利用高炉热风炉废烟气余热进行焦炭烘干的工程化应用

利用高炉热风炉废烟气余热进行焦炭烘干的工程化应用

原秋霞

新疆圣雄电石有限公司 新疆吐鲁番市   838100

摘要：利用热风炉排出的废气作为废热热源对炼焦进行预处理，既能使炼焦的入炉温度又能使焦碳的水分含量下降，又能使炉况得到较好的控制，从而使炉膛的温度和压力得到了控制。利用热风炉渣对焦碳进行干燥具有显著的作用，其干燥技术及配套设施较为完善，粉尘排放量达到10 mg/m³，并利用专业的除尘装置进行防渗、防凝，有效地消除了焦碳的水分含量，达到了节约能源的目的。

关键词：焦炭；烘干；热风炉烟气；余热回收

引言：在现代化的高炉冶炼中，焦炭既是必不可少的能源，又是煤柱的框架、还原剂、渗碳剂，因而对其入炉的质量进行严格的管理。目前，由于焦碳生产工艺、运输和储存方式等原因，国内的煤炭水分含量普遍偏高。高水分会使高炉透气性下降，降低炉顶温度，降低煤气热能，从而对TRT的产生产生不利的作用。随着焦炭水分增加1%，其焦比与上年同期相比增加1.2%~1.5%。

1工程概况

某钢厂炼铁厂3万t焦仓共设计有10个独立焦炭仓。焦仓上部为长方形，其中长10m、宽18m、高39.1m，下部锥形高4.7m；单座储焦仓有效容积为4600m³，焦炭比重为0.65t/m²，单座储焦仓储焦量约为2900t。炼铁厂正常使用5种外购焦，外购焦炭含水率干燥天气下7%~8%，潮湿天气下含水率达到11%~12%，每种外购焦平均分配在2个焦仓内。目前高炉日常消耗外购焦约5000t，每种外购焦的日使用量约为1000t。每种焦装卸在2座焦仓内，可容纳约5000t，即2座焦仓可满足高炉5天的使用量，一座焦仓可满足高炉2.5天的使用量。因此，一座焦仓可用于烘干时间最长为2.5天。为了节约热风风量，一次同时烘干按5座储焦仓设计。则每座焦仓加热烘干时间约为1.25天，考虑到安全富裕系统。每座焦仓按24h设计加热除湿。

2方案设计

2.1设计原始参数

高炉高温烟气的温度特性。最大烟道流速220000立方米/小时烟道出口温度150摄氏度，换热装置入口烟道温度300摄氏度，热风送焦仓的设计温度200摄氏度；在80摄氏度的高温空气管道中，顶部的烟气流量为18米/秒。

2.2工艺流程设计

在热风炉的热交换器后，与主抽气管相连，抽风能力为20,000立方米/小时，温度150℃左右。在焦仓区附近设置一个增压风机，将热风引入到焦仓中，每个焦仓支管设置一个电动阀门，每个焦仓8根送风短管；需要在现有焦炉的外壁上打出800个左右的孔洞，两层共8个，确保了焦炭的均匀有效的加热。从仓库顶部排放的高热、高湿度的烟气经过顶部集流管汇集，再由主风管送入袋式除尘器，再经过除尘处理；粉尘浓度在10 mg/m³以下时，通过鼓风机进行增压，由30米高的烟囱排放到大气中。(1)除尘器所收集的粉尘通过低压气力输送到罐车外运走。(2)在室外设置收尘器和风扇，在风机的顶端设置遮阳篷。该除尘器为低架式，出灰高度为1.5米左右。(3)厂房内的热风管道全部为高架式，并使用金属波形补偿装置进行热补偿。(4)所有的热空气管都要经过管子的绝热处理，隔热材料为100 mm厚度的硅酸盐毡片和0.5 mm的铝片。(5)采用工作频率的风扇。(6)将风扇的冷却水从工厂的供水系统中抽取出来，每一个风扇的冷却量为4米/小时，管道长度为50米。(7)从工厂现存的供气管道中抽取的吸收机采用的是压缩空气，其供应压力为0.4 MPa，供气量区为5 m/min，管直径为DN80，并对气体的来源提出了不含水分和不含石油的条件。

2.3风量核算

1个座位焦炭储存2900吨；干燥速率3%；每小时需要的热为8.16x10kJ；需要的热空气流量是52300立方米/小时；五个焦炉在干燥过程中，需要的空气流量为261500立方米/小时；仓库顶部的理论通风流量为261500*1.2=313800 m/h。

2.4 阻力风压核算

(1)热空气传输管道的总长为大约1000米，管道直径为2220x7管道的实际工作速度为20米/秒换算90°弯曲部分30个，其沿程阻力2000 Pa；计算出2200 Pa的本地电阻；焦仓的阻力为1000 Pa，计算出5200x12的全部阻力为6240 Pa。(2)1500 Pa的吸尘器装置的吸尘器装置；管路系统的总阻为2200 Pa，总阻1500+2200=3700 Pa，需要3700*1.2=4500 Pa。

3除尘系统

炼钢炼铁焦碳经移动卸料车送入炼焦仓库，在此区域已经安装了一套除尘装置，由于干燥过程中的烟道会产生大量的焦碳颗粒，并且水分含量很高；新设一种特殊的除尘装置，以达到环保及工业卫生标准，烟气污染物排放量为10 mg/m²。

3.1技术流程

集气罩一新建防水型袋式除尘器一除尘风机一烟囱

3.2 除尘器选择

除尘器的选型要解决“高阻症”和结露问题，结露的产生源于两个原因：1）由于空气中含有的水分和油脂，特别是在夏天容易发生结霜。(2)气源冷流和袋中的热流有一定的落差，容易产生水汽，特别是在多云、多湿的天气中；解决这两个问题是非常有意义的。该项目利用了该项目的技术，解决了以上问题。

3.3 调压调温措施

(1)当排气温度长时间在60摄氏度以下，系统压力连续超过2000 Pa时，必须在紧急情况下打开热空气旁通阀（以备紧急情况），在烟气温度超过80℃时，将其关闭。(2)对增加了排气口的除尘点，收集到集尘机中进行净化，因为大量的冷空气进入会造成温度下降较大而产生结露现象，因此，可以调整短接旁通阀门来达到温度降的目的。

4电气自动化结构设计

4.1电气

抽气扇、吸尘器、防爆电气门采用遥控模式，在工地设置机边操作盒，通过 PLC输入状态和控制信息，进行遥控；通过 PLC控制系统发送的。所有不带电的正常工作用电器的金属壳体和线路都按照规定与已有的接地装置相连接，并具有4欧姆的接地。局部地区为气体场所，设备选型，设计，采购；按照防火规范进行建筑等方面的设计。

4.2自动化

新建了焦仓热 PLC控制装置，新建三万吨焦仓场的 PLC控制站，二高炉实体开关站新设 PLC遥控 I/O站，主从站之间采用光纤进行通信。

4.3结构设计

根据现场使用的管线负荷，风雪压力满足要求。参照拟建场区原有的地质调查数据，多数基础以自然地基为基础，以旧土为基坑，以C15为基坑，以C15为基坑；在局部回填深度较大或周围建筑结构不能进行自然地基的情况下，可将其作为一米直径的人工钻孔灌注桩桩基础。

结语：

根据含水率下降3%、焦比下降3.5%的计算，该炼钢厂的日产量为6000吨，焦比为370 kg/t，日消耗焦炭2220 t。根据焦比降低指标计算，一天可节省77.7吨焦炭，每年可节省约25000吨的焦炭，每年节省约3500万元。炼焦干燥工程总投资2800万元，年运行费用700万元，投资回报在一年之内，经济效益良好。热风炉烟气干燥技术取得了明显的经济效益，不仅解决了因焦炭含水率高而造成的问题，而且还达到了废热回收、节约能源的目的。

参考文献：

[1]李银河, 张述明, 史磊. 承钢高炉热风炉废热烟气余热利用技术探讨[J]. 北方钒钛, 2012(Z1):3.

[2]朱志军, 马鹏鹏. 利用热风炉废气烘干焦炭的应用实践[J]. 华东科技：学术版, 2014(7):2.