高炉热风炉独立外均压自动换炉工艺应用实践.pdf
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1、热风炉作为高炉的重要附属设备,集燃烧与传热过程为一体,主要功能是通过燃烧高炉煤气或混合煤气,对热风炉内的蓄热体进行加热;当蓄热体达到一定蓄热量后,通入的高压冷风穿过蓄热体被加热成热风,为高炉冶炼过程持续提供热源并支撑料柱高度产生的压力1-5。通常一座高炉配置三座或四座热风炉,采用单炉、半并联或交错并联的送风操作制度向高炉持续供风,各热风炉按照“燃烧”-“充压换炉”-“送风”-“排压换炉”-“燃烧”的顺序循环运行6-7。其中,热*收稿日期:2023-10-20作者简介:汪朋(1983-),男,湖北黄冈人,高级工程师,主要从事高炉热风炉工艺设计、冶炼用耐火材料以及短流程直接还原工艺研究。Feb.2
2、024Vol.53.No.1(Sum 304)2024 年 2 月第 53 卷第 1 期(总第 304 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY高炉热风炉独立外均压自动换炉工艺应用实践*汪朋1,代辉2,王长春3,汪小龙3,尤术生2,万铭1(1.四川川锅环保工程有限公司,四川 成都 610041;2.吉林建龙钢铁有限责任公司,吉林 吉林 1321043;3.北京卡卢金热风炉技术有限公司,北京 100071)摘要:针对常规鼓风充压工艺需要分流高炉鼓风流量,容易造成鼓风波动、炉况顺行不稳定等问题,在两座 1 800 m3高炉热风炉上应用了独立外均压自动充压换炉工艺,该工艺以“小压差、大流量”和
3、“分段式、恒压差”方式对热风炉进行快速自动充压。投运以来,每座高炉热风炉日累计增加烧炉时间约 5.6 h;在满足 1 200耀1210 益送风温度要求下,日煤气消耗总量没有明显改变;两座高炉日均出铁量平均增加了 119 t,综合焦比平均降低了 3.95 kg/t Fe,煤气消耗平均降低了 10 m3/t Fe。关键词:1 800 m3高炉;热风炉;独立外均压;自动换炉中图分类号:TF544.5文献标识码:A文章编号:1006-0308(2024)01-0187-07Application Practice of Independent Average External Pressure Aut
4、omatic StoveChanging of Blast Furnace Hot Blast StoveWANG Peng1,DAI Hui2,WANG Chang-chun3,WANG Xiao-long3,YOU Shu-sheng2,WANG Ming1(1.Sichuan Chuanguo Environmental Protection Engineering Co.,Ltd.,Chengdu,Sichuan 610041,China;2.Jilin Jianlong Iron&Steel Co.,Ltd.,Jilin,Jilin 1321043,China;3.Beijing K
5、alujin Hot Blast Stove Technology Co.,Ltd.,Beijing 100071,China)ABSTRACT:The conventional blast compaction process needs to separate the blower flow of the blast furnace,it is prone to causeblast fluctuations,unstable furnace conditions,and so on,the independent average external pressure automatic s
6、tove process is applied totwo sets of 1800 m3hot blast stoves of blast furnace,and the process can perform quick automatic compaction in ways of smalldifferential pressure,big flow and subsection,constant differential pressure.Since it was put into operation,the daily accumulatedfiring time increase
7、 about 5.6 h;when the blowing temperature is 1 200耀1 210 益,the daily coal total consumption not changedsignificantly;the daily average tapping amount of two sets of blast furnace increased by 119 t,the average comprehensive coke ratiodecreased by 3.95 kg/t Fe,the average gas consumption decreased by
8、 10 m3/t Fe.KEY WORDS:1800 m3blast furnace;hot blast stove;independent average external pressure;automatic stove changing187Feb.2024Vol.53.No.1(Sum 304)2024 年 2 月第 53 卷第 1 期(总第 304 期)云南冶金YUNNAN METALLURGY图 1热风炉独立外均压工艺原理图Fig.1The principle diagram of independent average external pressure process of h
9、ot blast stove风炉“燃烧”转“送风”是低压到高压的过程,需要进行充压换炉操作,才能完成“燃烧”向“送风”模式的切换。目前国内高炉热风炉普遍采用鼓风充压换炉工艺,过程中分流的高炉鼓风流量约占鼓风机出口流量的 3%耀10%,容易引起鼓风压力和流量波动,对高炉顺行造成影响8-13。为了释放鼓风机能力,消除常规鼓风充压工艺对高炉造成的鼓风波动,实现热风炉对高炉的无感换炉,吉林建龙公司在 1 800 m3高炉群中采用了一种利用独立、稳定高压气源和汇流排结构调压装置,以“小压差、大流量”和“分段式、恒压差”方式对热风炉进行快速自动充压的工艺。项目投运以来,热风炉的生产运行制度和高炉的炉况运行
10、状况得到极大的改善。本文通过对该项目实施效果的介绍,为解决热风炉换炉因素对高炉炉况稳定运行影响和避免高炉对热风炉换炉操作干扰等问题,提供一种可行的解决办法。1外均压工艺介绍如图 1 所示,热风炉独立外均压自动换炉工艺是一种不需要高炉鼓风机参与的热风炉充压换炉方法和工艺装置。利用独立高压风机提供稳定的高压气源,通过“汇流排”调压供气装置,以“小压差大流量”、“分段式、恒压差”方式为每座热风炉进行快速充压操作14-15。与常规鼓风充压换炉技术相比,主要优点在于:淤采用压缩空气作为气源,热风炉充压过程中不需要分流正常的高炉鼓风风量;于采用了汇流排结构装置对独立、稳定的高压气源进行调压供气,解决了高压
11、气源不能直接供热风炉充压的安全问题;盂制定了“小压差大流量”、“分段式、恒压差”的控制策略,为每座热风炉进行快速稳定充压,可大幅缩短热风炉充压时间,为优化热风炉运行制度创造了先决条件。2外均压系统方案该公司现有 2 座 1 800 m3高炉,每座高炉配备有 3 座顶燃式热风炉,采取“两烧一送”的送风工作制度,每座热风炉的送风时间均为 60 min,两座高炉热风炉的换炉间隔时间为 30 min。新建独立外均压工艺充分利用现有闲置的旧空压机,集中为每座高炉配置的独立高压气罐进行供气;每座高炉外均压系统采用独立的“汇流排”结构减压阀组,控制各自高炉热风炉外均压的充压操作,并与主程序的送风控制进行连锁
12、,实现自动充压换炉。设计的热风炉独立外均压工艺流程图如图 2 所示,主要设计参数如表 1 所列。外均压技术实施方案说明如下:1)采用独立的高压气源方案:利旧空压机主要技术参数是出气量约为 48 Nm3/min,出口最高压力 1.3 MPa。根据每座热风炉的空腔体积和空压机的出口压力,计算每座高炉需要配置的高压储气188图 2高炉热风炉独立外均压工艺流程图Fig.2The process flow diagram of independent average external pressure process of hot blast stove表 1高炉热风炉外均压系统设计参数Tab.1The
13、 design parameters of external pressure system forhot blast stove of blast furnace序号项目内容单位1#高炉热风炉2#高炉热风炉备注1每座热风炉空腔容积m31 5001 5004气罐设计容积m34004005设计充压时间min2耀42耀46单座热风炉换炉间隔min60607热风炉均压后炉内压力MPa臆0.45臆0.458设计补风流量Nm3/min两用一备9气罐补气时间min10两座高炉热风炉换炉间隔min2气罐初期压力MPa1.21.23气罐末期压力MPa0.60.6969620耀2520耀253030罐体积为 4
14、00 m3。考虑到两座高炉热风炉换炉间隔时间为 30 min,为了确保空压机能够及时完成对气罐的补气,而不影响热风炉的下次充压,三台空压机按照两用一备的工作制度,将每座高炉高压气罐的补气时间控制在 20耀25 min,相关主要设计参数如表 1 所示。为了避免其中一座高炉的高压气罐对热风炉充压时,造成另外一座高炉高压气罐的气体回流,每套高压气罐的入口总管上还设置有一套入口阀组;2)采用汇流排调压供气装置:为了解决高压气源不能直接使用的问题,本项目设计了一种基于“汇流排”结构特点的调压供气装置。如图 2所示,高压气罐与热风炉之间通过“汇流排”装置连通。“汇流排”装置包括总管切断阀、一级调压阀、二级
15、调压阀以及充压切断阀;其中,一级调压配有 1 条管路,二级调压配有 2 条管路。当高压气罐向热风炉供气时,依次开启总管切断阀和充压切断阀;高压气体经一次调压后,并在两路管线中进行二次调压;汇流后,经充压电动切断阀进入热风炉内。过程中,一级调压阀和二级调压阀可以动态调整,以获得不同时段所需的压力和流量。结束时,依次关闭总管切断阀和充压切断阀;3)小压差、大流量充压控制:热风炉充压是一个将炉内压力提高至接近鼓风压力的过程。当炉内压力与冷风压力的差值臆10 kPa 时,就具备了开启热风阀进行送风的条件。同时,热风炉充压还是一个压力和流量随着时间不断变化的过程。初期炉内压力与鼓风压力相差较大,此时对充
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