包號(hào)等，并以溫度-時(shí)間曲線方式實(shí)時(shí)顯示烘烤過程的溫度變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼包烘烤過程的有效跟蹤和監(jiān)控。
2鋼包蓄熱式烘烤關(guān)鍵配套技術(shù)
2.1二位七通同軸換向閥
二位七通同軸換向閥成功解決了普通換向閥容易卡死、泄漏和壽命短等問題。該換向閥由柱面摩擦改為線摩擦，減小換向閥摩擦阻力，從而降低故障率。密封件采用銅滑塊自動(dòng)磨損補(bǔ)償,防止竄氣，保證排煙溫度與燒嘴空燃比的準(zhǔn)確性?？杖?xì)鈸Q向閥的控制由原固定的換向頻率,改為根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)整換向周期，從而延長(zhǎng)換向閥內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣缸的使用壽命。
2.2換向時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)
不同煙氣溫度同等的蓄熱體積情況下，通過換向時(shí)間調(diào)節(jié)來提高燃燒溫度以及換熱效率，設(shè)置換向時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)煙氣溫度較低時(shí),換向時(shí)間設(shè)置較長(zhǎng)，增加蓄熱體蓄熱量，有效提高低溫烘烤階段空氣預(yù)熱溫度。跟蹤在線溫度變化不斷調(diào)整換向時(shí)間，延長(zhǎng)換向閥壽命，保證空氣蓄熱溫度的同時(shí)達(dá)到極限節(jié)能的目標(biāo)。
2.3烘烤煙氣量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)
蓄熱式鋼包烘烤產(chǎn)生的煙氣主要通過包沿和排煙管道排出，為達(dá)到極限節(jié)能，應(yīng)降低包沿?zé)崃恳萆ⅰ：婵具^程中，煙氣量為一變化值，當(dāng)蓄熱室排煙量大于實(shí)際煙氣發(fā)生量時(shí)，鋼包中負(fù)壓，會(huì)出現(xiàn)包沿吸冷風(fēng)現(xiàn)象，降低烘烤溫度；當(dāng)蓄熱室排煙量小于實(shí)際發(fā)生量時(shí)，包內(nèi)正壓，熱煙氣從包沿逸散，能源浪費(fèi)。蓄熱式烘烤技術(shù)采用煙氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)煤氣、空氣流量以及包內(nèi)溫度對(duì)煙氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保持包內(nèi)微正壓狀態(tài)，使鋼包既不吸冷風(fēng)也不逸散熱煙氣,CO2排放大幅降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)降低碳排放。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
高效節(jié)能鋼包蓄熱式烘烤技術(shù)在首鋼京唐公司煉鋼部運(yùn)行已超過1年，設(shè)備總體運(yùn)行良好。該烘烤器能夠穩(wěn)定保證鋼包包蓋處烘烤溫度在1000℃以上，鋼包包底耐材溫度在800℃以上, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)平均節(jié)能率30%以上，烘烤溫度曲線偏差在±45℃范圍內(nèi)，大幅提高了鋼包作業(yè)的穩(wěn)定性和熱狀態(tài)，降低了烘烤器的能源消耗。
4 結(jié)語
(1) 鋼包蓄熱式烘烤器主要采用高速蓄熱燒嘴、自動(dòng)換向調(diào)節(jié)、煙氣量自動(dòng)控制以及智能集中監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和裝備智能的目標(biāo)。
(2) 蓄熱式鋼包烘烤器設(shè)備總體運(yùn)行良好, 穩(wěn)定保證鋼包包蓋處烘烤溫度在1000℃以上,鋼包包底耐材溫度在800P以上，平均節(jié)能率達(dá)30%以上，節(jié)能效果顯著，有效保證了鋼包的熱狀態(tài)穩(wěn)定。
(3) 通過煙氣量自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少煙氣外逸, CO2排放大幅降低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)降低碳排放。
參考文獻(xiàn)
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