研究开发助燃空气高温预热技术
采用全烧高炉煤气实现高风温是世界性的技术难题,日本、欧洲及中国宝钢的高炉风温达到1250℃,均掺烧了部分高热值煤气。由于中国钢铁企业高热值煤气匮乏,大多数热风炉只能使用低热值的高炉煤气,为了实现高风温,开发了助燃空气高温预热技术。助燃空气高温预热工艺的技术原理是:设置两座助燃空气高温预热炉,通过燃烧低热值的高炉煤气将预热炉加热后,再用来预热热风炉使用的助燃空气。预热炉燃烧温度在1000℃以上,助燃空气可以被预热到600℃以上,同时利用热风炉烟气余热预热高炉煤气到200℃。由于提高了助燃空气、煤气的物理热,使热风炉拱顶温度也相应提高,从而可以有效地提高送风温度。
本项技术的主要技术特点是:采用顶燃式热风炉作为助燃空气高温预热炉,充分发挥了顶燃式热风炉的技术优势;采用助燃空气高温预热技术与利用热风炉烟气余热预热高炉煤气技术相结合的助燃空气、煤气双预热工艺,有效提高了热风炉系统的综合热效率;助燃空气高温预热工艺技术成熟可靠,系统运行安全稳定,温度控制精准,是实现高风温的有效技术措施。
集成创新热风炉高风温技术
(1)设计开发高效格子砖
为提高热风炉传热效率,加大格子砖的加热面积是提高热风炉换热能力的重要技术措施。通过优化格子砖结构,缩小格子砖孔径,加大单位体积格子砖的加热面积,提高格子砖的传热效率和热工性能。在迁钢2号高炉内燃式热风炉上采用直径为30mm、加热面积为47.08m2/m3的高效格子砖,格子砖加热面积提高24%,蓄热室高度比同类型热风炉降低约6m,同时减小了热风炉直径,降低了热风炉整体高度,节约工程投资约10%。
(2)热风炉系统工艺设计优化
针对目前国内外热风炉系统的设计和技术缺陷,进行了设计优化和创新:热风炉系统采用紧凑型工艺布局,热风炉靠近高炉布置,缩短热风总管长度,降低热风总管的热损失,为提高风温创造了有利条件,降低了工程投资;在设计中对热风炉的高温、高压管道进行了系统的设计优化,通过管系受力计算,合理设置管道支架、波纹补偿器和拉杆,实现管道系统低应力设计,满足了高风温的使用要求;为防止晶间应力腐蚀的发生,热风炉高温区炉壳内壁采用环氧涂层和喷涂防喷酸涂料,热风炉炉壳采用细晶粒耐龟裂钢板,炉壳采用低应力设计,减少或消除炉壳焊接应力;改进热风总管的砌筑结构,水平管路与垂直管路联接处采用各自独立的砖衬结构,使两者之间的热膨胀不互相干涉,解决了孔口砖衬膨胀不均造成管道窜风的技术难题,满足了送风温度高于1250℃的使用要求。