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公司資訊

【技術】內燃式熱風爐大修改造及生產實踐

2018-07-06  來自: 鐵嶺市遠大干燥設備廠 瀏覽次數:562

國內某鋼廠4號高爐配有4座內燃式熱風爐,現已無法滿足高爐生產時的風溫需求,

主要問題是:1)墻兩側溫差大,尤其下部溫差很大,爐底部溫差送風末期可達700℃,另外,金屬套筒燃燒器的燃燒火焰垂直沖擊和振動大墻,引起燃燒室產生裂縫、掉磚、短路現象。

2)拱頂坐落在熱風爐大墻上的結構不合理,主要是受到大墻不均勻漲落與自身熱膨脹影響而產生拱頂裂縫、損壞、掉磚。

3)高溫煙氣進入蓄熱室后,氣流分布不均勻,局部過熱和高溫區所用高鋁磚抗高溫性能差,造成火井向蓄熱室傾斜,引起格子磚錯位、扭曲。針對以上問題,決定利用大修機會對熱風爐進行技術改造,以適應高風溫和長壽的需要。


主要改造內容如下。

1提高風溫和壽命的技術

1.1提高廢氣溫度

該廠4號高爐熱風爐的廢氣溫度一般控制在400℃左右。根據實際情況,在提高熱風溫度的過程中,適當提高廢氣溫度。在提高廢氣溫度的同時,將廢氣余熱用于噴煤系統及用來預熱助燃空氣和煤氣,取得了一定的效果。

提高廢氣溫度,可以增加熱風爐的蓄熱量(尤其是中、下部),因此通過增加單位時間內的燃燒煤氣量來適當地提高廢氣溫度,可以減少周期風溫降落,是提高風溫的一種措施。理論上,在廢氣溫度為200-400℃的范圍內,每提高100℃廢氣溫度,約可提高風溫40℃。但單純采用這種措施會影響熱風爐的熱效率。4號高爐熱風爐原來廢氣溫度一般控制在400℃左右,為了進一步提高風溫,根據熱風爐的條件,生產中將廢氣溫度分階段逐漸提高到了480℃左右。生產實踐表明,采取提高廢氣溫度措施后,在單燒高爐煤氣的情況下,廢氣溫度提高80℃,相應的拱頂溫度提高了20℃左右,熱風溫度提高了大約40℃。

預熱煤氣及助燃空氣從理論上講,提高廢氣溫度會降低熱風爐的熱效率。因此設計中加強煙氣管道的絕熱保溫,并回收煙氣余熱。綜合考慮煤氣以及助燃空氣預熱的需要,提高廢氣溫度是合算的。提高廢氣溫度的技術關鍵是爐箅子材質,支柱應當具有良好的耐高溫性能。采用了含鉻、鉬合金的鑄鐵爐箅子支柱,它能夠在600℃的溫度下長期穩定工作,使提高廢氣溫度成為可能,使煤氣及助燃空氣達到預定的預熱溫度有了保證。

1.2煤氣空氣雙預熱

改造過程中新上了煤氣空氣雙預熱系統。熱風爐空氣、煤氣自身雙預熱系統見圖1。該頂燃式熱風爐設有高溫旁通煙道,如果需要,一部分高溫煙氣可以通過高溫旁通煙道直接排入總煙道,以提高總煙道煙氣的溫度,總煙道中設有空氣、煤氣預熱器,這樣可以提高空氣、煤氣的預熱溫度,以提高熱風爐燃燒時火焰的溫度,如果不需要則高溫旁通煙道關閉。


當熱風爐處于燃燒狀態時,冷空氣、冷煤氣經過空氣預熱器、煤氣預熱器后被預熱,被預熱的空氣、煤氣進入熱風爐的燃燒器,在燃燒室內混合燃燒,燃燒產生的高溫煙氣大部分通過熱風爐內的蓄熱體,將其大部分熱量留在蓄熱體后,排入低溫煙道2,燃燒產生的高溫煙氣的另一部分,通過高溫旁通煙道1 直接排到低溫煙道,高溫煙氣同低溫煙氣在總煙道3 中混合成為600℃左右的煙氣,混合煙氣通過設在煙道內的空氣預熱器4、煤氣預熱器5 后,進入煙囪排入大氣。熱風爐燃燒用的空氣、煤氣通過空氣預熱器、煤氣預熱器后,將冷空氣、冷煤氣預熱成300℃左右的熱空氣、熱煤氣后進入燃燒器,所以火焰溫度大大提高,熱風爐拱頂溫度可達到1300-1350℃,從而使熱風爐向高爐送風的溫度達到1200℃以上。

2提高遼寧熱風爐的工作壽命措施

影響熱風爐壽命的關鍵因素除了拱頂和高溫區爐殼的晶間應力腐蝕以外,還有熱風爐爐體的耐火材料結構,包括拱頂、熱風出口、熱風管道以及蓄熱室格子磚砌體。

2.1耐火材料和保溫材料的選用

選用耐高溫和熱穩定性好的低蠕變高鋁磚砌筑,并通過傳熱計算選用不同材質的多層保溫材料。針對燃燒器的使用特點,在不同的燃燒部位采用不同的耐火材料,既保證燃燒器使用壽命及穩定性,又減少投資。同時,在燃燒器周圍不便砌筑的地方使用了剛玉纖維澆注料。為進一步提高熱風爐的熱效率,采用了多種輕質磚和耐火纖維氈并配合爐殼內表面噴涂。內燃式熱風爐的蓄熱室總高度為20.6m,共采用了5種格子磚。

2.2格子磚的選擇

實踐表明,采用高效格子磚可以強化蓄熱室格子磚與氣體之間的熱交換,有效降低拱頂溫度與風溫的差值,顯著提高風溫。在維持格子磚活面積或格子磚重量恒定時,合理減小格子磚格孔直徑,可以增加格子磚的加熱面積,有效改善氣體與格子磚之間的傳熱過程,從而增加格子磚的換熱量。

目前熱風爐所用的格子磚通常為7孔格子磚,由于7孔格子磚的通孔少,存在加熱面積有限的缺點,又因其孔大,同時存在填充系數較小的缺點。改造后的熱風爐采用新型的19 孔格子磚,該格子磚的體積3.845×10-3m3。在不同的爐體部位采用合適耐火材質的格子磚,按受熱溫度由高到低分布,形成低蠕變高鋁磚-RL65高鋁磚-RL42高鋁磚-低蠕變黏土磚的組合砌筑方式。

3遼寧熱風爐的控制及檢測

熱風爐控制系統包括換爐順序控制、儀表控制和計算機控制系統。熱風爐操作方式以全自動換爐和半自動換爐為主。考慮到熱風爐的檢修,單體設備的檢修以及調試,分別設置單爐自動換爐、手動聯鎖換爐和解鎖手動換爐。熱風爐的燃燒制度采用助燃空氣和煤氣的雙調節方式。熱風爐控制實現計算機控制,并與高爐本體聯網,構成分布集散系統。其具體功能為:根據自動化儀表檢測的拱頂溫度和廢氣溫度自動換爐,按高爐要求熱風溫度進行平穩送風,按溫度原則和時間原則進行四爐交錯并聯送風,按時間原則進行“三燒一送”和“二燒一送”的自動工作,實現各種工作制的轉換。

4結語

熱風爐改造完成后在工藝技術參數和經濟指標上有了大幅提升,主要體現在以下幾個方面(見表1):大修后熱風爐的送風溫度提高了165℃,焦比下降了39kg/t,同時送風周期縮短;其次,由于隔墻溫差的降低,對于抑制隔墻周期震動及不均勻膨脹有良好效果,在合理選用爐箅子材質基礎上,將廢氣溫度提升到420℃,起到了節能降本增效的效果。

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