CN102560076B - 一种用富氧解决取向硅钢与普通钢共用一炉加热的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用富氧解决取向硅钢与普通钢共用一炉加热的方法，其特征在于：当煤气热值在3300~9200kJ/Nm3范围内，利用富氧燃烧，可以保持原有煤气系统不变的条件下，助燃空气采用30～50%的富氧率，根据富氧率、原助燃空气的设计量或高温段助燃空气量，计算出需要的纯氧气量，纯氧气通过氧气支管供入助燃空气总管或加热段的空气支管中，氧气支管上设置一级、二级减压阀、阻燃管段、氧气切断阀和调节阀，随时调节氧气供入量或切断氧气的供入，实现取向硅钢加热和普通钢共用一炉加热。
Description
技术领域
本发明涉及富氧燃烧技术领域，尤其涉及一种用富氧实现加热炉加热普通钢和取向硅钢一炉加热的方法。
背景技术
目前生产硅钢的钢铁企业越来越多。特别是取向硅钢要求铸坯的加热温度高，比普通钢材要高200℃左右，最高需加热到1400℃。而一个钢铁联合企业其开坯和热轧线往往都同时担负着普通钢和取向硅钢双重生产任务，因此希望加热炉能够共用。然而每座加热炉都有其自己的设计能力，生产普通钢的加热炉一般采用热值为3300~9200kJ/Nm3(相当于800~2200 kcal/Nm3)的高炉煤气或高焦混合煤气，能够满足钢坯出炉温度1150℃至1280℃的要求。而取向硅钢加热温度一般在1340~1400℃，为实现一座加热炉生产普钢和取向硅钢两种功能，通常采用两种办法，一是增设一套高热值煤气供气系统，即配用3300~9200kJ/Nm3(相当于800~2200 kcal/Nm3)和11000kJ/Nm3(相当于2600 kcal/Nm3) 两种热值煤气接点。上述技术存在的问题是，新增煤气管网设备投资大；助燃系统也要随之增加30%的能力；对炉子燃烧装置的匹配要求很高。二是大幅度增加空煤气供应量，但在现有炉子基础上往往因为管道、燃烧器等环节限制，使之难以实现。
采用上述两种措施后，都会使炉内废气量增加20%，带来一个炉膛容积、烟道容积不足的问题，炉门冒火问题将不可避免。
申请号200720077308.1实用新型专利，提供的是“一种硅钢加热炉炉底”，其特点是在不影响传热效果的情况下，既满足了硅钢加热，又减少了停炉检修次数，增加了生产时间，提高了高温段加热炉的生产利用率。但不能解决加热硅钢一炉多用问题。
申请号200710153646.3发明专利，提供了一种“钢坯加热装置”，用多个纯氧或富氧燃烧器，使燃烧火焰撞击的全长及全周的外表面来对钢坯进行加热的方法，来提高加热能力和热效率。不能实现低温普钢和高温硅钢加热一炉多用。
《轧钢》第21卷.第4期的“加热炉富氧燃烧技术的应用研究”一文中，阐述了采用富氧燃烧的方法提高原有推钢式加热炉的生产能力，仅是满足于生产普通低温钢，而不是用于高温的硅钢生产，不能实现同时生产低温和高温两种温差大的钢种的一炉多用功能。
《工业炉》2003年第6期中“宝钢环形加热炉采用富氧燃烧技术可行性研究”一文中，阐述了采用富氧燃烧技术解决原有炉子排烟温度过高和炉压过高问题，提高原来加热钢种的生产能力，未提到采用实现一炉多用的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是当煤气热值在3300~9200kJ/Nm3(相当于800~2200 kcal/Nm3)范围内，利用富氧燃烧，可以保持原有煤气系统不变的条件下，实现一炉多用，既可以加热温度为1200℃的普钢又可以加热温度为1400℃的取向硅钢的加热方法。
本发明的技术方案是：
本发明是由加热炉富氧燃烧温度设计、助燃空气富氧率设计、氧气需要量设计及氧气供入方法几个步骤构成，使加热炉既可以生产高
温取向硅钢又可以生产较低温的普钢，实现了一炉多用的功能。 具体的步骤如下：
根据增加助燃空气的含氧量可以提高煤气的理论燃烧温度的原理，保持硅钢加热炉原有煤气系统不动，即仍采用3300~9200kJ/Nm3(相当于800~2200 kcal/Nm3) 的中低热值煤气，将纯氧掺入助燃空气中。这样，既提高了煤气的燃烧温度，满足了取向硅钢高温的加热要求，又降低了加热炉内燃烧产物量，避免炉膛冒火，使烟气排出炉外带走的热损失大大减少。
依据燃料理论燃烧温度计算公式：
， （其中：tth---理论燃烧温度，Ql----燃料的化学热，Qa---空气物理热，Qf---燃料物理热，Qt.d燃烧产物分解热（吸热反应），Vn---燃烧产物体积，Cc.p---燃烧产物在tc.p下的平均比热。）计算出理论燃烧温度。再根据连续加热炉炉温系数η=0.7～0.85，计算出实际能达到的炉温，即实际燃烧温度为tr=ηtth。通过上述设计计算及实际经验，在保持原有3300~9200kJ/Nm3(相当于800~2200 kcal/Nm3) 的煤气热值条件下，助燃空气采用30～50%的富氧率，可以满足取向硅钢加热到1400℃的需要。
当煤气热值在8400kJ/Nm3，保持原有煤气系统不变的条件下，助燃空气采用30～36%的富氧率，可以满足取向硅钢加热到1400℃的需要。
由于大型联合钢铁企业，具备充足的较高压力的氧气资源，简化了制氧问题。具体的方法是先将氧气管网中通过引出一条氧气支管，由于一般氧气管网压力高达1.5MPa，需先采用一级、二级减压阀将氧气压力降到0.1 MPa，然后再接到加热炉炉前空气总管或高温段空气支管上，全部或仅在高温段采用富氧燃烧，都可以满足高温取向硅钢的加热。
根据富氧率30%～50%的设计参数、原有助燃空气的设计量或高温段助燃空气量，计算出需要的纯氧气量，然后设计出氧气供入支管尺寸，氧气支管上设置一级、二级减压阀、阻燃段、氧气切断阀和调节阀。可以随时调节氧气供入量或切断氧气的供入，既满足取向硅钢加热也满足普钢生产的需要。
采用上述步骤后，当生产取向硅钢时，开启氧气供入阀，将纯氧掺入助燃空气总管或加热段的空气支管中，提高助燃空气的含氧率，保证高温取向硅钢的生产。当没有取向硅钢计划，炉子用于普钢生产时，关闭氧气阀，停止氧气的供入，恢复正常的助燃空气供入，满足普钢生产。实现了一炉多用的功能。
该发明与现有的硅钢加热炉相比的有益效果在于：
1、利用富氧燃烧原理及大型钢铁联合企业充足的氧气资源，解决了硅钢加热炉增加较高热值煤气的困难。方法简单、可行，节约了改造资金。2、提高了加热炉的加热能力、减少了出炉烟气量20%～30%、降低烟气热损失、提高炉子热效率，节约煤气，可降低燃耗6%～10%。3、不用改变煤气系统，降低了改造难度，通过调节助燃空气的富氧程度，实现了一炉多用功能。而且生产取向硅钢和普钢之间的切换操作简单、易行。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明：
本实施方式适用于大型钢铁联合企业进行取向硅钢和普钢交替生产。
实施例1：硅钢加热炉原有的煤气热值8546 kJ/Nm3，按照高牌号取向硅钢1400℃的加热温度要求，计算在现有煤气热值条件下，助燃空气需要配置的富氧率36%，实际煤气燃烧温度可以达到1913℃，才能满足取向硅钢1400℃的加热温度要求。然后，在氧气管网上引出一个接点，经过一级、二级减压后，连接到加热炉的助燃空气总管或高温段空气支管上，并设置切断阀和调节阀。当生产取向硅钢时，打开氧气阀，将纯氧掺入空气管道内，助燃空气富氧后，供入烧嘴，提高较低热值煤气的燃烧温度，满足了取向硅钢的加热生产；当没有取向硅钢计划时，关闭氧气阀，停止氧气供入，保持原有煤气和助燃空气进行燃烧，又可以恢复普钢的加热生产。通过该发明的实施，在大型连续生产企业，实现了一炉多用的功能。实际加热炉设计参数见表1。
表1 加热炉实际参数
| 煤气热值kJ/Nm3 | 8546 | 烟气体积，Nm3/Nm3 | 1.89 |
| 空气预热温度，℃ | 500 | 煤气温度，℃ | 20 |
| 富氧率，% | 36 | 理论燃烧温度，℃ | 2732 |
| 理论空气量，Nm3/Nm3 | 1.12 | 炉温系数 | 0.7 |
| 实际燃烧温度，℃ | 1913 |
加热炉通过煤气富氧燃烧，可以满足高温取向硅钢的生产，同时，降低了燃烧产物生成量，减少了由于烟气排出造成的烟气热损失，可以提高炉子热效率，节约了煤气，加热炉燃耗可降低6%～10%。
实施例2：硅钢加热炉原有的煤气热值9196 kJ/Nm3，按照高牌号取向硅钢1400℃的加热温度要求，计算在现有煤气热值条件下，助燃空气需要配置的富氧率30%，实际煤气燃烧温度可以达到1905℃，才能满足取向硅钢1400℃的加热温度要求。然后，在氧气管网上引出一个接点，经过一级、二级减压后，连接到加热炉的助燃空气总管或高温段空气支管上，并设置切断阀和调节阀。当生产取向硅钢时，打开氧气阀，将纯氧掺入空气管道内，助燃空气富氧后，供入烧嘴，提高较低热值煤气的燃烧温度，满足了取向硅钢的加热生产；当没有取向硅钢计划时，关闭氧气阀，停止氧气供入，保持原有煤气和助燃空气进行燃烧，又可以恢复普钢的加热生产。通过该发明的实施，在大型连续生产企业，实现了一炉多用的功能。实际加热炉设计参数见表2。
表2 加热炉实际参数
| 煤气热值kJ/Nm3 | 9196 | 烟气体积，Nm3/Nm3 | 2.11 |
| 空气预热温度，℃ | 500 | 煤气温度，℃ | 20 |
| 富氧率，% | 30 | 理论燃烧温度，℃ | 2721 |
| 理论空气量，Nm3/Nm3 | 1.34 | 炉温系数 | 0.7 |
| 实际燃烧温度，℃ | 1905 |
Claims (2)
1.一种用富氧解决取向硅钢与普通钢共用一炉加热的方法，其特征在于：煤气热值在3300~9200kJ/Nm3范围内，保持原有煤气系统不变的条件下，助燃空气采用30～50%的富氧率，根据富氧率、原助燃空气的设计量或高温段助燃空气量，计算出需要的纯氧气量，纯氧气通过氧气支管供入助燃空气总管或加热段的空气支管中，氧气支管上设置一级、二级减压阀、阻燃管段、氧气切断阀和调节阀，随时调节氧气供入量或切断氧气的供入，实现取向硅钢加热和普通钢共用一炉加热。
2.根据权利要求1所述用富氧解决取向硅钢与普通钢共用一炉加热的方法，其特征在于：煤气热值在8400 kJ/Nm3，保持原有煤气系统不变的条件下，助燃空气采用30～36%的富氧率，根据富氧率、原助燃空气的设计量或高温段助燃空气量，计算出需要的纯氧气量，纯氧气通过氧气支管供入助燃空气总管或加热段的空气支管中，氧气支管上设置一级、二级减压阀、阻燃管段、氧气切断阀和调节阀，随时调节氧气供入量或切断氧气的供入，实现取向硅钢加热和普通钢共用一炉加热。
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