萊鋼2#1 080 m3高爐熱風(fēng)爐動力系統(tǒng)優(yōu)化改造

蔣彥剛

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

節(jié)能減排

萊鋼2#1 080 m3高爐熱風(fēng)爐動力系統(tǒng)優(yōu)化改造

蔣彥剛

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠2#1 080 m3高爐熱風(fēng)爐采取提高熱風(fēng)爐預(yù)熱器換熱效率、優(yōu)化改造熱風(fēng)爐助燃風(fēng)、廢氣回收系統(tǒng)、應(yīng)用局部加壓技術(shù)、改造熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)等措施，使高爐動力系統(tǒng)與當(dāng)前的高爐爐容進(jìn)一步匹配，平均風(fēng)溫由983.67℃上升至1 007.33℃，燃料比由545.07 kg/t下降至539.45 kg/t，高爐年節(jié)約動力成本1 000余萬元。

高爐；熱風(fēng)爐；動力系統(tǒng)；助燃風(fēng)機(jī)；高爐煤氣

1 前言

高爐熱風(fēng)爐風(fēng)溫的高低直接影響著高爐的生產(chǎn)效率以及噸鐵成本，主要取決于爐型結(jié)構(gòu)、燒爐操作以及配套動力系統(tǒng)的匹配，高入爐風(fēng)溫是降低焦比、提高產(chǎn)量的有效措施［1］。山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠擁有6座1 080 m3高爐，其中1#、3#～6#高爐為頂燃式熱風(fēng)爐，2#高爐為內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。2#高爐是在原750 m3高爐的基礎(chǔ)上擴(kuò)容的，由于受現(xiàn)場施工條件以及大修成本影響，熱風(fēng)爐依舊使用原內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，并對其燃燒室和蓄熱室的磚墻進(jìn)行了重新砌筑。2#高爐大修后1 a內(nèi)高爐運行還比較經(jīng)濟(jì)，但隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐入爐風(fēng)溫明顯比同類型高爐低。高爐煤氣系統(tǒng)壓力時常低于工作壓力，熱風(fēng)爐廢氣回收效率低、動力管網(wǎng)不匹配等原因?qū)е赂郀t入爐風(fēng)溫比同類型高爐入爐風(fēng)溫低100℃左右，造成高爐燃料消耗比同類型高爐高，不利于高爐的經(jīng)濟(jì)運行。在不具備熱風(fēng)爐改型大修的情況下，迫切需要對高爐動力系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提升高爐入爐風(fēng)溫，降低高爐燃料消耗。

2 存在問題

2.1 換熱面積小

2#1 080 m3高爐使用內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，其燃燒室和蓄熱室在同一殼體內(nèi)，用耐火材料砌筑成的隔墻將其分開。這種熱風(fēng)爐存在一定技術(shù)缺陷，隔墻兩側(cè)溫差不僅大，還是變化的，特別是在燃燒末期和送風(fēng)末期，溫差達(dá)到400℃以上（最高可達(dá)700℃），在溫差的破壞作用下，隔墻首先發(fā)生破損并掉磚，進(jìn)而發(fā)生“短路”以至燒穿［2］。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐比頂燃式熱風(fēng)爐蓄熱面積小，導(dǎo)致高爐入爐風(fēng)溫低，但目前不具備對高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)進(jìn)行改型換代的條件。

2.2 換熱效率低

熱風(fēng)爐助燃空氣預(yù)熱器主要利用熱管原理［3］，對廢氣的余熱通過熱交換的方式實現(xiàn)回收利用。通過對現(xiàn)場1#～6#高爐預(yù)熱器參數(shù)進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，1#、3#～6#高爐的冷風(fēng)通過預(yù)熱器預(yù)熱后可由常溫升高到170℃以上，而2#高爐可僅升高到90℃左右，2#高爐助燃風(fēng)預(yù)熱器換熱效率較低。

2.3 高爐助燃風(fēng)、廢氣回收系統(tǒng)局部縮徑

目前熱風(fēng)爐的3個空氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)徑分別為600、700、750 mm，閥門兩側(cè)通過3個大小不同的徑變管與助燃風(fēng)主管道DN900 mm連接，造成管道系統(tǒng)阻力增大，影響助燃風(fēng)空氣量，無法滿足高爐煤氣壓力不足時，通過配燒焦?fàn)t煤氣提高廢氣溫度的要求。熱風(fēng)爐廢氣回收系統(tǒng)存在局部開路問題，無法實現(xiàn)廢氣的100%回收利用，影響助燃風(fēng)風(fēng)溫。

2.4 壓力波動較大

2#1 080 m3高爐高爐煤氣管道位于系統(tǒng)煤氣管道的末端，煤氣壓力波動較大，正常情況下煤氣壓力在4～6 kPa范圍內(nèi)波動，有時甚至低于4 kPa；在冬季采暖使用煤氣以及高爐集中停爐檢修的情況下，系統(tǒng)管網(wǎng)煤氣壓力更低，無法滿足高爐正常生產(chǎn)煤氣壓力需要。正常煤氣壓力情況下，送風(fēng)前期風(fēng)溫最高1 040℃，送風(fēng)末期930℃；煤氣壓力低（＜4 kPa）時，送風(fēng)前期風(fēng)溫只能達(dá)到1 020℃，送風(fēng)末期在900℃左右，且熱風(fēng)溫度在送風(fēng)40 min后下降90℃以上，風(fēng)溫穩(wěn)定性差。高爐煤氣壓力波動大，嚴(yán)重影響高爐經(jīng)濟(jì)運行。

3 熱風(fēng)爐改造

3.1 提高熱風(fēng)爐預(yù)熱器換熱效率

通過對全廠熱管換熱器設(shè)計工藝參數(shù)以及現(xiàn)場工藝參數(shù)的比較分析發(fā)現(xiàn)，各高爐助燃空氣的溫度普遍比設(shè)計溫度下降20～30℃，熱管換熱器的效率下降，直接影響高爐的入爐風(fēng)溫，在不同程度上增加了燃料消耗。利用高爐檢修的機(jī)會，對各高爐熱管換熱器進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)換熱器管束表面結(jié)垢嚴(yán)重，管束表面翅片已被粉塵全部覆蓋，嚴(yán)重減小了換熱器的換熱面積，降低預(yù)熱器的換熱效率。通過對換熱器材質(zhì)、耐壓情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，對換熱器管束進(jìn)行物理清洗。管束清洗后，提高了換熱器的換熱效率，助燃空氣溫度平均升溫35℃左右，高爐入爐風(fēng)溫提高2～5℃。

3.2 熱風(fēng)爐助燃風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造

目前熱風(fēng)爐的3個空氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)徑偏小與助燃風(fēng)管道的管徑不匹配，助燃風(fēng)閥門通過3個大小不同的變徑短管實現(xiàn)與助燃風(fēng)主管道的連接，變徑短管及閥門增加了助燃空氣的阻力，影響助燃風(fēng)風(fēng)量。利用高爐檢修機(jī)會對助燃空氣調(diào)節(jié)閥全部更換為DN900 mm管道，取消變徑管，有效降低管道局部阻力損耗，提高助燃風(fēng)量及風(fēng)壓。

3.3 熱風(fēng)爐廢氣系統(tǒng)優(yōu)化改造

2#1 080 m3高爐熱風(fēng)爐的煙氣通過2條DN900 mm的管道與DN2 400 mm的煙氣母管道連接，經(jīng)預(yù)熱器回收預(yù)熱，實現(xiàn)廢氣的回收利用。考慮到預(yù)熱器的在線檢修問題，在預(yù)熱器的兩側(cè)安裝DN2 400 mm及DN1 800 mm旁通管路，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)DN2 400 mm閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。DN1 800 mm的閥門處于半開路狀態(tài)，利用高爐檢修機(jī)會進(jìn)行封堵，實現(xiàn)熱風(fēng)爐廢氣100%通過預(yù)熱器，有效提升助燃空氣溫度。

3.4 高爐煤氣系統(tǒng)應(yīng)用局部加壓技術(shù)［4］

高爐煤氣系統(tǒng)局部加壓技術(shù)即在熱風(fēng)爐煤氣管道上增設(shè)煤氣加壓機(jī)，將前端4～6 kPa煤氣壓力提升至8～10 kPa，滿足燒爐要求。在2#高爐煤氣管道的位置北側(cè)，新加1臺煤氣加壓機(jī)，其流量為90 km3/h，出口壓力為8～10 kPa。煤氣加壓機(jī)的兩側(cè)通過電動蝶閥、眼鏡閥實現(xiàn)原煤管道的并聯(lián)連接；為保證煤氣加壓機(jī)故障時煤氣能正常輸送，在原煤氣管道上安裝電動蝶閥，原煤氣管道系統(tǒng)和煤氣加壓系統(tǒng)可以相互切換，確保煤氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；同時利用此次煤氣系統(tǒng)局部加壓改造的機(jī)會，將熱風(fēng)爐煤氣管道DN700 mm的蝶閥和眼鏡閥全部改造為DN900 mm的眼鏡閥和蝶閥，有效降低煤氣系統(tǒng)阻力損失，提升了煤氣系統(tǒng)壓力。

3.5 熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)改造

煤氣壓力提升后，需要相應(yīng)提高助燃風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，而2#爐助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)量已不能滿足生產(chǎn)要求。更換1臺大風(fēng)量助燃風(fēng)機(jī)（風(fēng)量要求100 km3/h），用以提升現(xiàn)有熱風(fēng)爐燒爐煙氣量，從而實現(xiàn)提升風(fēng)溫目的。具體改造方案為，拆除原來風(fēng)機(jī)（9-28-14D），新購買1臺9-26-11 No.15.5D風(fēng)機(jī)（出口壓力12～14 kPa，風(fēng)機(jī)流量100 000 m3/h），配套電機(jī)560 kW，6 000 V電壓；將原來的土建基礎(chǔ)拆除，重新新建9-26-11 No.15.5D基礎(chǔ)；同時更換原來的消音器及部分管道。由于助燃風(fēng)機(jī)擴(kuò)容，電機(jī)功率由原來的400 kW增加至560 kW。

4 結(jié)語

通過對2#1 080 m3高爐熱風(fēng)爐煤氣系統(tǒng)、熱風(fēng)爐廢氣余熱回收系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)的改造，高爐動力系統(tǒng)與當(dāng)前的高爐爐容進(jìn)一步匹配，在一定成度上提升了入爐風(fēng)溫，降低了燃料消耗，平均風(fēng)溫由983.67℃上升至1 007.33℃，平均產(chǎn)量由2 034.96 t/d上升至2 179.64 t/d，燃料比由545.07 kg/t下降至539.45 kg/t，年節(jié)約動力成本1 000余萬元。但從長遠(yuǎn)考慮，將內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為頂燃式熱風(fēng)爐為上策。下一步將進(jìn)一步研究熱風(fēng)爐的規(guī)范操作模式，選擇適當(dāng)時機(jī)對熱風(fēng)爐爐型結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以實現(xiàn)高爐長期安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行。

［1］由文泉，趙明革.實用高爐煉鐵技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］陸隆文.武鋼1#高爐爐役后期護(hù)爐操作實踐［J］.煉鐵，2011（2）：36.

［3］蔡九菊.鋼鐵企業(yè)能耗分析與未來節(jié)能對策研究［J］.鞍鋼技術(shù)，2009（2）：1-6.

［4］倉大強(qiáng)，白浩，宗燕兵，等.國內(nèi)外鋼鐵工業(yè)環(huán)保節(jié)能新動向新技術(shù)［C］//中國金屬學(xué)會.中國鋼鐵年會論文集.2007.

Optimization and Transformation on Hot Blast StovePower System of No.21080m3BF in Laiwu Steel

JIANG Yangang
（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Pointing to some problems such as small exchange area,low exchange efficiency,big pressure fluctuation in hot blast stove of No.2 1 080 m3BF in Laiwu Steel,a number of technical measures,included enhancing hot exchange efficiency of pre-heater of BF hot blast stove,optimizing combustion blast of hot blast stove,reforming recovery system of waste gas and reforming combustion fan, were applied to make a further match between the BF power system and BF volume.Through transformation,the average blast temperature is increased from 983.67℃to 1 007.33℃,the fuel ratio is decreased form 545.07 kg/t to 539.45 kg/t and the power cost of BF is saved of 10 million RMB every year.

blast furnace;hot blast stove;power system;burner blower;blast furnace gas

TF578

：B

：1004-4620（2014）01-0054-02

2013-09-25

蔣彥剛，男，1980年生，2004年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)給排水專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠機(jī)械工程師，從事動力設(shè)備、能源管理工作。