垂直升降式钢包快速烘烤装置的应用
张跃辉(本溪钢铁公司)
夏俊华 张晓妮
(鞍山热能研究院)
孙喜仁
(抚顺特殊钢(集团)有限责任公司)
摘 要 介绍了垂直升降式钢包快速烘烤装置的结构特点及在本钢二炼钢的使用情况。
烧嘴的助燃空气采用双级预热方式,烘烤速度快,节能效果明显,完全能够满足炼钢生产的要求。
关键词 垂直升降 烤包器 出钢温度
THE APPLICATION OF VERTICAL ELEVATING
HIGH-SPEED LADLE HEATER
Zhang Yuehui
(Benx i Iro n a nd Steel Co.)
Xia Junhua Zhang Xiao ni
(Anshan Resear ch Institute of Th ermo-ene rg y)
Sun Xir en
(Fush un Special Steel Co.,L td.)
Abstract The paper int roduced the str uctur e char acteristic o f v e rtical elev ating hig h-speed ladle hea ter and i ts using situatio n in the Seco nd Steel-ma king Plant o f Benga ng.Flue g as g enera ted in no zzle preheated combustio n suppo rting air twice.Th e equipment had quick heating speed, evident ene rg y-saving effect,a nd could satisfy comple tely the needs of steel-making pr oduction.
Keywords v er tical elev ating ladle h ea ter ta pping temperatur e
1 前言
钢水包的快速烘烤,使其尽快地达到要求一直是炼钢工作者所追求的。
红包出钢对降低出钢温度及稳定连铸操作有着重要意义,同时对提高转炉炉衬寿命,降低炼钢成本起着一定作用。
针对本钢二炼钢现有的钢包烘烤器现状,我们共同研制开发了垂直升降式钢包快速烘烤装置。
该套装置操作灵活、能源利用率高,满足了本钢二炼钢现场条件及钢水包快速烘烤的要求。
该套设备已应用了近半年时间,其运行平稳可靠,烧嘴热效率高,钢包烘烤终点温度高,深受炼钢工人的喜爱。
2 垂直升降式钢包快速烘烤装置的结构特点2.1 烧嘴与罐盖的结构特点
本钢160t钢包,由于包深,直径大,要求烘烤器火焰具有一定的长度和铺展性。
改造前本钢在线烤包烧嘴为简易套筒式,煤气与助燃风配比不合理,火焰发飘,热效率低,火焰长度和铺展性不能满足要求。
在要求的烘烤时间内,钢包温度只能达到800～900℃,且包内上下温度不均匀,这种烧嘴没有排烟系统,其产生的废气从包盖与包沿的缝隙中排出,严重烧损包盖,降低了包盖的使用寿命,增加了生产成本。
我们采用的多级自身预热式烧嘴(图1),将烧嘴与换热器融为一体,利用烧嘴燃烧产生的废气两次加热助燃空气,使助燃空气达到300℃以上,提高理论燃烧温度约100℃,从而使钢包升温加快。
同时该烧嘴在喷口处采用锥型结构,空气、煤气混合均匀,燃烧稳定。
烧嘴出口速度达60m/s左右,火焰长度可调至4.5m,完全克服了旧烧嘴火焰短,不能到达包底,钢包底部和周边温度不均匀的缺点。
再者
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19卷6期2000.11 冶 金 能 源
该烧嘴燃烧后的废气通过引射风由中心喷孔的外圈引出,使包内压力可调,克服了旧烧嘴燃烧不稳的缺点,同时解决了火焰自包沿外逸的问题,延长了包盖寿命。
烧嘴带有长明火,保证了安全。
该套装置包盖采用轻质耐火石棉毡,寿命长,保温效果好。
2.2 机械结构特点
目前国内大多数钢厂烤包装置采取大盖翻转式,这样即使罐沿挂渣也可将大罐盖严。
本钢二炼钢厂由于受场地条件限制,不能采用大盖翻转式,为克服包沿挂渣及钢包车来往行走所带来的问题,决定采用垂直升降式。
此装置采用电动推杆推动短心轴,短心轴两端安装车轮,车轮在轨道上平稳运行,通过动滑轮组连接长心轴,用4根钢丝绳带动包盖及烧嘴平稳上升;用船用索具开式螺旋扣调节钢丝绳的松紧度,以使包盖盖严,达到保温效果,包盖和烧嘴垂直升降距离为300m m,升降速度为0.5m /min 。
烧嘴和包盖采用固定联接,因为包盖升降,包盖和管道采用金属软管联接。
此套设备具有安全可靠,结构紧凑,安装简单,性能良好等优点,和起重装置相比较,还有造价低的优点。
图1 快速烘烤装置示意图
3 多级自身预热烧嘴设计参数及节能分析3.1 设计参数
160吨钢水包;
焦炉煤气热值:16.7M J /m 3;燃烧器前煤气压力:3000～4000Pa;
烘烤时间:20min 以内;来罐温度:500～600℃;要求终了温度:
1100℃。
3.2 现场实际应用情况(三次平均值)来包温度:520℃;
烘烤时间:19min;
钢包终了温度:底部1080℃; 中部1105℃; 包沿1090℃。
3.3 节能分析
自身预热烧嘴用于烤包上,其最大优点就是利用燃烧产生的废气将助燃空气预热,其次燃烧的废气通过引射风从烟囱排出,解决了包盖四周冒火问题,充分利用能源。
3.3.1 空气预热节能效果分析节能率:Z 1=(nct )/(Q d +nct )式中 Q d ——燃料低发热量
n ——空气燃料比c ——空气比热t ——空气预热温度
按本钢使用焦炉煤气,n = 4.2,Q d =16720k J/m 3
,t=300℃时:
c =134k J /(m 3
℃)则Z 1=9.2%。
3.3.2 降低出钢温度节能效果分析
新装置使用后,与原烘烤装置相比,终了罐温提高200～300℃达到1100℃左右,转炉出钢温度比原来出钢温度平均降低20℃。
出钢温度的降低就意味着可节约部分能量,这部分能量可以利用在多吃废钢上,从而达到节能目的。
此外出钢温度的降低,对转炉稳定操作以及对
提高转炉炉龄,钢水包包龄等方面都大有益处。
4 烘烤装置的不足及使用中应注意的事项
(1)自身预热烧嘴与火焰接触部分的烧嘴砖,由于长期处在高温状态下工作,其寿命较低,仅为3个月左右,不能与大盖及烧嘴本体同步,更换起来较为麻烦。
建议尽可能使用高
(下转第22页)
图5 环道速度分布的均匀性
响,这些点的速度都要比其它测点低,最大速度和最小速度之比是1.3。
由图5知道,无论何种方案,环道速度8、9测点气流速度最大,最大速度是最小速度的 1.6倍。
6～15测点这一面平均流速是对面的1.2～ 1.27倍。
相对而言,中心空气通道的速度分布比环道煤气通道的速度分布要均匀些。
我们还可以看到速度分布的对称性也不是绝对的。
不均匀不对称的原因可能有这样几种:第一,尽管我们在中心通道放置了有机玻璃做的分流板,在环道加了4条肋,但在有限的空间,很难使模型出口的速度均匀。
这些均流措施起了一定的作用,可并不能从根本上消除不均匀性。
第二,因为设计考虑的是整体结构的最优化,局部结构并不一定是最佳的。
第三,由于加工条件的限制,模型本身的制作和安装,会产生一定的误差。
以上诸多实验误差的存在是正常的,不能完全消除,只能相对减小。
3 结论
(1)中心通道速度比较均匀,可以用它们的平均速度值代替整个截面的速度,可以简化数学模型和物理模型,简化整个问题。
(2)环道速度可以通过实验值来拟合入口速度和几何尺寸的关系式,这能更准确地反映入口速度分布。
(3)要设法减小各种误差,并避免误差的放大,更合理地更真实地反映边界条件。
(收稿日期:2000年7月)
罗文泉 编辑
(上接第34页)
强度,耐高温的高档耐火材料打结。
(2)引射风采用手动调整,如果操作不当,引射风过大,火焰从烟囱中喷出,使烧嘴内壁烧穿,烧嘴报废;引射风太小,烟气排不出来,使燃烧处于不稳定状态,影响燃烧效果。
因此在使用过程中引射风调整操作十分关键。
(3)结构复杂,一次性投资较大,制作安装周期较长。
设备维护与检修工作量较大。
5 结束语
(1)垂直升降式钢包烘烤装置,满足了本钢二炼钢的现场使用条件,其操作灵活,运行可靠。
(2)采用该套装置,使大盖完全能盖严包口,火焰不外逸,燃烧产生的废气由烧嘴换热器烟囱排出,防止了火焰大量外逸造成的热量损失。
(3)该套装置所用的自身预热型烧嘴燃烧稳定,火焰长,火焰刚性及铺展性好,包底、包沿受热均匀,上下温差不大于20℃。
在20min 内把钢包加热到1100℃,满足了生产要求。
(4)使用该套装置后出钢温度可降低20℃左右,降低了生产成本,提高生产作业率。
(5)该套装置噪音小,不回火,安全可靠。
(收稿日期:2000年6月)
张长保 编辑。