高爐煤氣品質及壓力對蓄熱式推鋼爐運行的重要性

洪云川 韓洪濤 許桂寶

摘 要：文章介紹了高爐煤氣品質及壓力在蓄熱式推鋼爐中的重要性，以及高爐煤氣品質及壓力會影響加熱爐的哪些方面。

關鍵詞：高爐煤氣；推鋼爐；蓄熱式

1 前言

蓄熱式加熱爐是利用蓄熱式燃燒技術，實現高溫低氧燃燒的加熱爐，它具有高效余熱回收、高溫預熱空、煤氣及低NOx排放等優點。在蓄熱式燃燒系統中煤氣是非常重要的一個組成部分，煤氣品質的優劣以及壓力的穩定性對加熱爐的正常生產有著至關重要的作用。

2 工程概況

我公司對某鋼廠推鋼爐進行改造，將原用高焦混合煤氣常規燃燒的推鋼式加熱爐改為燃高爐煤氣的雙蓄熱推鋼式加熱爐。改造后的加熱爐基本參數見表1。

表1

該加熱爐經過改造投產后正常運行5個月停爐時發現爐內氧化鐵皮量較大，蓄熱式燒嘴內的蜂窩體孔洞有被熔融物堵塞的現象，同時爐壓波動較大。經過多次更換蜂窩體以及加強空燃比控制調節等手段都沒有很好的改善爐況，后經技術人員在現場跟蹤加熱爐生產一段時間發現該加熱爐煤氣總管壓力波動非常大，煤氣管網沒有凈化措施，從高爐出來后直接進入用戶使用。針對該加熱爐較有代表性的正常生產一小時進行記錄發現：加熱爐煤氣壓力最低值為3500pa，最高值為12500pa，煤氣壓力波動在這個范圍內很頻繁。爐膛壓力最低的時候為-80pa，最高的時候已經超出了元件檢測的最大范圍。這兩個指標在短短的一個小時內就如此頻繁波動，而且波動幅度非常巨大。

3 原因分析

針對以上現象，分析煤氣品質及壓力波動對推鋼式加熱爐有以下影響：

①對鋼坯氧化燒損的影響

煤氣壓力頻繁波動，會導致各段加熱爐調節閥為了滿足預設的空燃比而頻繁調節，同時調節閥的開合有個時間滯后性，在頻繁波動的煤氣壓力下很難保證能將空燃比按照設計值進行控制，當空氣量大于煤氣需要時，爐內會有多余的高溫空氣存在，鋼坯表面與這些富余的空氣接觸會發生氧化，長時間有富余空氣存在于爐內時，爐內的鋼坯氧化鐵皮會急劇增多。

推鋼式加熱爐每次推鋼機都會推動整爐鋼在爐內向出料側前進，鋼坯在爐底水管上的震動大表面的氧化鐵皮在震動的過程中會剝落，鋼坯新的表層會和富余的空氣接觸形成新的氧化，多次惡性循環會導致爐內的氧化鐵皮劇增。

②對自動控制的影響

自動控制是加熱爐的重要組成部分，控制精確的前提是檢測元件返回PLC的檢測信號必須準確。煤氣壓力波動過大過于頻繁，有時候甚至超出了測壓元件量程最高限，這樣測到的數據準確性就不可靠。同時由于煤氣壓力波動頻繁，整個控制系統在調整這個不穩定的系統時每一步動作都有滯后性，調節閥的頻繁動作閥體就會產生疲勞運行導致閥桿、執行機構的使用壽命減短。整個燃燒系統的穩定性難以保證，加熱爐的空燃比就難以實現，生產過程中還是依賴于工人的操作經驗在手動控制調節閥，自動控制失去了應有的作用。

③對蓄熱式燒嘴的影響

蓄熱式燒嘴最重要的就是燒嘴的蓄熱能力，本次改造采用的是莫來石材質的蜂窩體，采用六角形小孔徑。該蓄熱體的孔徑小，蓄熱能力高[1]。由于煤氣品質差，含灰量大，新蜂窩體在前期運行時沒問題，運行時間長了，小孔洞就會出現堵塞的現象，同時由于爐內的氧化鐵皮量大，在燒嘴換向的時候往燒嘴內部倒吸高溫煙氣的同時也會將氧化鐵皮帶入燒嘴內部，高溫蓄熱體會把氧化鐵皮再次熔融并且粘在蜂窩體的內部，當再次換向時，低溫空、煤氣就會將蓄熱體的熱量帶走，同時也將熔融在蓄熱體上的氧化鐵皮冷卻凝固在蓄熱體上。重復以上的過程，蓄熱體在運行一段時間就會出現堵塞，蓄熱能力差等情況，導致蓄熱體壽命短，更換蓄熱體頻繁，人工及材料費用都大。

④對爐膛壓力的影響

爐膛壓力是加熱爐的一個重要參數，爐墻兩側燒嘴頻繁換向，爐內氣流不斷變化，爐膛壓力是判斷爐內氣氛是否運行流暢的重要指標。煤氣壓力波動大會導致燒嘴前的煤氣壓力忽大忽小[2]，壓力大時（12000Pa）爐內產生煙氣多，但是在煤煙側引風機的吸風量不變的情況下，爐內煙氣被帶走的量就相對少，留在爐膛內的煙氣無法順暢的排出就必然導致爐壓偏高；相反，煤氣壓力小時（3500Pa） 爐內產生煙氣就少，在同等煤氣側引風機吸風量的情況下，爐內煙氣被帶走的量就相對多，留在爐膛內的煙氣少，爐壓偏低。不穩定的煤氣壓力會導致爐壓不穩定從而影響鋼坯的加熱質量。

⑤對爐內耐材的影響

煤氣品質差煤氣中的高爐灰會進入爐膛，沖刷爐內耐火材料[3]。煤氣壓力波動大，蓄熱式爐又頻繁換向，高溫氣流沖刷爐內耐材，沖刷的氣流忽大忽小。爐內耐材長時間處于這種不穩定的爐況下，會有局部開裂隱患存在。

4 結束語

該鋼廠在得知以上情況后對加熱爐煤氣管網進行改造，煤氣總管上增設了煤氣管網穩壓閥，很大程度上改善了加熱爐的煤氣品質及壓力穩定性，煤氣壓力達到了該加熱爐的設計要求。改造后，目前該加熱爐出現的以上問題均已得到很好的解決。

參考文獻

[1]駱志平.加熱爐蜂窩體蓄熱能力下降原因分析[M].湖北：鄂鋼科技，2010.4.

[2]鋼鐵廠工業爐設計參考資料編寫組.鋼鐵廠工業爐設計參考資料[M].北京：冶金工業出版社，1979.

[3]武文斐.冶金加熱爐設計與實例[M].北京：化學工業出版社，2008.

作者簡介：洪云川，男（1983-），畢業于東北大學，本科學歷，工程師，主要從事冶金工業爐窯的設計與研究。

韓洪濤，男（1979-），畢業于東北大學，本科學歷，高級工程師，主要從事冶金工業爐窯的設計與研究。

許桂寶，男（1980-），畢業于安徽工業大學，本科學歷，工程師，主要從事冶金工業爐窯的現場管理及技術指導。