热风炉烟氧分析器与优化燃烧技术.docVIP

热风炉烟氧分析器与优化燃烧技术 钢 铁 研 究 总 院 分 析 测 试 所 吴京利 王海舟 前言 热风炉是高炉冶炼的重要环节,风温越高,带入的热量越多,高炉燃料消耗越少。热风带入的热量，相当于高炉总热收入的20%左右，而热风炉的排烟所带走的热量，尽管能级只有0.3，但总量却相当于一万多吨标准煤。所以，热风炉是高炉节能的重要区域，提高风温是降低高炉燃耗的主要手段。提高风温还有利于喷煤新工艺的实现。 合理调控热风炉空燃比,实现优化燃烧,是提高风温、减少环境污染、节能降耗的手段之一。连续、在线、快速、准确监测热风炉燃烧情况,即时调控燃烧状态,是目前炼铁厂迫切需要解决的关键工艺之一。我们开发研制出热风炉残氧分析器,结合该技术对热风炉实行监控,对提高我国冶炼工艺自动控制、提高风温、减少环境污染、提高煤焦替换比、节能降耗十分有利。 据统计，目前我国高炉不同层次并存状况为： 第一、二层次，炉容量在200立方米以上的有300多台，第三层次高炉有近400台，单就第一、二层次高炉，按1:3配比(很多高炉按1:4配比)，热风炉则最少有900多台。因此，开发研制热风炉烟气氧量在线分析系统具有广泛的前景，可产生巨大的社会效益和经济效益，同时对现场成份分析技术的实现与提高必将起到积极的促进作用。 热风炉燃烧过程与热风炉的热效率及优化燃烧节能原理 目前我国热风炉主要分内燃式、外燃式和顶燃式三种。从热效率和成本方面讲，顶燃式热风炉热效率较高，成本较低。 热风炉是由燃烧室、畜热室等构成。工作过程分：燃烧、畜热、送风。 热风炉燃烧室内有燃烧器，畜热室内铁制的炉蓖上砌满成格形通道的耐火砖，煤气和助燃空气经过燃烧器混合后在燃烧室里燃烧，炽热的燃烧气体穿过畜热室将格子砖烧热，烟气从烟道排出。 热风炉燃烧以后，关闭煤气阀、助燃空气阀和烟道阀，打开冷风阀和热风阀，用风机将冷风送到畜热室被加热成热风，热风转向燃烧室，通过热风阀到热风管道，供高炉使用。 为保证热风供给的连续性，一般一座高炉配备3～4座热风炉。 热风炉中热的利用率称为热效率。即，为加热热风炉所花费的热量与热风所带走的热量之比， (=Qe/Qp*100% (1) 式中：Qe:热风带走的热量 Qp:热风炉消耗的热量 热风炉热效率一般在70%～85%之间，差别很大，除热风炉结构之外，燃烧是否合理是控制热风炉风温，提高热效率，节约能源、减少环境污染的主要手段。 热风炉燃烧过程中热损失主要有：(1)排烟损失。即冷空气被加热从烟囱中损失的热量；(2)气体未完全燃烧损失。即未完全燃烧的CO、H2、CH4、等可燃性成份损失的热量；(3)散热损失。即从炉壁、管道上散发的热量；其中排烟损失和气体未完全燃烧损失是主要损失，也是可人为进行控制的一种损失。如一座燃烧效率为75%的热风炉,在25%的热损失中,排烟损失21%,散热损失约占4%。由此可见,优化燃烧主要要减少排烟损失。 热风炉中煤气是否燃烧完全与助燃空气中氧的多少密切相关，氧量采用空气过剩系数来描述，它是指实际供氧量与煤气完全燃烧所需理论量间的比值，用(表示。 各项热损失及烟气排放情况与(的关系如图一所示： 优化燃烧区 热 损 热效率 失 不完全燃烧热损失 烟气热损失 1.0 空气过剩系数( 产生黑烟 产生NO.SO2.SO3 公害少 图一.热损失、烟气排放情况与(的关系  空气过剩系数的计算法主要有: (1).完全燃烧全成份计算法: (=1/(1-3.76*Po2/1-(Pco2+Po2)( (2) (2).不完全燃烧全成份计算法: (=1/(1-3.76*(Po2-0.5Pco-0.5PH2-2PCH4)/(1-(Pco2+Po2+Pco+PH2+PCH4)(( (3) (3).CO2近似计算法: (=Pco2max/Pco2 (4) (4).氧量计算法: (=0.21/(0.21-Po2) (5) 综合上述四种计算方法,第四种氧量计算法简单易行,它只要及时准确测量出烟气中的氧含量,就可换算出空气过剩系数(。 结合图一,在热风炉燃烧过程中，当空气过剩系数太小时，即氧量不足时，虽然排烟损失减小，但由于燃烧不充分，CO含量高，煤气未完全燃烧损失大大增加，使热效率降低，而且由于冒黑烟将造成环境污染。当空气过剩系数太大时，这时，氧量过剩，虽然未完全燃烧损失减小，但过剩空气带走的热量增加，排烟损失也将