CN111122768A - 钢包烘烤空燃比配置方法 - Google Patents

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黎建明
姜远舸
李杨周
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Abstract

本发明涉及钢铁冶金领域，公开了一种钢包烘烤空燃比配置方法，用于确定适合当前钢包工艺条件下的高效空燃比，提高燃烧效率。本发明首先根据当前钢包燃烧所使用的燃料确定的理论空燃比，然后以理论空燃比作为基础，多次调整空燃比，并在每次调整空燃比之后采用烟气分析仪检测燃烧后排放的烟气成分，最后根据各次检测的烟气成分，确定当前钢包燃烧的最佳空燃比，并把最优空燃比作为常设空燃比。本发明适用于钢包烘烤。

Description

钢包烘烤空燃比配置方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及钢包烘烤空燃比配置方法。
背景技术
钢包烘烤属于炼钢工序的重要能耗环节，而钢包烘烤过程的燃烧又是用能的主要方式，因此，如何实现高效率的燃烧是行业一直努力的方向。传统高效燃烧采用富氧方式，富氧方式能提高燃烧效率，同时燃烧废气量也能得到大幅度减少，但是富氧燃烧成本是普通燃烧成本的1.5倍左右，因此，需要在常规燃烧基础上挖掘燃烧效率，通用提高燃烧效率的方式都是调整空燃比，而空燃比的调节一般是采用经验方式进行或是采用理论计算的方式进行，这两种方式下都存在空燃比不准，导致燃烧效率低下。理论空燃比仅仅是保证燃料燃烧的最低空气量，但限于设备、混合状态，理论空气一般不能保证完全燃烧，同时燃烧在钢包内进行，不能很好观察燃烧的状态，这都限制了钢包烘烤过程燃烧效率不能进一步提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种钢包烘烤空燃比配置方法，用于确定适合当前钢包工艺条件下的高效空燃比，提高燃烧效率。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：首先根据当前钢包燃烧所使用的燃料确定的理论空燃比，然后以理论空燃比作为基础，多次调整空燃比，并在每次调整空燃比之后采用烟气分析仪检测燃烧后排放的烟气成分，最后根据各次检测的烟气成分，确定当前钢包燃烧的最优空燃比，并把最优空燃比作为常设空燃比。
进一步的，根据烟气成分确定当前钢包燃烧的最优空燃比的具体步骤可包括：
S1、建立烟气成分表；
S2、按照理论空燃比以及所设置的空燃比调整步距，依次生成每次调整后的空燃比；
S3、按照步骤S2生成的空燃比进行燃料燃烧，并通过烟气分析仪实测各空燃比下燃烧后排放的烟气成分，并将实测结果以及对应的空燃比填入烟气成分表；
S4、遍历烟气成分表中填入的测试结果，选择尾气成分中燃料成分含量均为0且氧气含量最低的测试项所对应的空燃比作为最优空燃比。
进一步的，可通过以下计算步骤来准确确定的理论空燃比：
通过可燃成分燃烧的化学方程计算单位体积可燃成分燃烧需要的氧气量L；
通过L计算可燃成分燃烧所需的空气量K；
通过K计算出理论空燃比。
进一步的，为了便于空燃比日常调整和设定，本发明还把最优空燃比相近的空燃比作为日常调整和设定用空燃比。
本发明的有益效果是：
(1)本发明以实测燃料成分，确定理论空燃比，以理论空燃比作为基础，通过工业实测确定适合当前钢包的最优空燃比。
(2)本发明保证适合当前钢包的最优空燃比，实现燃料完全燃烧。
(3)本发明杜绝传统的经验模式烘烤钢包。
(4)本发明工艺实现简单且适应性强。
附图说明
图1是本发明流程图。
具体实施方式
本发明提供一种在现有工艺控制基础上对钢包烘烤燃烧空燃比进行优化配置的方法，不需要进行装备的投入，该方法着眼于钢包蓄热烘烤的现有工艺、装备，具有实施难度小，实现成本低，不影响钢包烘烤质量，同时能比较显著提高钢包的烘烤效率，节能降耗。
本发明的技术方案如图1所示，首先根据当前钢包燃烧所使用的燃料确定的理论空燃比，然后以理论空燃比作为基础，多次调整空燃比，并在每次调整空燃比之后采用烟气分析仪实测燃烧后排放的烟气成分，最后根据各次检测的烟气成分，确定当前钢包燃烧的最优空燃比，并把最优空燃比作为常设空燃比，此外可把最优空燃比相近的空燃比作为日常调整和设定用空燃比。
其中，本发明根据烟气成分确定当前钢包燃烧的最优空燃比的具体步骤包括：
S1、建立烟气成分表，如表1所示表中包含的元素有：空燃比和各烟气成分。
表1
Figure BDA0002366782640000021
S2、按照理论空燃比以及所设置的空燃比调整步距d，如表2所示依次生成每次调整后的空燃比，其中，次数n由测试人员可根据实际情况自行设定。
表2
Figure BDA0002366782640000022
Figure BDA0002366782640000031
本发明中，理论空燃比可通过经验方式或是采用理论计算得到，其中采用理论计算得到理论空燃比的步骤如下：
a.通过可燃成分燃烧的化学方程计算单位体积可燃成分燃烧需要的氧气量L；
b.通过L计算可燃成分燃烧所需的空气量K；
c.通过K计算出理论空燃比，即理论空燃比＝K/1＝K。
S3、按照步骤S2生成的空燃比进行燃料燃烧，并通过烟气分析仪实测各空燃比下燃烧后排放的烟气成分，并将实测结果以及对应的空燃比填入烟气成分表。其中，燃料燃烧的可燃成分含量一般采用煤气成分仪或是取样送检的方式，煤气成分仪需要与所要测试的煤气成分相一致，否则可燃成分无法测试。
S4、遍历烟气成分表中填入的测试结果，选择尾气成分中燃料成分含量均为0且氧气含量最低的测试项所对应的空燃比作为最优空燃比，同时可把该空燃比相近的几组空燃比作为日常调整和设定用空燃比。
使用本发明所述的钢包烘烤空燃比配置方式之后表明，钢包烘烤消耗的能源降低了10％-20％，可适合类似生产工况的所有企业。
实施例
国内某钢厂，拥有20台钢包烘烤器，采用焦炉煤气，平均小时能耗360m3/h，钢包作业率80％，以往采用人工经验方式设定钢包烘烤系统空燃比，空燃比的常设值为3.88。
现在采用本发明的方法配置钢包烘烤空燃比步骤如下：
(1)实测燃料燃烧的可燃成分含量
采用约克煤气成分分析仪，测试焦炉煤气成分及含量，尤其是可燃气体成分，测试结果如表3所示；
表3
可燃组分 H2 CH4 CO
组分含量/％ 57 24 6
分组热值/KJ/Nm3 12745 39816 12636
组分热量/KJ/Nm3 7264.65 9555.84 758.16
焦炉煤气热值/KJ/Nm4 17578.65
(2)通过可燃成分燃烧的化学方程计算单位体积可燃成分燃烧需要的氧气量L；
燃烧方程：
2H2+O2＝2H2O
单位体积焦炉煤气中氢气组分燃烧需要的氧气L1＝0.57/2＝0.285
CH4+2O2＝CO2+2H2O
单位体积焦炉煤气中甲烷组分燃烧需要的氧气L2＝0.24*2＝0.48
2CO+O2＝2CO2
单位体积焦炉煤气中CO组分燃烧需要的氧气L3＝0.06/2＝0.03
则单位体积焦炉煤气完全燃烧需要的氧气总量：
L＝L1+L2+L3＝0.285+0.48+0.03
＝0.795
(3)通过L计算所需的空气量K，这里可采用以下方式计算空气量K：
空气中氧气组分含量为0.21，则完全燃烧单位体积焦炉煤气需要的空气量：
M＝0.795/0.21＝3.78
(4)理论空燃比为：K/1＝K＝3.78；
(5)建立空燃比测试表，设置的空燃比调整步距为0.06-0.1，依次生成每次调整后的空燃比，并通过烟气分析仪实测各空燃比下燃烧后排放的烟气成分，并将实测结果以及对应的空燃比填入烟气成分表，最终得到表4；
表4
Figure BDA0002366782640000041
(6)根据表4中的测试数据，选择4.38作为常设空燃比，同时选择当前钢包的实际空燃比为4.23、4.31、4.38、4.46、4.53作为日常调整和设定用空燃比。
通过实施该发明，该企业钢包小时能耗降低为333m3/h，则年创效益：W＝减少的煤气小时能耗*365*24*作业率*烘烤器台数*煤气单价＝(360-333)*365*24*0.8*20*0.6＝227.1万元。

Claims (4)

1.钢包烘烤空燃比配置方法，其特征在于，首先根据当前钢包燃烧所使用的燃料确定的理论空燃比，然后以理论空燃比作为基础，多次调整空燃比，并在每次调整空燃比之后采用烟气分析仪检测燃烧后排放的烟气成分，最后根据各次检测的烟气成分，确定当前钢包燃烧的最优空燃比，并把最优空燃比作为常设空燃比。
2.如权利要求1所述钢包烘烤空燃比配置方法，其特征在于，根据烟气成分确定当前钢包燃烧的最优空燃比的具体步骤包括：
S1、建立烟气成分表；
S2、按照理论空燃比以及所设置的空燃比调整步距，依次生成每次调整后的空燃比；
S3、按照步骤S2生成的空燃比进行燃料燃烧，并通过烟气分析仪实测各空燃比下燃烧后排放的烟气成分，并将实测结果以及对应的空燃比填入烟气成分表；
S4、遍历烟气成分表中填入的测试结果，选择尾气成分中燃料成分含量均为0且氧气含量最低的测试项所对应的空燃比作为最优空燃比。
3.如权利要求1所述钢包烘烤空燃比配置方法，其特征在于，确定的理论空燃比的步骤包括：
通过可燃成分燃烧的化学方程计算单位体积可燃成分燃烧需要的氧气量L；
通过L计算可燃成分燃烧所需的空气量K；
通过K计算出理论空燃比。
4.如权利要求1所述钢包烘烤空燃比配置方法，其特征在于，还包括：把最优空燃比相近的空燃比作为日常调整和设定用空燃比。
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