高爐和焦?fàn)t煤氣混合焙燒石灰技術(shù)

1、高爐和焦?fàn)t煤氣混合焙燒石灰技術(shù)孫永泉馬富貴摘要：利用拉瓦爾管將壓力較低的焦?fàn)t煤氣在不用任何動(dòng)力的情況下，平安地混入壓力較高的高爐煤氣管道內(nèi)，高熱值的混合煤氣為提高石灰窯的產(chǎn)量、質(zhì)量奠定了根底，為煉鋼提供了優(yōu)質(zhì)石灰。關(guān)鍵詞：煤氣混合焙燒石灰technology of line roasting by mixed blast furnace gas and coke oven gassun yongquanma fuguishanxi linfen iron & steel co.abstract：the coke oven gas under low pressure is safely

2、 mixed into blast furnace gas under high pressure via laval pipe without any power.this kind of mixed gas can obtain high heating value,which can improve productivity and quality of lime kiln so as to provide high quality limes for steelmaking.keywords：gas mixingroastlime1前言目前臨鋼一焦焦?fàn)t煤氣過剩，局部煤氣直接排空，既浪費(fèi)

3、能源又污染環(huán)境，回收利用成為當(dāng)務(wù)之急。用拉瓦爾管能將這局部焦?fàn)t煤氣混入高爐煤氣管道內(nèi)予以利用。在通往耐火廠的高爐煤氣管道上安裝拉瓦爾管(見圖1)，管前原有一個(gè)直徑1000 mm的閥門可供調(diào)節(jié)高爐煤氣壓力，焦?fàn)t煤氣直接通入拉瓦爾管內(nèi)的低壓區(qū)與高爐煤氣混合。焦?fàn)t煤氣入拉瓦爾管前用電動(dòng)切斷閥控制，在拉瓦爾管低壓區(qū)和焦?fàn)t煤氣管道上各設(shè)一個(gè)測(cè)壓點(diǎn)測(cè)煤氣差壓值。所有儀表顯示，控制設(shè)在耐火廠煤氣加壓站，由煤氣加壓工直接操作。圖1拉瓦爾噴射器安裝示意圖2耐火廠煤氣壓力安裝拉瓦爾管前后進(jìn)入耐火廠煤氣加壓機(jī)之前的煤氣壓力(以下簡(jiǎn)稱入口壓力)情況見表1。表1煤氣入口壓力統(tǒng)計(jì)表kpa煤氣高爐煤氣壓力焦?fàn)t煤氣壓力入口壓

4、力混合前6204.56514混合后5123拉瓦爾管工作原理及設(shè)計(jì)參數(shù)3.1工作原理氣體通過拉瓦爾管可提高流速，同時(shí)降低壓力，將靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使氣體噴出的速度加快，并在噴嘴器四周形成相對(duì)低壓區(qū)，使低壓氣體直接混入高壓氣體管道內(nèi)，且混合后壓力較穩(wěn)定。3.2原有參數(shù)高爐煤氣壓力：620 kpa焦?fàn)t煤氣壓力：4.56 kpa煤氣熱值：高爐3 558.78 kj/nm3焦?fàn)t16 747.217 584.56 kj/nm33.3設(shè)計(jì)參數(shù)焦?fàn)t煤氣混入量：1 000 nm3/h以上，高爐煤氣用量：9 000 nm3/h左右；耐火廠年回收利用焦?fàn)t煤氣量：8×106 nm3；混合煤氣壓力是原高爐煤氣

5、壓力的70 %80 %；高爐煤氣通過拉瓦爾管的出口流速70 m/s;混合比：高焦比=91；混合煤氣熱值：5 024.16 kj/nm3;4高爐和焦?fàn)t煤氣混合時(shí)跟蹤記錄經(jīng)過一段時(shí)間的跟蹤，摸清了拉瓦爾管混合煤氣的特性參數(shù)：(1)當(dāng)耐火廠8 kpa入口壓力(8 kpa時(shí)可正常混合；到達(dá)8 kpa時(shí)，拉瓦爾管內(nèi)的低壓區(qū)與焦?fàn)t煤氣壓差為0，此時(shí)焦?fàn)t煤氣不能混入高爐煤氣管內(nèi)；8 kpa時(shí)，顯示負(fù)壓差，高爐煤氣有倒灌入焦?fàn)t煤氣管道內(nèi)的可能。(2)使用純高爐煤氣，當(dāng)進(jìn)口壓力為5 kpa左右時(shí)，混入焦?fàn)t煤氣，機(jī)前壓力可增到6 kpa左右，既在純高爐煤氣壓力較低時(shí)，混合煤氣可提高入口壓力1 kpa左右。(3)入

6、口壓力越低，差壓越大，說明混入的焦?fàn)t煤氣越多。這里必須說明一點(diǎn)：從拉瓦爾管到耐火廠加壓站大約有650 m，管道有多處拐彎，煤氣有阻力損失。煤氣混合工程于1999年1月21日完工，科技處組織有關(guān)技術(shù)人員跟班測(cè)試數(shù)據(jù)和調(diào)試?yán)郀柟艿拿簹饣旌蠀?shù)，耐火廠于2月13日將此項(xiàng)工作投入生產(chǎn)運(yùn)行。暫定開混合閥時(shí)儀表顯示壓差穩(wěn)定在0.4 kpa以上；關(guān)混合閥時(shí)儀表顯示壓差穩(wěn)定在0 kpa；煤氣加壓機(jī)機(jī)前壓力大局部時(shí)間穩(wěn)定在68 kpa。5高爐和焦?fàn)t煤氣混合效果(1)從煤氣噴嘴噴出火焰看，有時(shí)呈藍(lán)色，有時(shí)呈紅色，說明風(fēng)氣配比有時(shí)不適宜。純高爐煤氣是點(diǎn)不著的，所以純高爐煤氣在燒嘴附近看不到火焰。(2)混合后煤氣成

7、份分析。1999年4月6日高、焦?fàn)t煤氣成份分析見表2。1999年4月6日混合煤氣成份分析見表3。表2高爐、焦?fàn)t煤氣成份(w)%煤氣高爐煤氣焦?fàn)t煤氣co214.573.0co22.776.8o21.290.6ch41.5325.6h21.7457.4n258.624.00cmhn2.4熱值/千卡.nm-3833.34290表3混合煤氣成份(w)%進(jìn)口煤氣壓力/kpa差壓/kpao2coco2ch4h2cmhnn2熱值/kj.nm-361.51.220.6134.89.30.251.25493.08由表3混合煤氣成份計(jì)算出混入焦?fàn)t煤氣比例為13.59 %，比設(shè)計(jì)值提高3.59 %；混合煤氣熱值為5

8、 493.08 kj/nm3，比設(shè)計(jì)值提高了468.92 kj/nm3。(3)高爐、焦?fàn)t煤氣混合后爐內(nèi)溫度變化情況分析見表4。 表4石灰窯三帶溫度變化表整窯冷卻帶下焙燒帶上焙燒帶預(yù)熱帶東西南西北西東西東西南西北1號(hào)窯上升溫度11070100808060沒變化20沒變化2號(hào)窯上升溫度75100208070130302020從表4可以看出使用高、焦?fàn)t混合煤氣燒石灰時(shí)，各帶溫度都有不同程度的提高，爐內(nèi)溫度提高，石灰石焙燒溫度就高且在高溫區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)，燒出的石灰生燒率故較以前大幅度減??；這里須指出的是耐火廠兩座石灰窯焙燒帶均缺3根熱電偶，是否有充足代表性尚難定論。(4)高爐煤氣與混合煤氣進(jìn)入加壓機(jī)前的

9、壓力分析見表5。(根據(jù)耐火廠煤氣加壓站記錄) 表5混合前后入口壓力影響作業(yè)時(shí)間/%時(shí)間3kpa停機(jī)5kpa1998年10月高爐煤氣2.703.091998年11月高爐煤氣8.8814.721999年2月13日3月14日混合煤氣0.74.0高爐煤氣壓力波動(dòng)大，入爐量波動(dòng)大，停爐待氣時(shí)間長(zhǎng)，給爐內(nèi)提供熱量很不均衡，操作困難?；旌厦簹鈮毫^穩(wěn)定，當(dāng)高爐煤氣壓力低時(shí)，可大量混入焦?fàn)t煤氣，高熱值的混合煤氣燃燒后，給爐膛內(nèi)提供了較多熱量，使?fàn)t膛溫度穩(wěn)定，對(duì)石灰窯穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)有利。(5)石灰產(chǎn)量、質(zhì)量與消耗分析。從1999年2月12日至1999年3月8日，使用混合煤氣生產(chǎn)情況見表6。 表6產(chǎn)量、煤氣消耗量一覽

10、表指標(biāo)1998年全年比擬產(chǎn)量提高率日平均產(chǎn)量/t.d-1173.5134.139.429.38%利用系數(shù)/t.(m3.d)-10.7750.5980.177噸灰消耗熱量/gj.t-14.834.730.1煤氣使用量/m3.h-141004300-200由上表可看出：日產(chǎn)石灰173.5 t，系數(shù)可達(dá)0.775 t/m3.d，沒有到達(dá)設(shè)計(jì)要求，原因如下：操作工目前還不適應(yīng)混合煤氣燒石灰，特別是入爐煤氣流量偏少。目前石灰窯生產(chǎn)操作的工藝參數(shù)，還有一局部沒有調(diào)整過來，仍沿用純高爐煤氣生產(chǎn)操作參數(shù)。如：風(fēng)氣配比不適宜，調(diào)節(jié)不及時(shí)。從各帶溫度升高值、石灰中有局部過燒料和單位熱量消耗升高看，說明石灰窯出料偏

11、少，潛力沒有發(fā)揮出來。1999年2月份石灰石主要質(zhì)量指標(biāo)平均為：w(sio2)2.17%；w(cao+mgo)53.3%。1999年2月14日3月7日石灰質(zhì)量見表7。 表7石灰質(zhì)量(w)%指標(biāo)sio2caomgos灼堿數(shù)據(jù)3.5278.1910.080.035.446使用效果 煉鋼的過程實(shí)際上就是造渣的過程，石灰做為主要的造渣材料，其活性度直接影響化渣時(shí)間，有效cao的含量直接影響石灰的參加量和爐子的熱效率。由于煉鋼用灰量大，缺乏局部用民灰補(bǔ)充，民灰是用煤燒成的，帶入的有害元素s、sio2較多，質(zhì)量遠(yuǎn)不如氣燒石灰。民灰與氣燒石灰在料倉中進(jìn)行混合且混入的越多，對(duì)供往煉鋼的混合石灰的質(zhì)量影響越大，

12、因此提高氣燒石灰的產(chǎn)量，就可少進(jìn)民灰，同時(shí)也就減輕民灰對(duì)混合石灰質(zhì)量的影響。混合灰質(zhì)量見表8。表8混合石灰質(zhì)量(w)%混合石灰caomgosio2s灼減活性度1998年74.928.583.650.03210.362791999年2.133.777.019.373.540.0258.162986.1石灰的活性度對(duì)煉鋼化渣的影響1998年純高爐煤氣焙燒石灰，活性度平均為279 ml/4n-hcl，煉鋼轉(zhuǎn)爐初期渣平均化渣時(shí)間為4 min 25 s；1999年2月13日至3月7日石灰活性度平均為308.5 ml/4n-hcl，煉鋼轉(zhuǎn)爐初期渣化渣時(shí)間為3 min 31 s，減少54 s，這對(duì)前期脫p極

13、為有利。6.2有效cao含量對(duì)煉鋼指標(biāo)的影響：計(jì)算有效cao含量時(shí)按終渣，堿度按3.0考慮，那么有效w(cao)為63.79 %，1999年2月13日至3月7日同口徑計(jì)算有效w(cao)為66.39 %，與1998年比擬1999年煉鋼噸鋼少消耗石灰9.5 kg，多吃廢鋼5979.5 t，吹損降低0.26 %。 7混合煤氣燒石灰效益測(cè)算1999年3月份耐火廠石灰本錢為104.83 元/t，而1998年為116.83 元/t，故降本錢為12 元/t，每天產(chǎn)石灰按173.5 t計(jì)算，年降低本錢所創(chuàng)效益為：173.5×12×320÷104=67(萬元/a)8使用混合煤氣存在的問題(1)由于高爐、焦?fàn)t煤氣壓力都不穩(wěn)定，混合比例也隨時(shí)變化，致使混合煤氣熱值也不穩(wěn)定。(2)當(dāng)焦?fàn)t煤氣與拉瓦爾管內(nèi)低壓點(diǎn)壓差為0時(shí)，焦?fàn)t煤氣不能混入高爐煤氣管道內(nèi)，當(dāng)0時(shí)，高爐煤氣有倒灌入焦?fàn)t煤氣管道內(nèi)的可能。(3)操作工對(duì)混合煤氣燒石灰經(jīng)驗(yàn)缺乏，操作不熱練，致使目前產(chǎn)量、質(zhì)量都比擬低，經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，石灰產(chǎn)量、質(zhì)量有望提高。9結(jié)論(1)拉瓦爾管可