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热风烘高炉的方法及比较
来源:本站  发布日期:2013/7/10  点击次数:3141

热风烘高炉的方法及比较

    对于现场具备焦化煤气、高炉煤气或转炉煤气供应条件的项目,一般采用上述煤气烧热风炉,再使用鼓风机送风,采用热风烘高炉。这种高炉烘炉方式是干气烘炉,送风量大,温度稳定,效果很好。

对于现场没有焦化煤气、高炉煤气或转炉煤气供应条件的新建高炉项目和大修复产的高炉项目,高炉烘炉一直是一个令技术人员头痛的问题。

传统的烘炉方式是采用柴油为燃料,利用明火方式进行热风炉及高炉烘炉。高炉的烘炉效果很差,直接影响到高炉的使用寿命。由于无法进行热风炉烧炉,高炉开炉的热风供应无法保证,高炉开炉的可靠性很差。

近年来液化石油气及液化天然气逐步用于热风炉烘炉,液化石油气在热风炉烧炉方面也取得了技术突破,目前已经非常成熟可靠。液化天然气用于热风炉烧炉仍然处于摸索阶段,燃烧效果较差,热负荷太小,热风炉顶温无法保证等情况频繁出现。

目前利用外购燃料进行热风炉烧炉,使用热风烘高炉一般采用以下两种方式:

第一种是利用高炉鼓风机向高炉送风,实施真正意义上的热风烘高炉。第二种是利用热风炉的助燃风机向高炉送风,实施象征性的热风烘高炉。

现将以上两种高炉烘炉方式的相关情况分析如下:

一、高炉鼓风机送风的烘炉方式

1、高炉内部气流场情况分析

高炉鼓风机的功率较大,送风压力较高,高炉内部自下而上均处于正压状况,能够充分抵消由于高炉高度及热风温度联合作用产生的强大的烟囱效应(上抽力),进入高炉的热风能够实现缓慢上升的理想工况,从而实现热风与炉缸及炉壁稳定充分地换热,达到最佳的烘炉效果。尤其是炉缸部分必须保持较高的正压状况,否则高炉的烘炉效果就大打折扣。

2、炉顶温度情况

基于保护高炉顶部密封装置的要求,高炉烘炉时炉顶温度不能过高,通常不高于330℃。

采用鼓风机送风烘炉时,送风压力较高,高炉炉顶放散可以保持较小的开启度,仍然能够保持较大的空气流量。在正压条件下,高炉内部的热空气缓慢上升,在经过与炉缸及炉壁的充分接触换热后,到达高炉炉顶时的温度不会超标。

3、炉缸烘烤效果

炉缸烘烤是高炉烘炉的核心,炉缸烘烤效果差是一个普遍存在的问题。

炉缸位于高炉下部,热气流由于高炉的烟囱效应自然上浮,很难实现与炉缸底部和侧面的充分换热,在风口架设烧嘴利用明火烘炉时热量甚至很难达到炉缸底部。烘炉时的测温点一般选择在风口附近,这样的烘炉曲线完全与实际状况不相符。

通过提高供风压力,可以改变高炉内部的密度场,进而改变温度场,使之朝改善烘炉效果的方向发展。利用鼓风机送风,安装热风导向管后将大大提高炉缸的烘烤效果。

在适当的范围内,送风压力越高,烘炉效果越好。

4、热风流量

鼓风机送风流量大,高炉内部气流场稳定,能够充分蒸发各个部位耐材的水分,并保证温度场的稳定,烘炉效果好。

5、燃料消耗

这种烘炉方式的热风流量大,因此热风炉烧炉的燃料消耗量也较大。

二、热风炉助燃风机送风的烘炉方式

1、高炉内部气流场情况分析

热风炉助燃风机的功率较小,送风压力很低,高炉内部自下而上至炉腹部位均处于负压状况,尤其是炉缸部分的负压状况更加突出。这是由于高炉高度及热风温度联合作用产生的强大的烟囱效应造成的。进入高炉的热风在强大抽力的作用下沿高炉中心轴急剧上升,几乎与炉缸及炉腹以下炉壁不接触,与炉缸及炉壁的换热效果很差,很难达到较好的烘炉效果。尤其是炉缸部分的烘炉效果大打折扣。

如果减小炉顶放散的开启度,提高炉内压力,热风流量就急剧减小,助燃风机又可能超负荷运行。

    2、炉顶温度情况

基于保护高炉顶部密封装置的要求,高炉烘炉时炉顶温度不能过高,通常不高于330℃。

采用热风炉助燃风机送风烘炉时,送风压力很低,为了保证热风流量,高炉炉顶放散需要保持较大的开启度,高炉内部处于明显的负压状况,进入高炉的热风在强大抽力的作用下沿高炉中心轴急剧上升,在没有与炉缸、炉壁充分接触换热的情况下迅速到达高炉顶部,因此高炉炉顶的温度非常容易超标。这就可能损害炉顶的密封设备,或者影响高炉烘炉进程及效果。

    3、炉缸烘烤效果

炉缸位于高炉下部,热气流由于高炉的烟囱效应自然上浮,炉缸处的负压状况严重,进入高炉的热气流很难实现与炉缸底部和侧面的充分换热。即使安装导向管,改善程度也非常有限。

送风压力越高,烘炉效果越好。但如果提高炉内压力,热风流量就急剧减小,助燃风机又可能超负荷运行。

 因此这种烘炉方式难以保证炉缸的烘烤效果。

    4、热风流量

热风炉助燃风机送风流量小,高炉内部气流场不稳定,难以充分蒸发各个部位耐材的水分,难以保证温度场的稳定,烘炉效果较差。

    5、燃料消耗

这种烘炉方式的热风流量小,因此热风炉烧炉的燃料消耗量也较小。

三、两种烘炉方式比较表

比  较  项  目

鼓风机送风

助燃风机送风

高炉内部(下部)压力状况

正压

负压

高炉内部气流工况

缓慢上升

急剧上升

炉缸换热状况

炉缸水分蒸发状况

炉缸升温状况

炉壁换热状况

炉壁水分蒸发状况

一般

炉壁升温状况

一般

热风流量

炉内温度场

稳定

不稳定

炉顶温度控制

不易超标

易超标

烘炉效果

较差

燃料成本

较高

较低

  显然,利用热风炉的助燃风机向高炉送风,只是象征性的热风烘高炉,并非真正意义上的热风烘高炉,烘炉效果比明火烘高炉略有改善,但整体效果仍不理想。

四、其他说明

1、烘炉曲线测温点的选择

明火烘高炉时一般把测温点选择在风口附近,但炉缸部分的升温情况与测量的烘炉曲线完全不符。

利用热风炉助燃风机送风烘炉时,由于高炉内部的负压影响,无论测温点选择在热风总管上,还是选择风口附近,都无法反映炉缸下部的温度状况。即使将测温点选择在炉缸下部,如果距离导向管出口太近,也无法反映炉缸下部的温度状况。只有将测温点选择在炉缸底部中心位置,才能比较准确反映炉缸下部的温度状况。

利用高炉鼓风机送风烘炉时,由于高炉内部是正压,炉内温度场比较均匀,测温点的选择可以是热风总管、风口附近或炉缸底部。当然最理想的选择仍然是炉缸底部中心位置。

2、水蒸汽的二次冷凝问题

明火烘高炉(包括从热风炉直接送热烟气烘高炉)时,由于使用柴油、石油气、天然气等碳氢燃料,烟气中含有大量的水蒸气(没燃烧1吨碳氢燃料,将产生约1.5吨水蒸气),加上从炉缸、炉壁蒸发出来的水分,炉腹以上部位处于过饱和状态。虽然有很多水蒸气从炉顶放散出去,但仍然有大量的水蒸气在高炉上半部冷凝成液态水,由于重力作用,重新下落到炉缸。因此在烘炉的前半程,炉缸一直处于液态水浸泡的状态,比没烘炉时的湿度还大,缸底温度很难上升,炉缸的烘烤效果极差。

采用热风烘高炉时,热风的含湿量极小,属于干气。如果热风流量较大,即使加上从炉缸、炉壁蒸发出来的水分,仍然处于不饱和状态,也就没有水蒸气二次冷凝的问题,炉缸温度将随炉内温度同步上升,烘烤效果较好。

显然,为了保证高炉的烘炉效果,特别是炉缸的烘烤效果,建议采用热风进行高炉烘炉。如果使用热风炉助燃风机送风,烘炉效果将比明火烘炉有所改善。如果使用高炉鼓风机送风,烘炉效果将非常理想。

                               

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