新型蓄熱式烘烤器的應用技術實踐*

王 楊，晁 霞，高 靜，劉燕霞，戚翠芬，付菁媛，張華英，楊 穎

（1河北工業職業技術學院，河北 石家莊050000；2濟源鋼鐵公司，河南 濟源454650；3巴音郭楞職業技術學院，新疆 庫爾勒市841000）

1 前 言

煉鋼用高溫容器（鋼包、中間包）的烘烤質量，不僅決定了耐材的使用壽命，更重要的是其對出鋼溫度、能源消耗，甚至產品質量的影響。傳統烘烤器采用輕柴油、焦爐煤氣作為燃料，其燃燒排放煙氣的溫度高達800℃，并且直接向大氣排放，不但能耗高，而且造成空氣污染以及環境熱污染，直接危害員工身體健康。某煉鋼廠在線鋼包和中包烘烤裝置共計15臺，均采用傳統套筒式烘烤器，燃燒介質為高爐和轉爐煤氣。隨著國家對企業節能環保要求的不斷提高，煉鋼快節奏的生產組織模式，以及鋼種品種結構的增多，傳統的烘烤器由于其燃燒利用率低［1-4］，已經無法將煉鋼用耐材烘烤到工藝要求的溫度。如何在保證煤氣發電站和加熱爐等工序煤氣正常消耗量的情況下，提高燃燒利用率，達到烘烤效果，成為目前急需解決的問題，為此某煉鋼廠合作引進了新型蓄熱式烘烤技術和烘烤裝置。

2 蓄熱式烘烤器應用

2.1 新型蓄熱式烘烤器的原理

新型蓄熱式烘烤器原理如圖1所示。當燃燒裝置1處于燃燒狀態時，被加熱介質（助燃空氣、煤氣）通過換向閥進入蓄熱室，高溫蓄熱體把介質預熱到比爐溫低100～150℃的高溫，通過空煤氣燒嘴（或火道）進入爐內，進行彌散混合燃燒。而另一個配對的燃燒裝置2則處于蓄熱狀態，高溫煙氣流入蓄熱室，將蓄熱體加熱，煙氣溫度降到250～150℃后流過換向閥經排煙機排出。煤氣、空氣預熱各設置1臺排煙機，只預熱空氣設置1臺排煙機。經過一定時間后，換向閥換向如此反復交替工作，使被加熱介質加熱到較高溫度，進入爐膛，實現對爐內物料的加熱。

圖1 新型蓄熱式烘烤器原理圖

2.2 蓄熱式烘烤器組成

蓄熱式燃燒系統由蓄熱式燒嘴、供風助燃系統、換向閥及自動控制系統構成。該燃燒裝置由兩個蓄熱式燒嘴組成，互相交替工作，即1#燒嘴燃燒時，2#燒嘴組織排煙，產生的熱煙氣流經2#燒嘴的蓄熱體排出，煙氣在經過蓄熱體時，產生熱交換，使蓄熱體溫度上升，煙氣溫度下降［5-10］。經過一段時間后（一般為20～30 s），換向閥換向，2#燒嘴燃燒，1#燒嘴組織排煙，2#燒嘴所需的助燃空氣流經蓄熱體時，產生熱交換，溫度升高，蓄熱體溫度下降，燃燒產生的熱煙氣經由1#燒嘴裝置的蓄熱體排出，加熱1#燒嘴的蓄熱體，煙氣溫度下降。在此燃燒過程中，高溫空氣與燃料邊混合邊燃燒，混合過程中大量爐內煙氣參與進行，使氧氣和燃料濃度降低［11-12］，低濃度高溫反應可實現低NOx生成。因此，燃料得到充分燃燒，煙氣排放有害成分濃度大大降低，排放煙氣溫度下降至140～180℃，這正是傳統燃燒技術所不能解決的。由于蓄熱體的阻力損失比較大，自然排煙的難度較大，煙氣的排出須依靠引風機提供動力。如此周而復始，交替運行，整個過程采用自動控制。

2.3 與傳統烘烤器比較的優點

1）煤氣耗量顯著降低。新包煤氣耗量由原來的5 750 m3減少到3 865 m3，每個鋼包節約煤氣1 885 m3，節能率為32.7%。

2）鋼包烘烤時間明顯縮短。新包烘烤時間由原來的62 h縮短到48 h。鋼包周轉時間的縮短，將使煉鋼生產更加有序。

3）鋼包烘烤效果明顯改善，裂紋等缺陷顯著減少。

4）排煙溫度的降低，一定程度上改善了車間的環境，有利于工人的身心健康，客觀上促進了勞動生產率的提高。

5）與改造前相比，主要經濟技術指標顯著提高，如表1所示。

表1 改造前后主要經濟技術指標對比數據

2.4 效益分析

直接效益。煤氣耗量顯著降低：現蓄熱式鋼包烘烤器烘烤1新包需焦爐煤氣量約為3 865 m3，常規鋼包烘烤器烘烤1新包煤氣消耗量為5 750 m3，每個鋼包節約煤氣1 885 m3。每月烘烤新包按15個計算，則每年可節約煤氣339 300 m3。

間接效益。1）鋼包烘烤時間明顯縮短。新包烘烤時間由原來的62 h縮短到48 h，若壓力穩定的話，可進一步縮短為37 h，鋼包周轉時間進一步縮短。2）鋼包烘烤效果明顯改善。由于烘烤溫度高且均勻，使鋼包內襯使用壽命延長，若考慮為彌補由于傳統鋼包烘烤溫度不夠高而提高鋼水出爐溫度所造成的電能消耗等因素，則投資回收期將更短，經濟效益將更加可觀。

3 結語

某煉鋼廠鋼包烘烤器通過蓄熱式節能技術改造，經濟效益顯著。目前設備運行安全可靠，生產正常穩定。實踐證明：蓄熱式鋼包烘烤器的應用是成功的，蓄熱式鋼包烘烤器具有投資少、見效快、安全穩定可靠等特點，具有廣泛的推廣價值。