使用預熱爐預熱高爐煤氣的生產實踐－IT工程師數位筆記本

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【摘要】在燒結過程中采用純高爐煤氣點火，由于高爐煤氣熱值低，點火爐點火強度及點火溫度難于滿足燒結生產需求，在點火前，需要對點火用高爐煤氣進行預熱處理。通過車間探索實踐，掌握了預熱爐的操作方法，達到了良好的預熱效果。

　　【關鍵詞】燒結點火高爐煤氣預熱
　　1 引言
　　高爐煤氣熱值較混合煤氣差，不能直接用于燒結點火。影響燒結點火效果的因素有點火溫度，點火時間，點火強度。在控制點火操作方面有兩種方式：一種是通過調節煤氣流量來維持爐內一定溫度，另外一種通過調節煤氣流量來控制點火強度。在實際燒結生產過程中通常采取第一種方法。圖1是高爐煤氣直接點火效果。
　　2 預熱爐使用情況
　　在生產實踐過程中，四燒采用預熱爐預熱高爐煤氣的方法改善點火效果，效果圖2。
　　由圖2可以看出燒結表面呈黑色，燒結物料有熔融粘結現象，具有一定的粒度組成，達到了點火的要求。
　　預熱爐的作用是把進入點火爐要進行點火的高爐煤氣預熱到一定溫度，使之在點火爐內充分燃燒。煤氣燃燒過程：煤氣在點火爐升溫到700℃→高爐煤氣燃燒→釋放熱量。一方面，在煤氣升溫初始階段，吸收點火爐內熱量造成點火爐內溫度降低，雖然在燃燒階段釋放熱量，但是從整個燃燒過程來看，造成了點火爐內溫度一定程度的降低；另一方面，煤氣燃燒需要一定的時間，在點火負壓下，有一定量的煤氣還沒有加熱到著火溫度就被抽走，帶走了點火爐熱量，也增加了煤氣消耗。預熱爐提前預熱高爐煤氣就很好的解決了這兩個問題，使高爐煤氣在點火爐內迅速燃燒，釋放熱量，強化燒結點火強度。
　　在預熱爐使用過程中，我們發現了兩個現象：（1）開始使用預熱爐煤氣和空氣用量存在較大差異，最大時達到4000m3。（2）煤氣壓力損失較大，最大達到4.5kpa。
　　對于第一種現象，我們采取了三次剛開始使用空氣和正常使用空氣的數據，如表1。
　　高爐煤氣與空氣有著類似變化，因煤氣在開機時受燒結機操作人員調控和煤氣總管壓力影響，數據采集缺乏代表性；空氣在燒結機開機時就全部打開，沒有外在影響因素，數據采集能真實反映客觀規律。綜合分析上述數據，較為明顯的數據有兩組，一組是空氣用量在預熱爐使用初期和一小時正常后存在較大差異；另一組是空氣壓力在預熱爐使用初期和一小時后存在較大差異。經過分析研究，我們認為空氣在預熱爐加熱過程中膨脹產生壓力，致使進入預熱爐空氣管道產生阻力，因預熱爐助燃風機不斷鼓風產生壓力，致使整個預熱爐前端空氣管路內壓力升高；空氣預熱后產生的熱應力向前后傳遞，經預熱爐后的空氣壓力為什么沒有升高呢？我們認為空氣從末端不斷使用排出，產生的壓力因空氣流量增大而消逝。從預熱管路前后分析，因空氣進入預熱爐時受阻增大影響流量減少3500m3左右達到平衡，而預熱后的空氣量受前端空氣量減少和預熱后排壓增加空氣量雙重影響，空氣減少量是主因，故在整個預熱過程中空氣量是呈減少狀態。
　　對于第二種現象，我們采取了九組煤氣數據分析對比，如表2。
　　空氣和煤氣在使用過程中都存在壓力損失，空氣在使用過程中用量和壓力較為穩定，且最大化使用，而煤氣在使用過程中存在總管壓力不穩定影響燒結過程，研究煤氣的壓力變化對指導生產有較大的意義。分析上述數據可知，煤氣經過煤氣管路和預熱爐后有一定的壓力損失，總管壓力越大，預熱后壓力損失越大。分析原因為煤氣在流通預熱爐過程中碰撞產生的壓力損失，根據流體力學原理，流體的流速過大產生湍流現象產生壓力損失，流體在運動過程中碰撞產生的壓力損失。一般的，在滿足生產情況下，我們取煤氣長期使用量（6000m3-9000m3）時的壓力損失的數據為預熱爐壓力損失，即4kpa。為了保證安全生產，車間規定煤氣預熱后壓力≥3.5kpa，那么要求煤氣總管壓力至少7.5kpa。
　　在煤氣的使用流通環節上分析，可以分成下列三部分，如圖3。
　　把煤氣總管壓力監測點到預熱爐煤氣壓力監測點和預熱爐煤氣壓力監測點到煤氣使用這兩個過程用壓力P和煤氣流通速度V兩個指標來分析，不難看出P-P1越大，V1越大，P-P1越小，V1越小，同理P1-P2與V2也存在類似關系。為了保證安全生產，重點分析P1（3.5kpa）較低時的操作方法，當P降低，那么P1降低，在煤氣使用階段P2=0，那么V2降低，最終導致煤氣量減少不能滿足燒結生產點火需要，此時如果我們開大火嘴閥增大煤氣用量，預熱爐煤氣壓力監測點到煤氣使用這個過程煤氣流通阻力減少，那么P1將進一步降低，這不符合安全生產的要求，為了保證P1≥3.5kpa，在必要的情況下，我們應該稍微關小點火嘴開度，增加預熱爐煤氣壓力監測點到煤氣使用這個過程煤氣流通阻力，使P1≥3.5kpa，在生產操作上，為了滿足點火要求，可以采取減慢燒結機機速延長點火時間，減上料量的方式組織生產。
　　據連鎖控制，K1切斷，預熱爐熄火。如果P1≤P2，那么煤氣總管壓力降低時有可能使得P2≥3.5 kpa，P1≤3.5 kpa，導致預熱爐熄火而點火爐點火正常，影響點火效果，也增加了不必要的重新點預熱爐工作。
　　3 結語
　　預熱爐的使用，使高爐煤氣的點火效果達到了生產要求，是燒結工序降本增效重要的經濟技術措施。不足之處其增加了煤氣的流通路徑和阻力，使得煤氣壓力損失增加，對煤氣總管壓力有了一定的要求。
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