焦炭預熱干燥技術的應用

尚根鳳

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

節能減排

焦炭預熱干燥技術的應用

尚根鳳

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

針對外購焦炭質量不穩定、水分波動大、影響高爐爐況順行等問題，通過增設熱風爐煙氣主引風機及焦倉排氣管軸流風機，改造供配電系統，完善自動化控制系統等措施，實現了焦炭水分的持續穩定，為高爐的生產順行與低硅冶煉創造了有利條件，同時提高了熱風爐廢氣綜合利用率，顯著提升了TRT發電量。

焦炭預熱；水分穩定；廢氣；回收利用

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠5#、6#高爐日常生產所用焦炭有外購焦炭與自產焦炭，外購焦炭大部分儲存于露天原料場。由于外購焦質量不穩定、水分波動大等原因，影響高爐爐況的穩定，導致鐵水質量波動。尤其陰雨天氣焦炭水分過高時，焦粉黏附在焦塊上不易被篩除而帶入高爐，造成入爐粉末量升高，影響爐況順行；同時由于入爐焦炭水分的上升造成爐頂溫度下降，從而影響高爐干法除塵的運行及TRT發電量的提升。

5#、6#高爐熱風爐產生的煙氣量為240 000～260 000 Nm3/h，其中噴煤回收利用廢氣量約50 000～60 000 Nm3/h，存在一定的煙氣富余量。熱風爐煙道處的煙氣溫度180℃左右，到達焦炭倉底溫度按照150～160℃計算，可有效去除焦炭中的部分水分。為此，進行熱風爐廢氣預熱干燥焦炭改造。

2 焦炭預熱干燥技術實施

熱風爐廢氣預熱干燥焦炭系統包括引風機、配套管道及閥門、測溫熱電偶、焦倉、軸流風機組成。引風機為防爆高溫型風機，引風機上游安裝引風機進口閥門、冷風閥及廢氣溫度熱電偶。當引風機上游廢氣溫度大于防爆溫度時自動打開，降低廢氣回收溫度。引風機下游安裝引風機出口閥門及出口廢氣溫度熱電偶，廢氣直接通過引風機通入焦倉底部與含水分的焦炭進行熱交換，同時在每個焦倉上方安裝3根排氣管，每根排氣管安裝1臺防爆軸流風機，低溫廢氣通過管道式軸流風機排出。焦炭預熱干燥技術改造后工藝流程見圖1。

圖1 焦炭預熱干燥技術改造后工藝流程

2.1 設備選型設計

根據現有兩座高爐產生的廢氣量以及噴煤回收利用后剩余廢氣量，煙氣主引風機選型為風機風量80 000 Nm3/h；由于2座熱風爐共用1個煙囪，其中煙囪的高度為160 m，根據海拔高度與大氣壓的關系，煙囪的壓差約為1.77 kPa，同時考慮管道的沿程阻力及局部阻力損失，選定引風機全壓8 kPa，風機配用電機功率315 kW；確定引風機介質溫度方面，風機介質正常流通溫度按照不超過250℃考慮，但遇到熱風爐空氣預熱器、煤氣預熱器發生故障或損壞情況時，其煙氣溫度可升至350℃，管道最高流通溫度可達到350℃，因此需在管道進口安裝熱電偶檢測溫度，并在風機進口管安裝DN400冷風閥，可確保風機進口溫度不超過250℃，選擇風機介質溫度在200～350℃范圍；考慮廢氣中存在未充分燃燒的CO問題，風機選擇防爆型，設計防爆型軸流風機的總風量≥引風機風量。引風機與電機為聯軸器連接方式，冷卻水從現有主控樓工業水管網中引出，冷卻后排入高爐渣溝。每座高爐每天用焦炭約1 300 t，其中含水量約7%，焦炭蒸發出來的水分，被軸流風機以蒸汽的形式排入大氣。

熱風廢氣經焦倉給焦炭預熱后的溫度達40℃左右，煙氣在焦倉上方的壓力值理論設計接近大氣壓力。進入每個焦倉的煙氣量約為40 000 Nm3/h，考慮焦倉上方因進料無法密封，需在每個焦倉上方安裝排煙氣管道，排氣管內安裝防爆型管道式軸流風機（流量25 000 Nm3/h）將煙氣抽出，可保證焦炭上料小車皮帶處為負壓，減少含CO煙氣的排出概率。為確?，F場安全，防止煤氣中毒事件發生，在焦倉上方安裝固定式煤氣報警儀。

2.2 設備及外部管線布置

2.2.1 設備安裝

5#高爐煙氣的主引風機安裝在焦倉東礦槽側，6#高爐煙氣的主引風機安裝在焦倉西礦槽側，在每個焦倉排煙氣管道安裝管道式軸流風機，并利用現有二層屋面進行加固處理。

2.2.2 管線布置

廢煙氣主管道為2根DN1400的焊管，管道上安裝電動切斷蝶閥與熱電偶。兩根管道利用高爐現有冷風管道支架及新建管廊支架平行穿越火車道，在高爐主控樓西側分東西兩路分別引入礦槽，經新安裝主引風機變徑為DN900的管道，然后至焦倉處分為兩根DN500的管道，每個焦倉底部增設環管經4個DN250的管道垂直于焦倉底部側面進入，并在管道前端焊接鋼筋過濾網，以防止焦炭進入預熱管道。每個焦倉上部安裝3根DN900的管道通過軸流風機將煙氣引出，管道每間隔80 m安裝1個波紋補償器，每個焦倉側面保證2面開4個DN250的圓孔，可有效增加焦倉受熱面積及受熱均勻性。廢煙氣管道外部實施保溫，保溫材料選用巖棉板，保溫厚度為105 mm，外用鍍鋅鐵皮做保護層。

2.2.3 管道支架與基礎設置

安裝DN1400的煙氣回收主管道長330 m，增設支架55個；管徑DN900焊管80 m，設支架10個；主控樓東側穿越火車道處設置管廊長30 m，支架高度3.5 m，支架平面尺寸1.6 m。利用礦槽現有立柱減少部分支架費用，管道支架采用鋼支架，基礎為C20鋼筋砼獨立基礎；高溫煙氣主引風機基礎為C20鋼筋混凝土基礎。

2.3 改造供配電系統

2.3.1 新增用電負荷

主要包括煙氣引風機、管道式軸流風機及電動閥門裝置等用電負荷。煙氣引風電機選用YKS450S4-4型，315 kW，1 000 V，2臺；管道式軸流風機選用25 000 Nm3/h，380 V，4臺；配套電動裝置380 V，4 kW，6臺。

2.3.2 新增用電電源

從高爐主控樓低配室引出至電纜通廊向北20 m，再分別向西、向東敷設電纜橋架至5#、6#高爐槽上新配電室。

引風機、軸流風機及電動閥門裝置的電源均按照就近原則，新增電氣控制柜安裝在高爐槽上新配電室，電氣柜控制方式采用機旁和PLC自動控制相結合，日常運行以機旁操作為主；引風機采用變頻操作，變頻器選用施奈德ATV系列，現場安裝機旁操作箱并做好防雨措施，同時增加部分現場點檢維護照明與檢修電源。

2.4 完善自動化控制系統

引入PLC控制系統的主要運行數據信號有：4支K型熱電偶，2個壓力，2個流量，2個電動球閥，2個執行器；信號合計熱電偶輸入信號4個，模擬量4～20 mA輸入信號6個，模擬量4～20 mA輸出信號2個，數字量輸入信號8個，數字量輸出信號8個。

引風機進出口安裝溫度傳感器，出口安裝壓力、流量、風機轉速等儀控監測裝置，現場測量數據信號引入配電室PLC控制柜，確保設備運行數據的適時準確傳輸，方便崗位及維修人員及時掌握設備運行動態，做好設備檢查維護工作。

3日常運行操作

熱風爐廢氣預熱干燥焦炭系統與原預熱助燃空氣系統、干燥煤粉系統串聯回收利用；廢氣預熱干燥焦炭系統和原廢氣干燥煤粉系統并聯回收利用。高爐熱風爐廢氣經過廢氣回收主管道進入高爐空氣預熱器，廢氣溫度由300℃降至200℃，實現廢氣的一級回收利用；在廢氣煙道上游接出兩根廢氣回收分支管道，一根廢氣支管道將上游管道熱交換后的廢氣，經過焦炭預熱引風機及其進出口閥進入高爐焦倉底部，在焦倉內與焦炭實現熱交換；另一根廢氣支管道通過原干燥煤粉引風機加壓與煙氣爐產生的高溫煙氣混合，通過煙氣鼓風機鼓入噴煤中速磨實現熱交換，實現廢氣的充分回收利用。

4 結語

焦炭預熱干燥技術應用后，使入爐焦炭溫度經廢氣加熱后上升約30℃，高爐回收熱量明顯增加，外購焦炭水分可去除3%～7%，為高爐爐況穩定與低硅冶煉創造了有利條件，每年余熱回收效益近50萬元。同時，焦炭水分的降低使高爐料溫升高，提高了爐頂煤氣溫度，為TRT發電量提升創造了條件；爐頂頂溫的提高也減少了TRT系統的設備結垢現象，減少了檢修作業次數，2座高爐年增加發電效益約270萬元。

該項技術已獲國家實用新型專利，專利號：201320014254.X。

Research and Application of Coke Preheating Drying Technology for BF

SHANG Genfeng
（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104，China）

The unstable and moisture fluctuations metallurgical coke quality of the blast furnace may affect the good situation of blast furnace and other issues.By installation of main fan for hot air stove flue gas and axial flow fan for coke bin exhaust pipe, transforming the power supply and distribution system,improving the automation control system and taking other measures,sustained stability of coke moisture can be achieved,which created the favorable conditions for the blast furnace production smoothly and low silicon smelting,and improved the comprehensive residual heat utilization rate for blast furnace,and also significantly improved the TRT generating capacity.

coke preheating;water stability;waste;recycling

TF053

B

1004-4620（2015）02-0041-02

信息園地

2014-12-22

尚根鳳，女，1978年生，1997年畢業于山東科技大學機械設計及其自動化專業?，F為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠工程師，從事機械工程及自動化工作。