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1、 第34卷 第11期 1 9 9 9年1 1月钢 铁 IRON AND STEELVol . 34, No. 11 December 1 9 9 9大型高炉热风炉高效预热系统生产实践3刘泉兴 陶 欣(鞍山钢铁集团公司)摘 要 鞍钢11号高炉(2580m3)热风炉为提高风温采用附加加热换热系统高效预热技术,用单一的低热值高炉煤气,以燃烧炉和两台大型金属换热器相组合,该系统可把高炉煤气和助燃空气分别预热到240和270,热风温度提高80100。同时,节省焦炉煤气,取得了显著的经济效益。关键词 热风炉 附加加热 双预热 热量回收PRODUCTIVE PRACTICE OF LARGE HOT BLA
2、ST STOVES W ITH EFFICIENT PREHEATING SYSTEML I U Q uanxing TAO Xin(A nshan Iron and Steel(Group)Co1)ABSTRACT A nshan Iron and Steel(Group)Co1has developed a new process, additionalpreheating heat2exchange system only w ith low calorific value blast furnace gas, in order toincrease hot blast temperat
3、ure1The system consists a combustion oven and two large2scalerecuperators1The system is able to preheat air and gas temperature up to 270and 240respectively1The hot blast temperature is raised by 802100, the coke oven gas is saved andthe dramatic econom ic profit is obtained asw ell1KEY WORDS hot bl
4、ast stoves, additional heating, double2preheating, heat recovery1 前言 附 加 加 热 换 热 系 统(A dditional PreheatingHeat2exchange System)简称A PHS。 即建造一座燃 烧炉,利用过剩的高炉煤气产生高温烟气,并与热风 炉废气混合后进入金属换热器,分别对空气和煤气 进行预热。这是利用低热值高炉煤气获得高风温的 又一高效预热技术。日本神户制钢利用此方法可将 助燃空气预热到450,煤气预热到180,风温达 到1100以上。最具典型的德国迪林根(D ilingen) 罗尔5号高炉(22
5、20 m3)采用的附加加热换热器系 统中,建有两台金属换热器,一座燃烧炉,利用循环 的废气可将助燃空气预热到500,同时把煤气预 热到250,用单一的高炉煤气可将风温提高到12851。1998年9月,鞍钢炼铁厂和鞍钢设计研 究院等单位在反复论证的基础上,成功地开发了这 项高效双预热技术并应用到鞍钢11号高炉(2580m3)热风炉上,取得了良好的效果。2 工艺流程及基本参数211 11号高炉热风炉基本情况 配备有4座改造内燃式热风炉,双预热设备投 入前燃料为高焦混合煤气,其焦炉煤气用量为24003000 m3?h。热风炉主要技术参数列于表1。表1 鞍钢11号高炉热风炉主要技术参数Table 1
6、M ain technical properties for No111BF hot blast stoves at A nshan Steel项目参数 高炉有效容积?m32580 风量?m3m in- 15000 热风炉全高?mm50356 热风炉总加热面积?m2234773133 单位炉容加热面积?m2m- 39019 单炉高炉煤气用量?m3h- 185000 操作制度两烧两送制 燃烧室形状圆形 燃烧器形式套筒式陶瓷燃烧器3 国家 “九五” 攻关项目联系人:刘泉兴,高级工程师,鞍山(114021)鞍钢炼铁厂 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc
7、Co., Ltd. All rights reserved.212 双预热系统工艺流程11号高炉热风炉双预热系统由燃烧炉、 换热 器、 引风机和若干管道、 阀门组成。按流动介质又分 为三大部分:烟气流动系统、 空气预热系统、 煤气预热系统。其工艺流程见图1。213 双预热系统主要设备和基本设计参数11号高炉双预热系统主要设备和基本设计参 数列于表2。图1 11号高炉热风炉附加加热换热器系统流程图 Fig11 Followchart of heat2recovery system w ith the additional preheating at hot blast stove plant f
8、or No111BF 1热风炉烟道; 2放散阀; 3煤气调节阀; 4引风机; 5热风炉助燃风机; 6空气总管旁通阀; 7煤气总管旁通阀; 8 煤气出口阀; 9煤气入口阀; 10热风炉烟囱; 11煤气换热器; 12烟气入口阀; 13空气换热器; 14空气出口阀; 15 空气入口阀; 16煤气调节阀; 17煤气阀; 18燃烧炉; 19空气阀; 20助燃风机表2 11号高炉双预热系统主要设备和基本设计参数Table 2 M ain equipment and base design parameter of double2preheating system for No111BF设备名称项目参数燃烧
9、炉直径?mm3900 高度?mm33030 助燃风机风量?m3h- 130000 燃烧能力?m3h- 140000 空气换热器? 段光管直径厚度?mmmm514 ? 段光管长度根数?mmn5100(2560渗铝)2577 段翅电管直径厚度?mmmm514 段翅电管长度根数?mmn51002296 空气流量?m3h- 1160000 空气初始温度? 20 空气预热温度? 250300 烟气流量?m3h- 190000 烟气初始温度? 600 煤气换热器? 段光管直径厚度?mmmm514 ? 段光管长度根数?mmn51002475 段光管直径厚度?mmmm514 段光管长度根数?mmn510022
10、475 煤气流量?m3h- 1170000180000 煤气初始温度? 40 煤气预热温度? 250300 烟气流量?m3h- 19500 烟气初始温度? 600 热风炉废气引风机型号Y4273No1220 风量?m3h- 1251197 压力?Pa4293 电机型号Y450226 电机功率?kW500 废气设计流量?m3h- 1225000230000 工作环境温度? 220250 排烟温度? 1802钢 铁 第34卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.3 双预热系统工业试验11号高炉
11、热风炉双预热设备分两阶段投入。第 一阶段将换热器投入运行,利用热风炉烟气预热空 气和煤气,运行时间一个月。 在此期间观察换热器运 行效果。 第二阶段在第一阶段的基础上,将燃烧炉投入。在燃烧炉投入初期,煤气量控制在20000 m3?h 以下,风温调整到1150。在第一、 二阶段运行前,分别将焦炉煤气关闭一周,作为双预热系统效果分 析的基础数据。311 第一阶段试验(燃烧炉不运行)1998年7月,两台大型换热器投入运行。分别 将空气、 煤气预热至90120。 第一阶段运行参数见表3。312 第二阶段试验(系统低负荷运行)表3 第一阶段热风炉双预热结果Table 3 Double preheatin
12、g results of stove at the first stage测试次数热风炉煤气换热器空气换热器引风机煤气 总量? 万m3h- 1风温 水平? 煤气温度? 烟气温度? 空气温度? 烟气温度? 入口出口入口出口入口出口入口出口烟气 温度? 烟气 流量? 万m3h- 1烟气 压力? Pa11712110342111163293111516837172121148421713109842113170313112017239183121240631619109542114181323212218642194121254841617110241116187323112318945191712
13、116785161810954111819434311271993720512107016171010844011720137311282063521812115227171110934111318530301311873821412126258161910914211518330311321883620712126109171310974211317128301291773720312115471017121100421101602731127166391801210592 平均17101096411511417031311251844815197121157110月20日,进入第二阶段的试
14、验。在燃烧炉投 入前首先对其进行烘烤,当时空气量为16000m3?h,煤气量为10000 m3?h,开燃烧炉内焦炉火碗, 燃烧炉顶部初始温度170。在烘烤燃烧炉初期,燃烧炉出口温度迅速升到450,此后温升速度减缓,到下午2: 30,燃烧炉出 口温度达580。 此时燃烧炉下部衬砖已完全烤红, 炉膛明亮,燃烧稳定,具备联合运行的条件。在此期 间,换热器内空气、 煤气不间断通过,预热温度在7090之间。 在2: 40,将烟气自动调节阀关到最小, 启动引风机,在随时观察燃烧炉燃烧情况的同时,逐渐开烟气自动调节阀,将混合烟气温度控制在450 500之间,此时空气预热温度270,煤气预热 温度230,热风
15、炉废气混入量48000 m3?h。观察 运行24 h,工作状态稳定,风温最高达1190。 将焦 炉煤气完全关闭后,热风炉风温下滑至1110。重 新将焦炉气阀开启少许,将焦炉煤气量控制在700m3?h左右。 运行至今,风温稳定在11401150之 间。在第二阶段燃烧炉煤气量为18500 m3?h,燃烧 炉助燃空气量为21400 m3?h,混合烟气温度为485。试验结果见表4。4 运行结果分析表4 第二阶段热风炉双预热结果Table 4 Double preheating results of stove at the second stage测试次数热风炉煤气换热器空气换热器引风机煤气 总量?
16、万m3h- 1风温 水平? 煤气温度? 烟气温度? 空气温度? 烟气温度? 入口出口入口出口入口出口入口出口烟气 温度? 烟气 流量? 万m3h- 1烟气 压力? Pa11713114241231445542726446764182612458 21715114741230442572726946661179611448 31711114041235447612727145358184519385 41619114440234452582725847155193615580 51619114840231456572825746063222614518 61712113940228473622824646571221611442 717101135402264686
