蓄热式钢包烘烤技术的应用实践研究论述

柏京

摘 要：钢包是钢铁生产工艺流程中的重要组成部分，它不但要负责钢水的运送，还在钢水精炼中发挥巨大的作用。蓄热式钢包烘烤技术是对传统的钢包烘烤器进行了一定程度的技术改造。通过对烧嘴、蓄热室和换向阀等设计完成对钢包的烘烤工艺，使得钢包运送钢水的过程中减少漏钢事故并且对于连铸坯的内部质量起到了保护作用。本文通过解析蓄热式钢包烘烤器的设计特点，对蓄热式钢包烘烤技术的应用进行了初步探究。对这一技术以后的改良提出了一些见解。

关键词：蓄热式；钢包烘烤技术；应用；论述

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.014

0 前言

钢包是运送钢水的钢铁精炼工艺中的重要组成部分，提高钢包烘烤温度对于提升钢包内衬零件使用寿命和连铸拉坯速度都有着积极的影响。不仅如此，钢包烘烤温度提高还能够消除中心缩孔和中心偏析。现阶段的钢铁生产工艺中的钢包烘烤技术已经得到了充分发展，从只用一根煤气管插入钢包中烘烤到后来的高速烧嘴烘烤器和自身预热式烘烤器，在现代钢铁生产工艺当中，最为广泛使用的是蓄热式钢包烘烤器的烘烤技术。这种烘烤技术对于燃料的消耗较少、烘烤的速度较快、烘烤温度较为均匀且污染物的排放含量也相对较低。是目前最先进的钢包烘烤技术，对现代钢铁生产工艺具有重大意义。

1 蓄热式钢包烘烤的设计关键

（1）烧嘴的设计。为了保证钢包烘烤的火焰完整性和对包底烘烤的温度是否能够传达到位，对于钢包烘烤的火焰有着一定的长度和刚度的硬性要求。为了使钢包受到的烘烤温度足够均匀，保证火焰具备一定的长度，就必须要使煤气与空气的混合过程加长。在钢包的有限空间内，如果煤气和空气的混合速度过快，就会使产生的火焰 燃烧区域不够集中，使其对钢包烘烤的温度不够均匀。但如果在有限的钢包空间内，煤气和空气的混合速度过慢又会导致煤气在钢包内无法完成充分燃烧，这样就会在蓄热室的高温度发生“二次燃烧”的现象，尽管这种热量由于被蜂窝体吸收而不会产生浪费和泄漏，但由于烟气温度过高，对蜂窝体的使用寿命产生的极大的影响。

蓄热室钢包烘烤器的烧嘴设计是通过两股射流的交角和距离，正确设计两个蓄热室烧嘴之间的距离，以达到煤气和空气在钢包的指定空间内汇合并形成火焰的目的，保证所喷射出的燃料能够在钢包内达到充分燃烧，避免蜂窝体的二次燃烧情况。同时保证在钢包内的气流具有足够的动能，形成搅动的气流场和均匀的温度场，从而达到减少各项排放污染物的含量的目的。

（2）蓄热室的设计。蓄热式燃烧技术最大的技术难点是回收烟气中的热量。为了达到这一目的，需要对钢包内最大程度的进行预热空气，使经过蓄热室的烟气中的热量达到标准需要指数。但从工程实践的结果表明，由于钢包内的压力一般偏高、节能效果往往达不到预期标准值，所以溜井蓄热室的烟气量也远小于预设值。为求提高烟气的流量同时又保证优秀的燃烧效果，就必须要对蓄热室的内部进行优化设计。

首先要使蓄热室中蜂窝体的大小体积更为适当。蜂窝体的大小和数量计以及蜂窝体的表面积与排烟的含量有着直接的关系。如果钢包内蜂窝体的数量较少，就缺乏对钢包内烟气热量的回收能力使得大量含有热量的烟气排出钢包外，会使蓄热式钢包烘烤技术的节能效果下降。但如果蜂窝体放置过多，又会使排烟的温度过低，使钢包内腐蚀性气体大量凝结并对蜂窝体产生腐蚀影响和损坏。

蓄热式内的空气流通情况会直接影响到蓄热的热能交换能力、蜂窝体的使用寿命和空气煤气的预热温度等。当气流在蓄热室中能够均衡匀速的流动时，会提高蜂窝体的使用效率和使用寿命，从而达到提升蓄热室温度效率和热能效率的目的。所以在蓄热式的设计中，一般采用增长烧嘴内的扩散段长度和安装导流板等手段，不但是为了防止多个蜂窝体之间互相遮盖，也要防止在钢包内气体的流动出现剧烈转弯，影响到钢包内的燃烧效率。

2 蓄热式钢包烘烤技术效果

在对蓄热式钢包烘烤技术体现的效果分析中，采用了与自身预热式烘烤器的烘烤效率相对比的方法进行分析。

（1）更加节省燃料。将对钢包的初始燃烧温度设置在400℃进行烘烤，需要达到的烘烤温度为1200℃。从图中的参数可知：自身预热烘烤器需要消耗的煤气量为800m3/h，烘烤时长需要2小时；而蓄热式烘烤器的煤气消耗量只有550m3/h，烘烤时间也减少了半小时只需要1.5小时。从数据中可以得出结论，蓄热式烘烤器对比传统的自身预热烘烤器的燃烧燃料节约效率达到了40%左右。

蓄热式钢包烘烤器在烘烤新的钢包时，消耗的煤气流量为550m3/h，经过4个小时的烘烤后，钢包的烘烤温度达到了1200℃以上：由此可以看出，当烘烤温度和烘烤时间都相同时，自身预热烘烤器比蓄热式钢包烘烤器多浪费30%的煤气流量，即后者比前者的燃料节省效率提高了30%。

（2）烘烤效果较好。由于烧嘴的独特设置，蓄热式钢包烘烤器提供的火焰往往可以长达3.5m以上，可以直达钢包底部。并且由于蓄热式钢包烘烤器是由两个烧嘴进行分别交替燃烧，充分保证了蓄热式钢包烘烤器包底温度的均与上升。

通过对蓄热式钢包烘烤器的包底和包口的温度监测可以发现，包底和包口的温度仅仅相差30-45℃。没有在包底出现局部高温，包底中的燃烧和烘烤温度都非常均匀。使得蓄热式钢包烘烤器的烘烤效果非常出众，提高了钢包内的烘烤温度并且保持相应的稳定。

（3）排污较少，环保性好。从以上数据中可以看出，由于蓄热式钢包烘烤器对于燃料的消耗降低30%-40%，相应的，也就减少了30%-40%的CO2的排放量。对于全球温室效应起到了一定的缓解作用。同时由于燃烧烘烤中所消耗的氧气含量较少，降低了NOX的排放量。排放物以一种较低的温度排放到周围的环境中，降低了对周遭环境可能产生的热污染，对现场生产的环境和周围的环境都起到了一定的改善作用。

3 结论

蓄热式钢包烘烤技术的节能效果和环保效果与蓄热式钢包烘烤器的设计和灵活有效的控制系统有关。蓄热式钢包烘烤技术具有加热速度快、加热效果好、节能减排、降低钢铁生产成本的技术特点。蓄热式燃烧技术在蓄热式钢包烘烤器中得到了充分体现，是一种高效率、低污染的钢包烘烤装置。我国在对蓄热式钢包烘烤技术的广泛运用中，仍需要对其进行不断的改良和再创造，争取研发出更加先进的钢包烘烤技术。

参考文献：

[1]陈巍，方会斌，秦文.蓄热式钢包烘烤技术的研究与应用[J]. 冶金能源，2007（03）：39-42.

[2]方会斌.蓄热式钢包烘烤器的设计及应用研究[D].辽宁科技大学，2008（01）：12-16endprint