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煤氣空氣雙預熱技術在杭鋼三號高爐的應用

  1.前言:

  高風溫是高爐煉鐵的必要條件之一,是提高高爐各項技術經濟指標的重要技術措施,是直接降低煉鐵成本,提高經濟效益和節能降耗的有力保障。高爐高風溫是一項綜合技術,一是熱風爐要有持續穩定的提供風溫的裝備能力,二是高爐冶煉技術能夠用的上高風溫,三是熱風爐怎樣才能提供高風溫。目前我國高爐風溫很多在1200℃以上,通過提高風溫來降低焦比是有很大潛力的,而通過利用煙氣余熱回,預熱助燃空氣、燒爐用的煤氣技術是提高高爐風溫有效措施之一。杭鋼煉鐵廠三號高爐熱風爐燃料全部是高爐煤氣,高爐煤氣采用干法除塵凈化處理,經TRT發電后溫度只有60℃左右,同時高爐CO利用高,高爐煤氣熱值低,理論燃燒溫度低,高爐風溫一直上不去,消耗偏高,高爐煉鐵成本下不來。為解決這一問題,利用煤氣空氣雙預熱技術,提高熱風爐燃料的理論燃燒溫度,提高風溫,以達到節能降耗降低煉鐵成本的目的。

  2.煤氣空氣雙預熱系統簡介

  2.1方案選擇

  杭鋼煉鐵廠三號高爐熱風爐采用四座外燃室熱風爐,熱風爐使用單一的低發熱值高爐煤氣作燃料,結合三號高爐熱風爐現場實際,由于受場地限制,決定采取分體式熱管交換系統,系統由煙氣換熱器、煤氣換熱器、空氣換熱器組成。在這個系統中煤氣換熱器與空氣換熱器采用并聯的方式布置,煙氣換熱器與煤氣換熱器、煙氣換熱器與空氣換熱器用熱管連接。

  2.2系統構造

  系統由三臺熱管管箱組成,熱風爐燃燒所產生的煙氣約為200℃~350℃進入煙氣管箱,在煙氣管箱中煙氣將熱量分別傳遞給煤氣加熱側的管束和空氣加熱側的管束,兩組管束并聯布置,煙氣分二路分別流向煤氣空氣側的管束。煤氣和空氣加熱側的管束吸收煙氣的熱量后,分別由各自的管內的工作液體所產生的蒸汽通過各自的上升管分別傳送到煤氣和空氣加熱側的管箱。煙氣換熱器至煤氣換熱器氣液循環熱管18組,煙氣換熱器至空氣換熱器氣液循環熱管18組。為了方便檢修和調試,每個管箱都設置了旁通管路。

  2.3工藝流程

  2.4系統設計參數

  根據杭鋼煉鐵廠三號高爐熱風爐燒爐使用助燃風機的最大風量、煤氣壓力、流量、高爐煤氣進熱風爐前的最低溫度等參數,設計分體式熱管換熱器技術性能參數。

  分體式熱管換熱器技術性能參數見表1

  表1分體式熱管換熱器技術性能參數


流量(N·m3/h)

進口溫度(℃)

出口溫度(℃)

阻力降

(pa)

換熱總量(kw)

煙氣

10×104~11×104

 

280~350

165

≤500

6355

煤氣

6.2×104~6.8×104

60

160

≤500

6355

空氣

4.5×104~5×104

20

160

≤500

6355

  3.運行效果

  3.1杭鋼三號高爐煤氣空氣雙預熱系統于2011年3月底改造完成投產,煤氣空氣預熱器使用前高爐平均風溫在1100℃至1120℃左右,煤氣空氣雙預熱使用后,高爐平均風溫都在1190℃以上,目前高爐風溫穩定在1200℃左右。

  3.2分離式煤氣空氣雙預熱器的效果

  分離式熱管煤氣空氣預熱器見表2,使用分離式熱管煤氣空氣預熱器前后熱風爐參數對比見表3.

  表2分體式煤氣空氣雙預熱器應用情況


入換熱器溫度(℃)

出換熱器溫度(℃)

預熱流量(N·m3/h)

出口走向

煤氣

50~90

140~170

6×104~6.5×104

進入熱風爐

空氣

35~55

150~180

4.8×104~5.1×104

進入熱風爐

  表3使用煤氣空氣雙預熱器前后熱風爐參數對比


拱頂溫度(℃)

廢氣溫度(℃)

空煤配比

送風方式

風溫(℃)

使用前

1230~1250

310~350

0.85~0.95

交叉并聯

1100~1120

使用后

1320~1350

400~420

0.8~0.9

交叉并聯

1190~1220

  注:目前杭鋼煉鐵三號高爐由于拱頂溫度控制在1350℃左右

  由表2和表3可以得出分體式煤氣空氣雙預熱系統具有以下優點:傳熱能力大,效力高,單位體積的熱交換面積大,結構緊湊,運行時不需要動力,氣體阻力小,實現了提高風溫的效果,在杭鋼三號高爐使用效果較好。

  4.結語

  采用分體式熱管煤氣空氣雙預熱系統來預熱高爐煤氣和助燃空氣是一項節能降耗的技術,利用熱管煤氣空氣雙預熱系統是利用熱風爐煙氣溫度使低發熱值的高爐煤氣實現高爐高風溫的有效途徑,是高爐冶煉提高經濟技術指標降低成本的有效措施。

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