安鋼解凍庫系統設計與優化

張林棟（河南省安陽鋼鐵集團有限責任公司,河南 安陽 455004）

安鋼解凍庫系統設計與優化

張林棟
（河南省安陽鋼鐵集團有限責任公司,河南 安陽 455004）

敘述了安鋼解凍庫系統的配置、設備選型，并詳細分析設計參數的選擇計算及混風系統優化設計。

解凍庫;系統配置;參數選型

1 概述

近年來，隨著安陽鋼鐵集團公司低庫存戰略規劃的穩步實施，加上整體產能的不斷提高，集團公司原燃料供應節奏明顯加速，尤其是冬季，火車卸車壓力陡增，物料凍結成為制約卸車效率的瓶頸。雖然近年來新建解凍棚在一定程度上緩解了原燃料供應矛盾，但是對于深度凍結的粉礦及含水率較高的進口礦，解凍棚解凍效果不甚理想，在每年的1月份，經常出現解凍后車廂中間物料仍然大塊凍結的情況，大大影響翻車機生產效率。以2013年1月份為例，鐵路每天正常供應量為4.38萬噸，約合680車，在原有解凍棚全開的情況下，公司平均每天卸車數為450車，缺口為230車，極端天氣下，卸車數僅為400車左右，缺口為280車，矛盾十分突出。

綜上所述，為了保障安鋼冬季原燃料供應的安全，從根本上解決冬季卸車難的問題，迫切需要新上解凍效果更好的解凍庫，以解燃眉之急。

2 安鋼解凍庫系統配置

根據國內現有解凍庫的生產運行特點，結合安鋼自身的能源介質結構情況，本設計決定采用熱風解凍庫的形式，在解凍庫區新建加熱爐為解凍提供熱風，加熱爐燃料采用高焦混合煤氣加熱，煤氣取自集團公司煤氣主管網，相應的水、電、氮氣等由集團公司統一考慮。

新建解凍庫位于公司翻車機前鐵路路段，按雙庫并列設計，單庫庫長433米，可同時解凍60節車皮。解凍時設計庫溫為60℃，解凍時間為2-4h。

解凍庫系統主要包括：加熱爐系統、煙氣系統、解凍庫本體、電儀控制系統。工藝流程為：混合煤氣加熱爐將冷風加熱至800-1200℃，冷風閥配冷風后將溫度降至200℃，經主管網送至解凍庫，對列車進行解凍，解凍利用完后的熱煙氣由排風口排出。

2.1 加熱爐系統

加熱爐系統由加熱爐本體、燃燒系統、助燃風系統三部分組成。

2.1.1加熱爐本體

根據總圖布置，解凍庫新建加熱爐位于解凍庫南側，離解凍庫距離大約為150m，爐子形式為臥式筒形煙氣加熱爐，爐殼為鋼結構，爐襯采用高鋁耐火磚、輕質粘土磚、硅酸鋁纖維氈和噴涂料組成。整個加熱爐由燃燒室和混合室兩部分組成。在加熱爐內設有隔墻，以便形成爐膛高溫，穩定燃燒。爐體有效尺寸為φ2260×6000m。燃燒室內煙氣溫度設計為800-1000℃。

2.1.2燃燒系統

燃燒系統關系到加熱爐燃燒的效率，直接影響整個解凍庫的運行效率，因此我們在選擇燃燒系統時充分考慮了筒形加熱爐的結構特點及燃料成分，選用成品燒嘴，4大1小，共5個。根據解凍庫解凍能力測算，需要正常混合煤氣量6000m3/h，最大混合煤氣量10000m3/h，具體參數計算見下一章參數設計選擇計算。燃燒系統由燒嘴、空煤氣管線、鼓風機系統組成。爐體設混合煤氣燒嘴5套，每個燒嘴可分開獨立控制，以適應生產變化要求。煤氣引自集團公司煤氣管網，煤氣管線設置電動蝶閥、電動盲板閥、流量計、電動調節閥、快速切斷閥、煤氣水封、吹掃、放散和測量裝置。

2.1.3助燃風系統

本系統設2臺鼓風機向燒嘴燃燒提供助燃風，正常流量時1用1備，最大流量時2臺風機同時工作。助燃風鼓風機型號：9-19NO12.5D，風量：11699-17158m3/h，全壓：5004-5047Pa，電機型號：Y250M-6，功率：37Kw。

2.2 煙氣系統

從加熱爐送出的熱煙氣，溫度約為800-1000℃，直接進入混風室。混風室為直徑4m的圓筒，冷風從上部經冷風閥進入，800-1000℃的熱煙氣從后部進入，混風室內熱風氣流方向設擋板，以增加氣流擾動，以便冷風和熱風能夠更加充分的混合均勻，之后從混風室前部經整流柵后送出。冷風閥開度與混合后風溫連鎖，以便控制混合后溫度為200℃左右。

加熱爐送出的熱煙氣管道及配冷風后管道均為實時溫度監控系統，以確保送入風機的熱風不超溫。熱風經風機加壓后經煙氣管道送至解凍庫。煙氣系統引風機選用2臺Y4-73NO20D的風機，風量：326000m3/h，全壓：2490Pa，電機功率：355Kw，共2套。煙氣引風機布置在加熱爐后的風機房內。

2.3 解凍庫本體

根據安鋼場地條件及工程進度要求，結凍庫本體圍護結構采用鋼結構加保溫材板。解凍庫雙庫并列布置，單庫庫長433米，單庫橫向軸線凈距為6m，凈高為4.5m。解凍庫入口端凈高為6m，長度設計為8m，以方便火車機車車頭調車作業。在混風室混合完成后的冷風（風溫控制在200℃左右）由2根DN2000主管道分別送至解凍庫，DN2000煙氣主管道背敷于解凍庫廠房頂部，之后由DN900管道分別送至解凍庫庫內，庫房內鐵路兩側設送風支管，各送風支管并列與送風母管相連，以盡量保證送風管道同程，送風支管長度控制在100m以內，支管上開DN300熱風出口，間距為2m，出口呈45°斜向上，以盡量保證熱風吹向列車車廂。熱風將庫內溫度加熱到60℃左右后，從解凍庫兩端送出，出風母管直徑為1m，分別設置在廠房2端，單庫排氣口設置4個。

新建解凍庫為全封閉密閉運行，生產期間設專人值班，確保工作期間無人員進入庫內。

2.4 電儀控制系統

電氣系統主要為解凍庫所有用電設備提供電源，主要用電設備有：煙氣主抽風機、煙氣爐助燃風機、煙氣管道閥門、煤氣管道閥門等設備，其中煙氣主抽風機為高壓電源（6Kv），其它為低壓電源，均取自公司高低壓變電所。

過程檢測和控制系統主要是對煙氣爐溫度、庫房溫度、風機軸承及電機軸承溫度、煙氣進出管道溫度及其流量、混合煤氣管道溫度及其流量大小進行檢測、調節、控制顯示，同時對流量信號進行溫度、壓力補償。所有溫度、壓力、流量等過程檢測、控制信號進入操作室控制系統，以便于現場操作控制。

3 安鋼解凍庫設計參數的選擇計算

3.1 項目所在地設計氣象參數

冬季采暖室外計算溫度： -4.7℃

冬季通風室外計算溫度： -0.9℃

冬季空調室外計算溫度： -0.9℃

冬季室外平均風速： 1.9m/s

冬季室外大氣壓力： 101.79kPa

3.2 煙氣溫度及煙氣量確定

根據《鄭州鐵路局鐵路貨車翻車機和散裝貨物解凍庫檢測實施辦法》：“解凍庫熱風溫度在60℃以下時，解凍時間不限；在60-100℃時，解凍時間不應超過1小時”。本設計解凍庫熱風出口溫度為60℃，正常解凍時間2-4h，根據解凍熱平衡計算，解凍過程中需要正常混合煤氣量6000 m3/h，最大混合煤氣量10000m3/h，空煤氣具體用量見下表。

介質用量表

根據以上數據，選定：加熱爐有效尺寸為φ2260×6000m，燃燒室內煙氣溫度設計為800-1000℃；煙氣系統引風機型號：Y4-73NO20D，風量：326000m3/h，全壓：2490Pa，電機功率：355Kw，共2套。

4 效益分析

解凍庫建成后，大大緩解了冬季火車卸車壓力，保障安鋼冬季原燃料供應的安全，為生產平穩運行提供了有力保障。由于降低了冬季人工卸車勞動強度，節約了人力資源成本；同時，由于卸車時間得以控制，降低了列車延時費用。與解凍庫投運之前相比，每年可為公司節約列車延時費用幾百萬元。

5 結語

安鋼結凍庫系統是在時間緊、任務重的前提下所做的施工設計，由于現場場地受限，我們不得不采取了很多超常規的設計思路，事實證明我們的思路和方法是正確的，不僅通過了鐵路部門嚴格審核，而且圓滿的完成了解凍任務，同時操作方便、維護簡單，水、電及混合煤氣消耗指標均低于行業平均水平，在業內具有很好的推廣價值。