王騰飛  崔文靜  戴昭穎

(首鋼京唐公司煉鋼作業(yè)部)

摘 要：文章主要介紹了首鋼京唐公司高效節(jié)能鋼包蓄熱式烘烤器的工藝及改造應(yīng)用。改造后應(yīng)用雙蓄預(yù)熱式燃燒技術(shù)，具有高效節(jié)能和低污染排放特征。增加上位機監(jiān)控管理系統(tǒng),優(yōu)化了鋼包烘烤控制模式。目前蓄熱式鋼包烘烤技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定，相比原烘烤器，烘烤煤氣消耗量減少30%以上，獲得了更好的節(jié)能和烘烤效果。

關(guān)鍵詞：鋼包烘烤器；蓄熱高效；節(jié)能

鋼包作為周轉(zhuǎn)鋼水的容器，不能直接上線盛裝1600℃左右的鋼水，必須提前預(yù)熱，即通過烘烤器烘烤鋼包內(nèi)襯磚，達(dá)到所要求溫度，才能上線使用。鋼包烘烤質(zhì)量對鋼水溫度有顯著的影響，甚至可能影響連鑄穩(wěn)定生產(chǎn)。同時國家節(jié)能減排的政策對鋼包烘烤溫度和能耗也提出了更高的要求，所以鋼包烘烤器在煉鋼工藝中具有舉足輕重的作用。

傳統(tǒng)燃燒技術(shù)因大量的煙氣余熱得不到有效回收利用，熱效率低。隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，鋼包烘烤器要求火焰具有較高的燃燒溫度和一定長度及形狀的燃燒帶^[1]，同時在長度方向上具有理想的溫度分布，實現(xiàn)內(nèi)襯上下部位均勻加熱。

為有效減小煉鋼工藝溫降，采用雙蓄熱式鋼包烘烤器，降低鋼包烘烤器燃?xì)庀模岣咪摪鼉?nèi)襯烘烤均勻性，達(dá)到高效節(jié)能的目的。

1高效節(jié)能鋼包蓄熱烘烤系統(tǒng)

1.1蓄熱式燃燒技術(shù)

蓄熱式燃燒技術(shù)也稱高溫空氣燃燒技術(shù)(HTAC),主要通過高效蓄熱體，將空氣預(yù)熱至1000℃以上，不但可以有效提高燃燒效率和燃燒溫度，而且可以使鋼包內(nèi)溫度場更加穩(wěn)定均勻蓄熱式烘烤器采用雙噴嘴，燒嘴設(shè)計有預(yù)混燃燒室，空煤氣預(yù)混合后燃燒，有效提高燃燒溫度。雙噴嘴交替燃燒，促進高溫氣體充分傳熱給低溫區(qū)，減少熱量損失，實現(xiàn)升溫更快更均勻。高溫空氣燃燒技術(shù)^[2]具有高效節(jié)能與低NO_x， CO₂排放等多重優(yōu)越性，從根本上攻克了長期困擾鋼包烘烤煙氣余熱回收利用率低、對環(huán)境污染嚴(yán)重等重大技術(shù)難題。

蓄熱式燃燒系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)和排煙系統(tǒng)三部分組成（見圖1 。其中，換向閥、燒嘴和控制系統(tǒng)是三個最為核心的設(shè)備。對于換向閥，由于其工作在高速切換的狀態(tài)，設(shè)備穩(wěn)定性成為主要考察的性能指標(biāo)；對于燒嘴，面向工藝應(yīng)用保證烘烤質(zhì)量（包括烘烤溫度和烘烤均勻性）是燒嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方向；對于控制系統(tǒng)，開發(fā)以減少超調(diào)量為目標(biāo)的自適應(yīng)控制技術(shù)是保證烘烤按曲線進行和實現(xiàn)節(jié)能烘烤的關(guān)鍵。

1.2烘烤曲線自動控制

蓄熱式烘烤器的控制系統(tǒng)采用可變雙限幅串級調(diào)節(jié)控制方法，以溫度串級并聯(lián)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主系統(tǒng)，如圖2。在溫度反饋控制方式中，選擇串級調(diào)節(jié)控制方法控制鋼包烘烤溫度，通過改變煤氣流量和空氣流量來實現(xiàn)控溫，以大修包烘烤為例，烘烤溫度與烘烤曲線吻合度高，且調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)頻率較低，能有效提高調(diào)節(jié)閥使用壽命。

1.3烘烤器智能管理系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)新增上位機能實現(xiàn)多套鋼包烘烤器集中監(jiān)控。該系統(tǒng)提供維護操作界面，可完成各種監(jiān)視及管理功能，同時還具有烘烤優(yōu)化控制模式功能，增加節(jié)能效果。上位機監(jiān)控基本功能是采集烘烤過程中各種過程數(shù)據(jù)，包括煤氣流量、空氣流量、空燃比、包蓋溫度和鋼包號等，并以溫度-時間曲線方式實時顯示烘烤過程的溫度變化趨勢，實現(xiàn)對鋼包烘烤過程的有效跟蹤和監(jiān)控。

2鋼包蓄熱式烘烤關(guān)鍵配套技術(shù)

2.1二位七通同軸換向閥

二位七通同軸換向閥成功解決了普通換向閥容易卡死、泄漏和壽命短等問題。該換向閥由柱面摩擦改為線摩擦，減小換向閥摩擦阻力，從而降低故障率。密封件采用銅滑塊自動磨損補償,防止竄氣，保證排煙溫度與燒嘴空燃比的準(zhǔn)確性。空燃?xì)鈸Q向閥的控制由原固定的換向頻率,改為根據(jù)溫度變化自動調(diào)整換向周期，從而延長換向閥內(nèi)驅(qū)動氣缸的使用壽命。

2.2換向時間自動調(diào)節(jié)技術(shù)

不同煙氣溫度同等的蓄熱體積情況下，通過換向時間調(diào)節(jié)來提高燃燒溫度以及換熱效率，設(shè)置換向時間自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)煙氣溫度較低時,換向時間設(shè)置較長，增加蓄熱體蓄熱量，有效提高低溫烘烤階段空氣預(yù)熱溫度。跟蹤在線溫度變化不斷調(diào)整換向時間，延長換向閥壽命，保證空氣蓄熱溫度的同時達(dá)到極限節(jié)能的目標(biāo)。

2.3烘烤煙氣量實時調(diào)節(jié)

蓄熱式鋼包烘烤產(chǎn)生的煙氣主要通過包沿和排煙管道排出，為達(dá)到極限節(jié)能，應(yīng)降低包沿?zé)崃恳萆ⅰ：婵具^程中，煙氣量為一變化值，當(dāng)蓄熱室排煙量大于實際煙氣發(fā)生量時，鋼包中負(fù)壓，會出現(xiàn)包沿吸冷風(fēng)現(xiàn)象，降低烘烤溫度；當(dāng)蓄熱室排煙量小于實際發(fā)生量時，包內(nèi)正壓，熱煙氣從包沿逸散，能源浪費。蓄熱式烘烤技術(shù)采用煙氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)煤氣、空氣流量以及包內(nèi)溫度對煙氣量進行實時調(diào)節(jié)，保持包內(nèi)微正壓狀態(tài)，使鋼包既不吸冷風(fēng)也不逸散熱煙氣,CO₂排放大幅降低，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時降低碳排放。

3  現(xiàn)場應(yīng)用效果

高效節(jié)能鋼包蓄熱式烘烤技術(shù)在首鋼京唐公司煉鋼部運行已超過1年，設(shè)備總體運行良好。該烘烤器能夠穩(wěn)定保證鋼包包蓋處烘烤溫度在1000℃以上，鋼包包底耐材溫度在800℃以上, 同時實現(xiàn)平均節(jié)能率30%以上，烘烤溫度曲線偏差在±45℃范圍內(nèi)，大幅提高了鋼包作業(yè)的穩(wěn)定性和熱狀態(tài)，降低了烘烤器的能源消耗。

4  結(jié)語

(1) 鋼包蓄熱式烘烤器主要采用高速蓄熱燒嘴、自動換向調(diào)節(jié)、煙氣量自動控制以及智能集中監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)節(jié)能和裝備智能的目標(biāo)。

(2) 蓄熱式鋼包烘烤器設(shè)備總體運行良好, 穩(wěn)定保證鋼包包蓋處烘烤溫度在1000℃以上,鋼包包底耐材溫度在800P以上，平均節(jié)能率達(dá)30%以上，節(jié)能效果顯著，有效保證了鋼包的熱狀態(tài)穩(wěn)定。

(3) 通過煙氣量自動調(diào)節(jié)，減少煙氣外逸, CO₂排放大幅降低，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的同時降低碳排放。

參考文獻(xiàn)

[1] 周 峰，戴方欽，祁 霞.蓄熱式臥式鋼包烘烤器在韶鋼的運用[J].冶金能源，2016, 35 (4) 33 -37.

[2] 尹濤.蓄熱式鋼水包烘烤裝置的設(shè)計及應(yīng)用 [J] 冶金能源，2015 , 34 (5) 25 -27 .