不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節能效果探究

易 勇（南京鋼鐵聯合有限公司,南京 210000）

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不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節能效果探究

易 勇
（南京鋼鐵聯合有限公司,南京 210000）

摘 要：鋼包烘烤裝置是煉鋼生產過程中的主要設備之一，鋼包烘烤裝置的特性對于煉鋼中出鋼的溫度以及爐子的使用壽命的長短有著直接的影響，不僅如此對于生產效率也有著非常大的影響力。在不同種類的煤氣下的鋼包烘烤器有不同的節能效果，其節能率與煤氣的熱值成反比，隨著煤氣的熱值的增加其節能效率是不斷降低的，通過對不同種類的煤氣熱值的分析，有利于提高鋼包烘烤裝置的節能率。

關鍵詞：煤氣；鋼包烘烤器；節能效果

0 引言

隨著競爭日益激烈，煉鋼企業生產也面臨著巨大的挑戰，特別是對以連鑄為中心的生產模式有了更高的要求，主要體現在對鋼水的溫度的要求變得更高了，特別是對于出鋼時的溫度，為了降低出鋼時鋼水的溫度可以對鋼包進行烘烤，從而實現節能減耗的目標，有利于穩定生產。

1 蓄熱式鋼包烘烤的優點

蓄熱式鋼包烘烤器相對于傳統的非蓄熱方式來說有著很多的優勢，展現出了特有的優越性。①當燃燒的空氣通過預熱達到了800到1000℃的時候，會極大地提高燃燒的溫度，燃燒溫度的提高與烘烤時間有直接的關系，可以減少烘烤的時間，節省所使用的煤氣量，從而提高了能源的利用效率。②蓄熱式鋼包烘烤器有很廣的火焰燃燒范圍，可以進行無焰燃燒。

2 不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節能效果分析

通過對天然氣、焦爐煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG下的蓄熱式鋼包烘烤器的研究，分析不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節能的效果。

2.1 計算方法

（1）煤氣熱值。煤氣熱值的計算公式為：

Qd是煤氣低發熱值，KJ/m3。由于轉爐煤氣含有極少的CmHn，因此在不影響結果的前提下將其按照CH4計算。

通過計算可以得出這六種典型煤氣的熱值，

（2）燃燒空氣需要量。在煤氣中各成分含量以及燃燒反應式的基礎上得到了燃燒理論空氣需要量的公式：

Lo是燃燒中所需要的理論上的空氣量，m3/m3。

（3）燃燒煙氣量。假設在整個過程中，煤氣可以完全的燃燒，并且在此基礎上假設空氣過剩系數a是1，并且空氣中沒有很多水蒸氣，且沒有達到最低。在煤氣燃燒的時候，會產生以CO2、N2以及H2O等成分為主的煙氣，不同的煤氣產生的煙氣量也是不同的，六種典型的煤氣的煙氣量從高到低依次為天然氣、焦爐煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG。

2.2 節能分析

Qgb=Qd-V1·c1·t-V2·c2·t-V3·c3·t，QGB指的是煤氣向鋼包傳遞的熱量，Qd指的是煤氣低發熱量，V1、V2、V3指的是燃燒產物中的CO2、H2O、N2的體積；C1、C2、C3是CO2、H2O以及N2的比熱容，t是溫度。

鋼包烘烤器直接排出來的煙氣的溫度假設為1000℃，并忽略其中通過包蓋以及包沿縫隙、輻射造成的熱損失，在非蓄熱烘烤設備中，不同的煤氣種類有不同的煤氣燃燒后的熱量接收量，從高到低依次為天然氣（19804.44）、焦爐煤氣COG（10695.35）、LDG-COG混合煤氣（7566.62）、轉爐煤氣LDG（4437.89）、BFG-LDG混合煤氣（2590.51）、高爐煤氣BFG（743/13）。

200℃是對烘烤器排出的煙氣的溫度假設，并忽略其中通過包蓋以及包沿縫隙、輻射造成的熱損失，在蓄熱式烘烤器中，不同的煤氣種類有不同的接收的煤氣燃燒后的熱量，由高到低依次為天然氣（33032.69）、焦爐煤氣COG（17302.81）、LDG-COG混合煤氣（12428.42）、轉爐煤氣LDG（7554.03）、BFG-LDG混合煤氣（5156.73）、高爐煤氣BFG（2759.44）。

在相同種類的煤氣的前提下，以及傳遞相同熱量所需要的煤氣量的基礎上，蓄熱式烘烤器是比非蓄熱式的烘烤器節約煤氣量的，相對比率的公式是：

Qfx指的是一單位體積的煤氣，通過燃燒給非蓄熱式烘烤器所能傳達的熱量，Qx則是單位體積煤氣向蓄熱式烘烤器傳遞的熱量。

在蓄熱式鋼包烘烤器中各種煤氣的節能率從高到低為高爐煤氣BFG （73.07%）、BFG-LDG混合煤氣（49.76%）、LDG-COG混合煤氣（41.25%）、天然氣（40.05%）、轉爐煤氣LDG（39.12%）、焦爐煤氣COG（38.19%）。蓄熱式鋼包烘烤器中無論是哪種煤氣其節能率都在38%之上，焦爐煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG這五種煤氣類型的節能率與煤氣熱值成正比，熱值越高其產生的煙氣量也越多，因此烘烤鋼包的效果就越好。

2.3 理論燃燒溫度

在燃料理論燃燒溫度計算公式下得到每一種煤氣在理論上的燃燒溫度：

to是燃料的理論燃燒溫度，Qd是燃料的低發熱量，Q1是燃料的熱分解損失，Vo是單位理論上燃燒的生成的氣量，C1是燃料生成的氣的平均比熱容。Qf=12645f1V2+10803f2V2 （6）

f1以及f2是CO2以及H2O在高溫下的分解度。

根據計算可以得出，焦爐煤氣COG、LDG-COG混合煤氣、轉爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG這五種煤氣類型的理論燃燒溫度與其熱值成正比，隨著熱值的增加而增加，由高到低為焦爐煤氣COG2113.1℃、LDG-COG混合煤氣2047.3℃、天然氣2038.5℃、轉爐煤氣LDG、BFG-LDG混合煤氣、高爐煤氣BFG的燃燒溫度均在1900℃以下。

3 結語

鋼包烘烤裝置是煉鋼生產過程中的主要設備之一，對于煉鋼中出鋼的溫度以及爐子的使用壽命的長短、生產效率也有著非常大的影響力。不同種類的煤氣下的鋼包烘烤器有不同的節能效果，通過對不同種類的煤氣熱值的分析，有利于提高鋼包烘烤裝置的節能率。通過鋼包烘烤技術的發展，鋼包烘烤器在現階段主要有傳統非蓄熱式，以及蓄熱式。

參考文獻：

［1］周舒暢,徐安軍,袁飛.不同煤氣種類下蓄熱式鋼包烘烤器節能潛力分析［J］.工業加熱,2015（02）：8-11.

［2］彭薈羽.蓄熱式鋼包烘烤裝置的節能優化研究［D］.遼寧科技大學,2014.

［3］陳巍,方會斌,秦文.蓄熱式鋼包烘烤技術的研究與應用［J］.冶金能源,2007（03）：39-42.

［4］秦文,李修海,夏俊華.對蓄熱式鋼包烘烤器設計的幾點看法［J］.冶金能源,2006（03）：27-29.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.067