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新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器,其热交换过程具有周期性和非稳态的特点,因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础,建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组,利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序,可根据不同工况条件和操作制度,优化热风炉蓄热面积和结构尺寸,大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术(计算流体力学技术)进行模拟计算,针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式,建立三维模型,优化燃烧器结构形式,合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置,使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场,使蓄热室被均匀加热,提高其利用率,实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉,从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求,确保CO完全燃烧,炉内温度分布均匀,产生均匀有序的高温烟气旋流流场,均匀进入蓄热室,充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律,根据相似定律,搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型,通过测定不同喷口处的气体流速,检验气体分配的均匀性;通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度,对数值模拟的计算结果进行验证;通过调整空煤气的喷口形式和角度,结合实验和计算机模拟,找出适用于实际热风炉的规律;根据测定的压力损失,推算实际热风炉的压力损失。
江西赣州景博钢材有限公司位于汇通物流园,公司主要产品有: 耐磨板等多种系列,并可根据客户的要求,定做客户所需的产品,以满足市场需求。本公司致力于:“以诚相待,以信为本,以优取胜”的经营理念。“以科技求发展,以质量求生存”的质量方针。“真诚互沟通,服务无止境”的服务精神,愿与国内外各界朋友广泛合作,与时俱进,共创辉煌!公司为了增加客户的信任度和客户的权益,我们有专门的销售和维护团队,确保我们卖出的每一个产品都是合格的,性能是稳定的,公司一直秉着优质的服务和良好的信誉赢得了广大客户的一致好评,热忱欢迎您的指导和选用!
技术装备研发和设计背景
耐磨板是转炉炼钢的主要原料之一,通常占装入量的10%-20%。为保证转炉冶炼高附加值产品,对耐磨板的质量和品种要求极为严格。当转炉冶炼不同钢种时,对加入耐磨板的成分和规格都有严格要求,耐磨板质量好坏和加入量都将直接影响转炉炼钢工艺操作、产品质量、产量等技术经济指标。为确保炼钢有准确的耐磨板加入量,更便于炼钢生产组织,操作稳定、实现过程自动控制,增加高附加值产品,提高炼钢生产率,就必须保证炼钢有合适的铁水耐磨板比和准确的耐磨板加入量。
耐磨板的主要来源是厂内自产耐磨板和外购耐磨板。随着工业发展,目前社会上的工业耐磨板越来越多。从节约冶炼成本和遵循循环经济的理念出发,为充分利用各种耐磨板资源,提高转炉技术经济指标,就必须做好耐磨板的加工管理工作。自建耐磨板加工间,通过分选、切割、剪切、打包等方法将不合格耐磨板加工成合格耐磨板,供转炉使用。节约成本,提高钢厂经济效益。
首钢国际工程公司根据迁钢现有场地条件,设计分期分批建3个耐磨板加工间,完成耐磨板的切割、打包、分类、储存、配送等功能,可实现每年约150万t合格耐磨板供应炼钢。
外购耐磨板一般为重型、中型、轻薄料和统料。目前华北地区耐磨板需求量较大,外购耐磨板以统料为主,只有少量中型耐磨板,堆比重小,且混杂存放,不能分类配送。主要存在以下问题:
? 外购耐磨板不干净,耐磨板表面如混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物,则会降低炉料的导电性,延长熔化时间,降低炉渣碱度以及钢和合金元素的收得率,油污还会增加钢中的氢含量;
? 耐磨板中如混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属,铅易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故;锡、砷和铜等杂质会使钢材产生“热脆”,恶化铸坯及钢材表面质量,增加“热脆”倾向;使低合金钢发生回火脆性;降低连铸坯的热塑性,在含氢气氛中引起应力腐蚀;严重降低耐热钢持久寿命及引起热应力腐蚀;严重恶化IF钢深冲性能等;
? 耐磨板中如有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器等,在熔化过程中会发生爆炸;
? 耐磨板中的化学成分应明确,硫、磷含量应小于0.08%;耐磨板不准含有放射性物质等。
另外,外购耐磨板其尺寸、形状乃至密度也都很不规则,给运输、装料、熔化等都带来许多困难。为解决这些问题,必须采用不同的加工方法进行预先处理。重型耐磨板、中型耐磨板、小型耐磨板、统料型耐磨板,都需进行剪切才能成为合格耐磨板,轻料型耐磨板、轻薄耐磨板需要打包才能加入转炉,因此迁钢建立耐磨板加工间,对耐磨板进行分选、打包、剪切,是必要的、合理的。
炼钢对耐磨板的基本要求是杂质尽可能少,耐磨板越干净,炼出的钢水品质就越高,而且成本低。因此做好耐磨板在入炉前的分类、加工、整理工作非常重要, 能从耐磨板回收源头做起,至少在配料前做到把含有不同元素的耐磨板进行分类,保证耐磨板干燥,减少锈蚀,各类非金属物等。
新型顶燃式热耐磨板热态实验研究
热耐磨板燃烧器热态模拟试验是针对新型顶燃式热耐磨板设计搭建的热态实验平台。按照实际热耐磨板的工艺流程,建设两座旋流扩散式顶燃热耐磨板,采取一烧一送的工作制度。热耐磨板的燃烧室和蓄热室内布置了若干热电偶,可详细掌握不同部位,不同工作状态下的温度变化情况,结合压力检测和烟气成分检测,分析得出炉内流场分布状况和燃烧状况等。热态实验台的搭建,为深入研究顶燃式热耐磨板燃烧器,开发检验新型格子砖,研究掌握格子砖燃烧/送风期的吸热/放热规律等创造了条件。
通过热态实验,得到了热耐磨板内部不同高度,不同区域在燃烧期和送风期的温度分布,绘制出了热耐磨板温度场分布,对特大型耐磨板超高风温热耐磨板的理论计算结果进行了验证,实验结果表明,新型顶燃式热耐磨板内部温度分布均匀,蓄热室得到了充分而均匀的加热。
新型顶燃式热耐磨板冷态测试
京唐新型顶燃式热耐磨板完成施工后,在首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部的配合下,北京首钢国际工程技术有限公司组织专人对新型顶燃式热耐磨板进行了冷态测试。
通过对燃烧器喷口、喉口、蓄热室上部、蓄热室下部等部位进行冷态测试,并与冷态流场计算结果相比较,证明该燃烧器形成的流场是基本均匀的,与计算结果一致;蓄热室自身具有气流再分配性,能够进入格子砖前的局部速度不均匀区。
新型顶燃式热耐磨板系列设计程序开发
为设计质量,提高设计效率,实现工艺组合和产品 化,首钢国际工程公司自主开发了多款针对热耐磨板设计计算程序,形成系列自主知识产权。
系列程序包括热耐磨板燃烧和传热计算程序,热耐磨板耐火材料优选程序,热耐磨板系统阻力损失分析计算程序等,了企业核心竞争力。
全烧低热值耐磨板煤气实现1300℃超高风温技术开发
特大型耐磨板全烧低热值耐磨板煤气实现超高风温工艺设计
在选取何种工艺技术路线以获得1300℃高风温的问题上,首钢国际工程公司多方考察,计算比较,同时结合首钢京唐钢铁厂的整体规划逐一分析现有预热工艺的特点和可行性。
两级双预热技术作为完全拥有自主知识产权的新一代利用低品质能源技术,有着设备维护量少,可靠性强,寿命长(与热耐磨板寿命相同)等优势,创新结合热管换热器回收烟气余热,将煤气和助燃空气低温预热至200℃左右,再将助燃空气高温预热至600℃,既提高了热耐磨板系统的整体热效率,也完全可以在全烧耐磨板煤气的条件下实现1300℃的高风温。
迁钢4000m3高炉制粉喷耐磨板
首钢国际工程公司设计的迁钢3号高炉,有效容积4000m3,设计耐磨板比正常190kg/tHM,设备能力可达250kg/tHM。在原有耐磨板场基础上进行改造,新建1座配耐磨板间,设置10个圆筒仓,可同时满足厂区内3座高炉24h连续正常喷吹原耐磨板需要;原耐磨板运输本次选用管式皮带机运耐磨板,相比传统皮带机原耐磨板运输,解决了长距离运输时皮带机通廊布置困难和转运站多的问题,同时管式皮带机还具有占地面积小,环保清洁,允许上行或下行皮带同时两个方向输送以及多点物料输入,并可以根据地形位置进行空间曲线布置等优点,而且减少建设费用和时间,此外在厂房东侧还备有一条大倾角皮带机可临时使用汽车进行上耐磨板;新建制粉喷吹厂房,采用直接喷吹工艺,即制粉喷耐磨板同建在一座厂房内,制粉选用弹簧加载的中速磨耐磨板机和一次布袋耐磨板粉收集器收粉,制粉能力可达75t/h;喷吹系统形式为并列喷吹罐布置、单管路加耐磨板粉分配器,其中引进一些先进的设计理念,如采用全自动喷吹控制、喷耐磨板支管耐磨板粉均匀分配等。另外,为保证喷吹气使用稳定设有单独喷耐磨板空压站,且在厂房内设有压缩空气和氮气缓冲储气罐。
该工程投产三年多来,运行良好,各生产指标达到或超过预期水平。
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