【热风炉】日钢热风炉换球烘炉操作实践

【热风炉】日钢热风炉换球烘炉操作实践

日照钢铁厂11#-16#高炉热风炉为卡鲁金球式热风炉，每座高炉配备4座热风炉，此种热风炉因其内部独特的设计结构，在热风炉换球完成后需采用专业的点火烘炉器进行明火点燃煤气烘炉，烘炉前期不仅需要休风铺设煤气管道，而且在烘炉的操作过程中易发生回火、脱火、熄火等不良燃烧状况，存在较大的安全隐患。为安全高效地对换球后的热风炉进行烘炉，我厂决定利用其他三座正常生产的热风炉对换球后的热风炉进行烘炉操作。此操作方法与传统的煤气烘炉相比，具备以下优点：烘炉时间短，操作便捷，不需要高炉休风安装所需要的煤气管道；安全性提高避免了煤气燃烧不完全或熄火造成的煤气泄漏；减少了一次性投资，并减少了由于影响高炉生产所带来的损失。实践证明此种全新的操作方法安全快速且资金投入少，具有良好的推广及应用前景。

2 热风炉换球后使用热风进行烘炉的背景

我厂11#-16#高炉热风炉为卡鲁金球式热风炉，其燃烧器为陶瓷燃烧器。众所周知，每座热风炉在换球之后都需要进行烘炉操作，以保证热风炉内耐火材料砌体均匀、缓慢而又充分膨胀，避免在耐火材料砌体内产生热应力集中或晶格转变导致砌体损坏，烘炉还可以缓慢驱赶热风炉砌体内的结晶水、物理水，避免水份突然大量蒸发，产生爆裂和裂缝导致耐火材料砌体损坏，所以烘炉是热风炉投入生产中的必要途径。卡鲁金球式热风炉因其独特的内部设计结构影响，其传统的烘炉方式为煤气烘炉，煤气烘炉需聘请专业的公司进行操作，且在烘炉前期需投入大量的人力、物力做准备工作，如安装烘炉用的燃烧器、压缩空气管、高炉休风配合安装煤气主管道、临时热电偶等工作；并且在热风炉烘炉过程中必须由专业人员连接烘炉点火器，从燃烧器的看火孔插入点火器，点燃煤气进行烘炉。此种方法如果遇到煤气压力不稳定的情况，点火器容易发生回火、脱火、熄火等现象，一旦发生熄火现象，就必须停止烘炉，往炉内通风驱散残余煤气，待炉内煤气放散完后再进行点火操作，操作过程繁琐且点火率低，存在较大的安全隐患；另外由于其临时燃烧器的限制，此种方法烘炉持续时间为7d左右，烘炉周期较长，对高炉的正常生产所需要的风温有较大的影响。

为了保障烘炉过程中的人员及设备安全，缩短烘炉时间，减少大量的前期准备工作，降低烘炉过程中产生的费用，如何采取一种经济、节能、环保的方法来取代原有的旧工艺，已成为我们设备管理者必须要克服的问题。

3 热风炉烘炉新旧操作方法的对比

3.1 旧烘炉方法的特点

卡鲁金球式热风炉烘炉因没有合适的位置放置可燃物来引燃高炉煤气，所以以往的烘炉方法为煤气烘炉，煤气烘炉时需采用专业的点火烘炉器进行明火点燃煤气进行烘炉。所以热风炉烘炉前高炉必须休风，在需烘炉的热风炉附近的煤气主管上开孔，安装Φ150mm煤气引导管道，将煤气引导至热风炉燃烧器平台，由钳工配合在热风炉炉体上割孔拆除耐火砖，再由专业人员连接、安装烘炉点火器，从燃烧器的看火孔插入点火器，点燃煤气进行烘炉。此种方法如果遇到煤气压力不稳定的情况，点火器容易发生回火、脱火、熄火等不良燃烧状况，存在较大的安全隐患，通过以往的烘炉经验，得出煤气烘炉有以下几点弊端：

（1）安装煤气管道需高炉休风配合，影响高炉的正常生产。

（2）前期需做大量的准备工作，且烘炉完成后安装的煤气管道需拆除，煤气主管道上的焊口对于正常生产来说是一种安全隐患。

（3）整个烘炉过程需7d左右，对高炉的正常生产有较大的影响。

（4）煤气烘炉需要外委，所需的烘炉费用及工具机费用过大。

（5）烘炉过程中如果出现点火器回火、脱火、熄火等不良燃烧现象，则必须停止烘炉进行煤气放散操作，浪费时间较多。

（6）在烘炉的过程中易发生煤气泄漏事故，影响作业人员的生命安全。

3.2 新工艺的总体思路

3.2.1新工艺原理

我厂每座高炉配备四座卡鲁金球式热风炉，新工艺的原理是利用其他三座正常生产的热风炉在向高炉送风的同时，向换球后的热风炉提供持续的热风，通过控制热风炉各阀门来提高换球后热风炉内温度，从而实现热风炉烘炉操作。

4.2.2采用新工艺的目的

（1）节省烘炉的外委费用。

（2）烘炉前期高炉不用休风铺设煤气管道，不影响高炉的正常生产，避免了频繁休风给高炉生产带来的波动，提高了工作效率，减少了由于高炉休风以及恢复带来的间接损失。

（3）用热风烘炉可以保证烘炉的连续性，不会出现停止烘炉的现象，而且整个烘炉期间可以通过调节阀门开度的大小控制温度，使温度可以稳步上升并且在某一时间段保持恒定，有利于延长炉内耐材的使用寿命。

（4）烘炉过程中不用进行煤气操作，降低了作业风险，而且避免了管道上的开孔以及焊接，消除了由此带了的日后焊缝开焊带来的损失以及煤气泄露风险。

（5）烘炉时间为3d，比传统的煤气烘炉7d缩短4d时间，将热风炉换球对高炉正常生产的影响降至最低。

综上所述两种热风炉烘炉的技术对比得出，用热风烘炉的操作方法较传统的煤气烘炉实现了施工安全、快速并且节省大量资金的目的，故将用热风烘炉的操作方法予以推广，使此种全新的烘炉工艺在以后的生产过程中充分利用，实现高效、安全烘炉。

4 用热风烘炉的方案

4.1 烘炉原则

（1）在烘炉开始前，要求所有阀门运行良好，热风炉没有完成的试验都要解决，所有烘炉设备运行良好。

（2）烘炉开始时，升温速度一定要缓慢，为了尽量避免由于升温过快炉衬的变形，影响热风炉的使用寿命，严格按烘炉曲线进行操作，做到前期慢、中期平稳、后期快的升温原则。

（3）烘炉工作必须保证其连续性，严禁时烘时停，以免炉墙产生破裂。

（4）烘炉前期各临时热电偶工作正常，烘炉时以拱顶温度为依据，兼顾废气温度和界面温度。

（5）在烘炉期间要定期从主烟道、支管烟道、热风阀等处的放水阀排放。

（6）热风炉地脚螺丝全部松开，并做好膨胀标记、标尺完善。

4.2 用热风烘炉的操作工艺

（1）打开冷风均压阀控制油路截止阀，点动开启冷风均压，使冷风缓慢的进入炉内，因热风炉小修后炉墙的温度保持在300℃左右，装球之后小球的温度会略有温升，进入的冷风温度在100℃以上，不会影响小球的材质及各物理性能，而且加入冷风有利于小球内部水分的蒸发。

（2）观察炉内温度，缓慢开启冷风均压阀直至开度最大，冷风均压阀开启的过程中，由于冷风的温度低于拱顶温度，所以拱顶温度会有所降低。开启冷风均压阀直至热风炉全压为止，关闭冷风均压阀，油路截止阀关闭。

（3）打开热风阀油路截止阀，点动开启热风阀，观察拱顶温度情况，此时因热风的压力与热风炉内的压力相差不大，故冷热风在炉内热对流相对较小，拱顶温度略有上升，观察拱顶温度曲线，当拱顶温度保持恒温时，将热风阀全开。

（4）打开废气阀油路截止阀，根据拱顶温度及烘炉曲线控制废气阀开度，使热风进入炉内与炉内冷风进行热交换，根据实际的操作经验分析。废气阀开度为22%左右时为升温过程，幅度约为30℃/h；开度为15%左右时为恒温过程，温度应按照烘炉曲线严格控制（见图1）。在300℃、600℃、800℃时进行恒温8h操作，使耐火材料砌体内水分均匀、缓慢蒸发，避免在耐火材料砌体内产生热应力集中或晶格转变导致砌体损坏。

（5）在拱顶温度达到840℃时，观察大墙是否发红，若发红，则通知检修人员做拆盲板准备，若在抽盲板的过程中拱顶温度低于800℃时，再次启用热风烘炉，保证煤气点火前拱顶温度在800℃以上。

图1 烘炉曲线

（6）钳工拆除盲板，确认阀门各螺栓紧固到位后，通知岗位工打开各阀门油路截止阀，准备正常烧炉准备

（7）岗位人员现场进行确认，确保各设备具备正常烧炉条件后，开始用煤气正常点火烧炉，当拱顶温度达1200℃时，可以转为送风，与其它热风炉并联送风半小时后，改为正常烧炉

5 经济效益分析

使用热风或煤气方式烘炉都会对高炉的风温及高炉的正常生产秩序产生一定的影响，从而影响高炉的燃料比及产量等实际效益，下面就我厂14#高炉1#、3#热风炉分别就这两种方式进行经济分析对比。

5.1使用热风烘炉的经济损失

燃料比：在用热风烘炉期间平均风温为1028℃，比正常风温1130℃下降102℃，按照每100℃影响3%-6%燃料比计算，高炉正常燃料比约为530 kg/t,则影响燃料比为：（3%-6%）*530*(102/100)=16.22-32.44kg/t，取平均值为24.33 kg/t。

产量：正常生产时，高炉的产量为3100t/d，使用热风烘炉后平均产量为2500t/d，每日产量损失600t。

按照烘炉时间为3d，每吨铁利润为500元，焦炭单价为1900元/t计算，则使用热风烘炉的损失的费用为3*24.33*2500*1900/1000+3*600*500=1264702元。

5.2使用煤气烘炉的经济损失

燃料比：煤气烘炉期间平均风温为1103℃，比正常风温1130℃，下降27℃，按照100℃影响3%-6%燃料比计算，燃料比影响取平均值为24.33*27/100=6.57kg/t。

产量：（1）正常生产时，11#-16#高炉按56%的综合入炉品位，日均产量为3100t/d，使用煤气烘炉后平均产量为3029t/d，每日产量损失71t。（2）煤气烘炉需高炉休风配合接煤气管道，损失产量为3100*8/24=1033t

消耗煤气：单座热风炉煤气烘炉所需的煤气量为113.4万m3，按每4 m3煤气能发1kWh电计算，每座热风炉烘炉所需煤气能发283500kWh电，折合人民币31万元。

人工费用：在热风炉烘炉过程中必须由专业外委人员连接烘炉点火器，费用15万，工机具费用5万元，合计20万元。

按照烘炉时间为7d，每吨铁利润为500元，焦炭单价为1900元/t计算，则使用煤气烘炉的损失为7*6.57*3029*1900/1000+7*71*500+1033*500+310000+200000=1539677元。

通过以上数据分析，使用热风烘炉损失的费用为126万元，与使用煤气烘炉154万元相比，单座热风炉烘炉费用可节约28万元。我厂共有6座高炉使用卡鲁金球式热风炉，热风炉共计24座，故使用热风烘炉每个换球周期能为公司节省资金672余万元。在使用热风烘炉过程中不进行煤气操作，在安全性方面得到极大的提高，其间接的经济效益将会更大。

6 实践结论

此次顺利地完成了对换球后的热风炉进行烘炉操作，达到了预期的目的，效果良好，在后续的生产过程中没有出现任何影响生产的事故。充分证明了此种方法在对于换球后的热风炉进行热风烘炉切实可行。总结用热风烘炉的优点有：

（1）节省烘炉的外委费用。

（2）烘炉前期高炉不用休风铺设煤气管道，不影响高炉的正常生产，避免了频繁休风给高炉生产带来的波动，提高了工作效率，减少了由于高炉休风以及恢复带来的间接损失。

（3）用热风烘炉可以保证烘炉的连续性，不会出现停止烘炉的现象，而且整个烘炉期间可以通过调节阀门开度的大小控制温度，使温度可以稳步上升并且在某一时间段保持恒定，有利于延长炉内耐材的使用寿命。

（4）烘炉过程中不用进行煤气操作，降低了作业风险，而且避免了管道上的开孔以及焊接，消除了由此带了的日后焊缝开焊带来的损失以及煤气泄露风险。

（5）烘炉时间为3d，比传统的煤气烘炉7d缩短4d时间，将热风炉换球对高炉正常生产的影响降至最低。

7 结语

通过生产实践总结，利用使用中的热风炉对换球后的热风炉进行烘炉是一种简单有效有良好的经济效益技术改进。虽然生铁和焦炭的价格在不断地波动，计算的经济效益也有差距，但是从安全角度和生产角度上能够带来的直接和间接效益也仍然是不可忽视的。