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中冶京诚四段式旋切顶燃热风炉助推钢铁行业绿色高效发展(发表于《中国冶金报》《世界金属导报》微信公众号2022年9月7日)

发布时间: 2022-09-08 访问量:0

绿色环保、高效节能、减排降碳是时代对钢铁行业发展的新要求。高炉炼铁是长流程钢铁冶金的主要工艺环节,热风炉作为高炉炼铁的主要配套设备,能否为高炉稳定提供1200℃以上的高温热风,是高炉节能降耗、减排降碳的关键。

经过多年创新改进,我国热风炉技术已发展到较高水平,但是随着科技进步和时代发展,用户需求日益提高,热风炉仍存在一些亟待解决的共性问题:热风出口钢壳发红甚至内衬坍塌、热风输送管道(尤其是三岔口位置)内衬坍塌影响热风炉稳定送风;热风炉燃烧器燃烧效率低、氮氧化物排放浓度高……

中冶京诚作为冶金建设国家队排头兵,以技术为先导,以创新为核心,始终致力推动钢铁行业绿色高效发展,针对新时期新需求,对原有专利产品旋切式顶燃热风炉创新升级,开发了四段式旋切顶燃热风炉系列技术,解决了相关痛点问题:

1 四段式顶燃热风炉结构——分解荷载,抗变长寿

顶燃式热风炉热风出口组合砖所处环境恶劣,高温、周期性温度及压力变化、顶部大荷载易使组合砖变形,从而导致窜风、炉壳发红甚至炉壳开裂。中冶京诚在保留其专有技术三段式顶燃热风炉结构具有完全轴对称性等优点的基础上,开发了“四段式顶燃热风炉”专利技术(ZL201721862988.8),并结合“锁扣独立拱顶结构和窑炉”专利技术(ZL20172 1862979.9),进一步将燃烧室分为相互独立的热风出口直段和锥段。四段式顶燃热风炉结构避免了燃烧室锥段大墙的荷载直接作用于热风出口组合砖上。以3000m3级别高炉热风炉为例,该技术将拱顶锥段大墙~370t的重量分解于炉壳上,使热风出口组合砖顶部荷载由320 kN/m2降低至50 kN/m2,有效改善热风出口组合砖在高温、高压环境的受力状态,大幅延长热风出口组合砖的使用寿命。

2 旋切顶燃式热风炉低氮燃烧器——强化燃烧,超低排放

旋切顶燃式热风炉燃烧器是由中冶京诚研发、并不断发展完善的一种陶瓷燃烧器,通过强化燃烧和强化换热方式,在空气过剩系数低至1.03条件下即可保证煤气完全燃烧,空煤气混合更加充分均匀,最大限度提高煤气燃烧温度和煤气利用效率,显著延长燃烧器使用寿命。该燃烧器不仅可以在单烧高炉煤气的情况下实现1250℃的平均送风温度,而且较低的空气过剩系数可有效降低燃烧后烟气中的O2浓度,避免大量形成NOx,满足NOx超低排放要求。

3热风管道分段式结构——抗变耐热,稳定长寿

中冶京诚针对热风管道关键部位(如三岔口位置)钢壳温度高甚至内衬坍塌的问题,研发了“一种热风管道结构和热风输送系统”专利技术(ZL201820323422.6),将热风管道砌体分段管理,避免了管道耐材膨胀对三岔口组合砖的挤压,并采用“热风管道的内衬砌筑结构和热风管道三岔口内衬砌筑结构”专利技术(ZL201820324179.X),增加了热风管道三岔口组合砖的强度。通过合理布置通长拉紧装置、各种形式的支座和补偿器,保证热风管道钢壳在可控范围内受热膨胀,最终实现热风管道耐材和钢壳的双重稳定,大幅延长热风管道的使用寿命。

4 热风炉燃烧控制模型——智能稳定,节能降碳

中冶京诚热风炉燃烧控制模型基于热焓燃烧数学模型结合专家系统,提高系统的稳定性和控制精度,可实现无人工干预全自动烧炉,烧炉过程平稳,减少劳动强度。独特的煤气平衡算法,在煤气不够的情况下,保证热风炉顺利烧炉。

热风炉燃烧控制模型应用效果显著,烧炉时间误差在±3min以内,热风温度在±4℃以内;节约煤气、减少CO2排放3-8%;烟气残氧含量在0.20%以下,降低了因煤气成分、压力波动造成的煤气过剩或不足,煤气燃烧更完全,提高风温3~20℃。


中冶京诚四段式旋切顶燃热风炉系列技术产品已成功应用于3000m3级别高炉热风炉。经实测,在长期送风温度~1200℃的操作条件下,热风炉拱顶炉壳最高温度<100℃,热风出口炉壳最高温度<105℃,管道三岔口管壳最高温度<120℃,单位标立加热风量高炉煤气消耗0.329m3,氮氧化物满足超低排放要求,有效解决了热风炉亟待解决的共性问题,大幅提升热风炉使用寿命,助推钢铁行业绿色高效发展。


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