宣鋼2#高爐降低煤氣消耗的實(shí)踐

李育峰

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，河北張家口 075100）

1 宣鋼高爐煤氣消耗問題

河鋼集團(tuán)宣鋼公司2#2500 m3高爐自2010年9月建成投產(chǎn)，配備使用3座改進(jìn)霍戈文型高溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，預(yù)留第4座熱風(fēng)爐位置，使用單一高爐煤氣作為燃料，19孔高效格子磚，配置高溫板式預(yù)熱器。凈高爐煤氣含塵量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)≯10 mg/m3，助燃空氣壓力＞7 kPa，確保在燃燒全高爐煤氣的條件下實(shí)現(xiàn)1250℃風(fēng)溫的目標(biāo)。2017年10月以來宣鋼2#高爐由于煤氣含塵升高的原因造成熱風(fēng)爐格子磚渣化，吃煤氣能力下降，風(fēng)溫得不到保證，依靠強(qiáng)制提壓等措施提高風(fēng)溫，造成煤氣消耗嚴(yán)重，必須予以改造。

2 2#高爐煤氣消耗高的原因分析

2#高爐開爐后，熱風(fēng)爐初期使用煤氣量單爐在100 000～120 000 m3/h，空氣量90 000 m3/h左右，在煤氣壓力定8 kPa時煤氣調(diào)節(jié)閥全開，熱風(fēng)爐能夠提供較高的風(fēng)溫。煤氣消耗正常，2016年6月公司轉(zhuǎn)爐煤氣有富余量，考慮全公司煤氣平衡，減少煤氣放散，2#高爐熱風(fēng)爐開始配加轉(zhuǎn)爐煤氣10 000 m3/h左右。配加轉(zhuǎn)爐煤氣后，由于轉(zhuǎn)爐煤氣含塵較高，轉(zhuǎn)爐煤氣回收標(biāo)準(zhǔn)是含塵≤30 mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣低于10 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。造成格子磚渣化堵塞通道，吃煤氣量呈下降趨勢，相同的風(fēng)溫也呈下降趨勢，此時風(fēng)溫1060～1100℃，基本上能滿足高爐生產(chǎn)要求，2017年9月份后，堵塞嚴(yán)重，熱風(fēng)溫度顯著下降，冬季時風(fēng)溫只有950～1000℃，必須采取強(qiáng)制加量措施予以平衡，造成煤氣量消耗增加。

3 改造措施

3.1 熱風(fēng)爐煤氣換熱器更新改造大修

2#高爐煤氣預(yù)熱器采用板式預(yù)熱器，由于煤氣含塵及有害元素富集等原因造成預(yù)熱器嚴(yán)重堵塞，不得不采取切出大修措施，但是由于不能有效解決有害元素和含塵的問題，大修效果有限，大修后不到一年又產(chǎn)生堵塞和腐蝕，不得不停用。為解決2#高爐風(fēng)溫問題，2017年12月與技術(shù)人員溝通，板片材質(zhì)應(yīng)根據(jù)宣鋼現(xiàn)場實(shí)際情況分段選擇材料，要求耐腐蝕、密閉性好、通體膨脹均勻等特性。且板片表面光滑，具有更小的污垢熱阻。板片焊接采用自動輪焊技術(shù)，并及時對焊接中跟蹤定位、壓緊以及檢驗(yàn)，保證板片的焊接質(zhì)量，設(shè)備使用壽命≥10年。新一代自反吹及清掃技術(shù)的新型板式換熱器于2018年3月投入使用，2#高爐煤氣換熱器投用后，煤氣溫度提高了120～130℃。實(shí)際頂溫提高約50℃，煙道提高約30℃。達(dá)到預(yù)熱器投用效果。換熱器投用后實(shí)際使用風(fēng)溫提高15℃。煤氣消耗降低3.1%。

3.2 引風(fēng)機(jī)的利用

公司將煤氣壓力提至11 kPa，強(qiáng)制燒爐。1#熱風(fēng)爐球頂溫度最高1300℃，2#熱風(fēng)爐球頂溫度最高1350℃，3#熱風(fēng)爐球頂溫度最高1350℃。風(fēng)溫勉強(qiáng)能夠維持1000℃；當(dāng)煤氣壓力持續(xù)降低時，風(fēng)溫下降明顯，在900～950℃，而且還有下降的趨勢。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)在燒爐過程中煙道正壓嚴(yán)重，為提高利用煤氣及空氣的配入量，利舊使用了原預(yù)熱爐的助燃風(fēng)機(jī)（電機(jī)功率315 kW），改善煙道負(fù)壓情況。通過改造，有效提高煤氣利用率，有效降低煤氣消耗，計(jì)算可降低煤氣消耗0.12%。

3.3 助燃風(fēng)機(jī)改造

2#高爐熱風(fēng)爐采用四平鼓風(fēng)機(jī)廠風(fēng)量為2×105m3/h的助燃風(fēng)機(jī)，配備驅(qū)動功率1400 kW的助燃風(fēng)機(jī)，在使用初期風(fēng)壓風(fēng)量均能滿足要求，但是由于堵塞造成風(fēng)壓風(fēng)量均上不去，對1#風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，在驅(qū)動功率不變的情況下，采用三元流葉輪，增大風(fēng)量，保證合適的風(fēng)量和空燃比，使煤氣得到充分燃燒，在同風(fēng)溫情況下達(dá)到了節(jié)約煤氣0.08%的作用。

3.4 熱風(fēng)爐自動燃燒技術(shù)的應(yīng)用

2#高爐熱風(fēng)爐原自動燃燒程序?yàn)樾摴咀灾餮邪l(fā)，運(yùn)行4年以來基本滿足生產(chǎn)需要，但是在安全性、提高風(fēng)溫、降低能耗方面需進(jìn)一步提高。本次優(yōu)化改造通過對上述設(shè)備的參數(shù)優(yōu)化控制，主要參數(shù)包括壓力、溫度、流量、閥位、殘氧等優(yōu)化控制。主要控制目的是提高溫度和/或降低煤氣消耗。實(shí)現(xiàn)燃燒裝置的全自動運(yùn)行，降低工人勞動強(qiáng)度，提高安全生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)了燃燒裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對2#高爐熱風(fēng)爐進(jìn)行BCS燃燒優(yōu)化技術(shù)節(jié)能改造，以安全、節(jié)能、提高風(fēng)溫為目的，以智能程序?yàn)楹诵模ㄟ^優(yōu)化合理的空燃比達(dá)到目的。經(jīng)使用運(yùn)行和聯(lián)合測試得到如下結(jié)論：

（1）2#高爐的3座熱風(fēng)爐煤氣、空氣控制回路自動調(diào)整最佳空燃比均實(shí)現(xiàn)全自動優(yōu)化運(yùn)行；熱風(fēng)爐整體運(yùn)行工況更加平穩(wěn)，大大降低了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，同時明顯延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）BCS優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全控制技術(shù)（安全聯(lián)鎖、安全限幅、智能語音報警等），能夠及時診斷及預(yù)警熱風(fēng)爐故障，保障了熱風(fēng)爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）BCS優(yōu)化控制系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，較人工操作狀態(tài)下空燃比控制更佳；實(shí)際煤氣消耗較人工操作狀態(tài)下節(jié)省高爐煤氣3.15%。

4 結(jié)束語

2#高爐由于煤氣含塵等原因造成風(fēng)溫低，煤氣消耗量大，通過系列改造，使風(fēng)溫維持在1000℃左右，煤氣消耗量同比降低了6.45%，收到了較好的節(jié)能效果。后續(xù)需要針對熱風(fēng)爐采取新建一座熱風(fēng)爐后逐個大修的辦法徹底解決風(fēng)溫低煤氣消耗量大的問題。