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1、萍钢实业九江分公司KH 型蓄热式钢包烘烤装置武汉科虹工业炉有限公司2010 年 10 月 武 汉 科 虹 工 业 炉 有 限 公 司_地址：武汉市东西湖区慈惠墩网船湾 电话：027-83267319 传真：027-83895117 http:/ E-mail: 11 设备简述钢铁厂用于盛装钢水用的钢包在砌筑完后，需将钢包内衬加热到一定的温度，以排出砌体中的水分，使其充分烘干。如果干燥不彻底或内衬温度低，在注入钢水时，内衬的耐火材料就会因温差过大而承受到很大的热冲击，产生龟裂，从而缩短钢包的使用寿命。同时，高温的钢水进入钢包，包壁边的钢水立即向包壁传热而降温。钢水温降热损失的 72%92%传入包
2、壁蓄存于包衬的耐火材料之中。用我国传统的卧式钢包烘烤装置烘烤钢包，加热时间长，加热极限温度低，需要高温的钢包低部温度更低，使钢水出现巨大的温降，降温后的钢水因比重增大而沿包壁下降积存包底而冻结钢包。我国钢包烘烤装置存在的问题主要有：燃烧器过于简单，不适应钢包烘烤的工艺要求，燃烧效率差；钢包烘烤的工艺要求很严格，这主要表现在(1)升温速度；(2)包内温度均匀性。升温速度的变化就要求燃烧器有一个比较大的调节范围，即很强的负荷调节能力。温度均匀性对于钢包燃烧器来说，就要求火焰有一定的刚性，能够到达包底，并且还要有很强的搅动火焰的能力。我国目前钢包烘烤燃烧器大多仍采用套筒式的烧嘴，燃料、空气配比不合理
3、、火焰短，燃烧效率差，钢包烘烤质量差、温差大，尤其是包底温度低。没有余热回收装置，能源消耗大，热效率低。钢包在烘烤过程中，尤其是烤包的末期，包温已到了一定的温度，这时排出的烟温高。大部分热量随烟气散失到大气中，是一个很大的能源浪费，同时废热不回收，空气不预热，又直接影响到燃料的完全燃烧，燃烧效率降低。而且由于空气不预热，不能采用低热值的煤气，只能采用高热值的煤气，如天然气和焦炉煤气，更不用说采用高炉煤气和转炉煤气烘钢包了。2 蓄热式钢包烘烤装置的原理及其特点在钢包各种类型烘烤装置中，蓄热式钢包烘烤装置是最先进、节能效果最明显的一种烘烤装置，该装置集自身预热式烧嘴和新型蓄热式燃烧技术的精华于一体
4、，代表了钢包烘烤装置的一个发展方向。武汉科虹工业炉有限公司与国内外科研院所合作，设计出了采用蓄热式燃烧技术的 KH 型蓄热式卧式、立式钢包烘烤装置。蓄热式钢包烘烤装置的原理如图 1 所示。主要由一对换向阀、蓄热式烧嘴及换向控制装置等部分组成。当一个烧嘴燃烧的时候，另一个烧嘴则处于蓄热状态，在周期内交替循环使用，完成钢包的加热过程。这种装置能将燃烧空气的温度预热到接近炉温，而烟气的排放温度低于 180，极大限度地回收烟气余热，节约能源。另外，烧嘴换向操作造成烟气在钢包内的循环流动和扰动，加强了换热效果，提高了热效率，实现了钢包的均匀加热。设计时， 武 汉 科 虹 工 业 炉 有 限 公 司_地址
5、：武汉市东西湖区慈惠墩网船湾 电话：027-83267319 传真：027-83895117 http:/ E-mail: 2实现了二次送风，少量的一次风在烧嘴内与高温燃料混合不完全燃烧，减少了热 NOX 的生成，并经二次风引射吹入钢包，形成的火焰有较强的钢性，能够达到包底。有效地解决了目前钢包烘烤存在的问题。 图 1 蓄热式钢包烘烤装置原理图为实现换向式燃烧而特殊设计的换向机构可在 23s 内同时实现空气、煤气和烟气换向动作。换向机构的动作由一套专门控制系统来实现，它具有定温控制、定时控制、超温报警、程序动作和自动保护等一系列功能。若排烟温度达到或超过温度警戒线时，系统将发出声光报警信号，并
6、自动迅速切断煤气、空气和排烟机，全系统自锁，防止超温造成设备损坏。为保证安全运行，煤气和空气换向阀共用一套驱动系统同轴换向，避免了空气和煤气换向不同步而引起的危险。煤气快速切断阀与鼓风机连锁，保证在鼓风机不能正常工作时关闭煤气。3 KH 型蓄热式钢包烘烤装置的方案3.1 系统综述蓄热式卧式钢包烘烤装置见图2。它主要由如下几部分组成：钢包盖，蓄热式烧嘴，空、煤气管道，换向阀，调节阀，鼓风机，引风机，移动小车，控制系统等部分组成。蓄热式立式钢包烘烤装置见图3。它主要由如下几部分组成：钢包盖，蓄热式烧嘴，空、煤气管道，换向阀，调节阀，鼓风机，引风机，卷扬机，控制系统等部分组成。图 2 卧式钢包烘烤装
7、置 武 汉 科 虹 工 业 炉 有 限 公 司_地址：武汉市东西湖区慈惠墩网船湾 电话：027-83267319 传真：027-83895117 http:/ E-mail: 3由鼓风机鼓入燃烧用的空气通过空气管道在换向阀的分配下首先进入蓄热式烧嘴 A 中，在蓄热室中被蓄热体加热，来自车间煤气管道的煤气也在煤气换向阀的控制下此时也进入蓄热式烧嘴 A 中，空气和煤气在烧嘴头部的烧嘴砖中混合燃烧，高速喷入钢包中加热钢包；燃烧后的高温烟气在引风机抽力的作用下，经过蓄热式烧嘴 B 并与烧嘴中的蓄热体发生热交换，然后通过引风机经烟管排入大气中。随着换热时间的延长，烟气温度不断升高，约 12 分钟，烟气温
8、度升到约 180，换向阀开始换向操作，此时，烧嘴 A 进入蓄热状态，烧嘴 B 进入燃烧状态。周期进行上述动作，直至完成钢包的加热过程。3.2 蓄热式钢包烘烤装置的设计特点采用 KHRH 型低 NOx 蓄热式烧嘴KHRH 型低 NOX 蓄热式烧嘴是由科虹工业炉有限公司在国内外同类技术的基础上开发的一种蓄热式烧嘴。结构如图 4 所示。采用蓄热体小球或蜂窝体作为蓄热媒体。煤气经煤气入口进入煤气喷管中经位于烧嘴砖中的煤气喷口喷入着火室。空气经空气入口进入集气箱，然后进入蓄热室被加热至高温，高温的空气在空气蓄热室出口被按比例分为一次空气和二次空气，一次空气经环煤气气流圆周均匀分布的一次空气通道喷入着火室
9、。煤气与预热后高温空气在着火室相遇并着火燃烧，燃烧后的高温烟气在烧嘴砖外与直接喷向烧嘴砖外或炉内的二次空气，边混合边燃烧直至完全燃烧。采用空气蓄热的方式可以将空气预热至接近炉温，因此可以有效地提高燃料的理论燃烧温度，最大限度地回收烟气余热，提高燃料的利用效率，达到节能降耗，减少 CO2 排放的目的。尤其作为使用如高炉煤气、发生炉煤气等低热值燃料的燃烧装置，节能效果更为显著。高温预热后的助燃空气采用二次投入，一次高温预热的助燃空气在烧嘴砖内与煤气进行强烈的混合，由于空气量不足发生不完全燃烧，二次高温预热的助燃空气通过烧嘴砖外环出口直接高速喷入炉内，在和一次火焰混合前先与炉内的烟气混合，这样，已经
10、稀释的二次高温预热的助燃空气通过与被一次高温预热助燃空气稀释的燃料的混合，就形成了图 4 KH 型蓄热式烧嘴结构图图 3 立式钢包烘烤装置 武 汉 科 虹 工 业 炉 有 限 公 司_地址：武汉市东西湖区慈惠墩网船湾 电话：027-83267319 传真：027-83895117 http:/ E-mail: 4二级燃烧，从而抑制了火焰中高温区域的温度，同时由于烟气的强烈再循环，进而减少了热 NOX 的生成。在蓄热室设置装卸蓄热体的装卸门，可以很方便更换蓄热体。烧嘴设计采用组合结构，各部分用法兰或其它方式连接，烧嘴砖和炉墙的连接也用法兰连接，因此烧嘴的维护和更换很方便，烧嘴和炉体的连接也很严密
11、。KHRH 型低 NOX 蓄热式烧嘴的特点如下：可以进行高效率的余热回收，空气预热温度高，接近炉温；高温燃烧火焰的高速喷入及烟气的再循环，改善炉内温度分布的均匀性；能实现低 NOX 燃烧，烟气中 NOX 含量可以减少约 50%；易于对旧炉进行改造，节能率可达 30%左右；蓄热体使用寿命长，维修方便，运行费用低；可以使用低热值的燃料。烧嘴换向操作造成烟气在钢包内的循环流动和扰动，加强了换热效果，提高了热效率，因此钢包加热时间短，加热温度高，实现了钢包的均匀加热；实现了二次送风，少量的一次风在烧嘴内与高温燃料混合不完全燃烧，减少了热 NOX 的生成，并经二次风引射吹入钢包，形成的火焰有较强的钢性，
12、能够达到包底。有效地解决了目前钢包烘烤存在的问题。可操作性强，有很强的负荷调节能力； 采用含锆耐火纤维作为钢包盖内衬耐火材料，重量轻，隔热效果好。 3.3 萍钢实业九江公司蓄热式钢包烘烤装置主要技术参数及规格蓄热式卧式钢包烘烤装置的主要技术参数及规格序号 项目 单位 设计数值1 型号及规格 KHGBXW-120TH2 用途 卧式钢包烘烤3 燃料种类及热值 KJ/Nm3 转炉煤气，76504 烧嘴型式 KHRH 型蓄热式烧嘴5 燃料最大供应量 Nm3/h 1200燃料嘴前压力 kPa 3.507.006 烟气余热回收方式 小球蓄热7 包盖直径 M 3.68 控制方式 PLC9 设备单重 T 8.
13、5蓄热式立式钢包烘烤装置的主要技术参数及规格序号 项目 单位 设计数值 武 汉 科 虹 工 业 炉 有 限 公 司_地址：武汉市东西湖区慈惠墩网船湾 电话：027-83267319 传真：027-83895117 http:/ E-mail: 51 型号及规格 KHGBXL-120T2 用途 立式钢包烘烤3 燃料种类及热值 KJ/Nm3 转炉煤气，76504 烧嘴型式 KHRH 型蓄热式烧嘴5 燃料最大供应量 Nm3/h 1200燃料嘴前压力 kPa 3.507.006 烟气余热回收方式 蜂窝体蓄热7 包盖直径 M 3.68 控制方式 PLC9 设备单重 T 10.53.4 蓄热式钢包烘烤装置
14、的技术性能 当烘烤新（冷）包时，能满足耐火材料升温曲线的要求，如能在 30h 内将新砌筑的钢包烘烤到 11001150。当加热周转包（500左右热包）时，可以快速升温，在 20 分钟内可将钢包快速烘烤到 11001150。 烘烤温度均匀，钢包内壁温差小于 50。 钢包的加热过程能实现自动和手动控制。 能实现煤气压力的低压报警并自动切断煤气。 设煤气流量测量表，自动记录煤气的瞬时流量和累积流量。 钢包盖内衬采用高温含锆耐火纤维包扎块，寿命能达到一年以上。3.5 计算机控制系统 煤气切断阀自动控制。根据煤气管道上的压力检测值，当煤气压力低于极限值（2500KPa）时，切断煤气来源，保证烧嘴不回火。 煤气快速切断阀与鼓风机连锁，保证在鼓风机不能正常工作时关闭煤气。 温度自动控制。根据钢包设定的加热曲线（分段设定温度和加热时间、保温时间）对钢包进行烘烤。 燃烧控制。采用交叉限幅燃烧控制。以温度作为煤气调节回路
