煤气烘烤在RH炉的应用

杨磊

摘 要：唐山国丰钢铁RH顶枪烘烤一直采用液化气烘烤，使用成本高。为降低使用成本拟定方案将RH真空室在线烘烤顶枪使用液化汽烘烤改为转炉煤气烘烤，转炉煤气将得到全部有效的回收利用，烘烤成本将大幅降低。

关键词：煤气；RH烘烤；改进

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.017

0 前言

唐山国丰钢铁RH真空处理建立于2008年，于2009年投产，投产后在线顶枪烘烤一直使用液化气，造成能源费用较高，为了降低能源消耗费用，进行了多次内部研究与探讨，最终确定试用煤气烘烤，因为煤气为自产且放散量较大，成本可忽略不计，经试用后烘烤效果良好。

1 RH炉烘烤系统概述

受行业生產的限制及降成本要求，在降本过程中RH炉液化气消耗为能源消耗较高的内容。为降低此环节的消耗成立了攻关小组来降低能源消耗。考虑到工艺及设备的复杂性，我们直接忽略了对工艺及主体设备的改造。经过讨论一致认为对烘烤介质的改进为可行性较高的方案。为了避免改造出现失误影响正产生产最终确定在主体设备外新增一套煤气烘烤试行，试行成功后投入使用。因此方案在全国范围内尚属首例，所以我们联系了烘烤供货厂家进行了讨论，并由烘烤专业厂家完成此装置的制作。

2 改造的主要原则

本次改造首要考虑到问题为安全，涉及煤气烘烤由专业安全部门进行共同监督，包括可靠切断、报警装置、自动连锁等全部调试合格方可投入使用。另本次改造主要为全国首次试用，不拆除原烘烤装置，两套装置可交替使用，同时可保证设备作业率。

3 煤气烘烤方案的设计

（1）主要参数：设计烘烤温度：800℃～1200℃；使用寿命3年；设计最大煤气耗量1500m3/h（煤气管道直径DN150）；最佳煤气压力范围8～15KPa。

（2）烘烤装置主要由燃烧器（烧嘴）和旋转装置组成。

（3）烘烤装置安装位置及烘烤实现。安装于RH炉底部，火焰向上燃烧，RH炉底部的两孔一个进燃烧火焰，一个排出废气，烧嘴与煤气管道的连接采用金属软管连接，方便移动烧嘴。烧嘴安装采用大轴旋转方式，安装位置在RH炉底部侧面平台上。为增加火焰冲击力，将压缩空气管道接入烘烤装置。燃烧器重量90KG，旋转支架重量650KG，甲方应适当加固平台达到使用要求。建议旋转支架的底座与地面之间加支撑柱以稳固支架，地面下预埋铁与支撑柱稳固连接。支撑柱与旋转支架的底座采用法兰连接。当不烘烤时，悬臂旋回在侧面平台上，不影响钢包车的作业。

（4）回转机构的结构。回转机构安装于侧面平台上，不烘烤时旋转臂旋回侧面平台，不妨碍钢包车作业，烘烤时旋转臂旋至工作位置，旋转角度可达240度。回转机构主要包含立柱、电机及减速机、旋转轴、旋转臂及燃烧器，立柱通过法兰与底座连接，电机带动旋转臂旋转。

（5）电气部分主要有两个方面组成，现场控制箱和控制室内报警箱。为方便操作，安装现场控制箱，烘烤装置的控制及操作均在现场机旁实现，操作人员在现场控制烧嘴的点火及调节等相关操作，同时在控制室内安装报警控制箱用来指示压力低限、熄火、CO超标等报警，且该报警控制箱可远程控制调节阀，煤气管道、氮气管道、压缩空气管道均加装流量计。

4 燃烧废气的安全性评估及预防措施

火焰燃烧产生的废气由RH炉底部浸渍管排出，燃烧废气的主要成分为CO2，CO2的比重比空气要重，有可能沉积在RH炉底部造成缺氧。原有烘烤设备中采用天然气烘烤，燃烧废气中主要产物为CO2和水，废气中的CO2依然是通过底部浸渍管排出，从原有设备的使用情况看未发现RH炉底部CO2造成异常状况。为预防CO2堆积我们对现场增加了通风装置，促使空气流动，稀释CO2，同时空气流动性差的地点增加氧气分析仪，当氧气含量异常时报警提示操作人员。

5 操作步骤

（1）操作人员首先现场检查盲板阀及手动快切阀是否打开，煤气管路是否完好、不泄露煤气、煤气压力处于合适范围内，悬臂传动机构是否完好等准备工作。

（2）准备工作做好后，启动现场控制箱上悬臂正传按钮，将悬臂悬出，待燃烧器的烧嘴出口正对RH炉底部孔时，按现场控制箱上悬臂正停按钮停止旋转。

（3）按动控制箱上开点火器按钮打开点火器（点火器启动后10分钟自行关闭，此时间可根据现场情况调节，范围1～99分钟），点火器启动后，按动控制箱上快切阀开按钮打开煤气快切阀，操作控制箱上阀门手操器将调节阀开到10%左右，引燃火焰。

（4）引燃火焰后，观察火焰燃烧状态，待火焰稳定后可根据控制室内的升温曲线通过调节调节阀的开度来控制温升。

（5）熄火检测、CO检测、压力检测均有相应的转换开关来切换是否投入与快切阀的连锁，当快切阀因连锁关闭时，现场控制箱和控制室报警箱上均有相应的报警指示灯指示，同时声光报警。操作人员在控制室内及现场均可判断连锁关阀的原因。处理故障后可点火升温。

（6）正常关火，关火时可按动控制箱上快切阀关按钮关闭快切阀，然后关闭调节阀，火焰熄灭后打开氮气阀门用氮气吹扫管道，待气体置换完后，按动现场控制箱上悬臂反转按钮旋回悬臂到待机位置停止，以备下次使用。

6 改造效果分析

试车期间烘烤温度达到约950吨可达到要求，计算煤气耗量约299立方米/小时达到预期目的。120吨RH炉真空室在线顶枪烘烤使用液化汽不间断烘烤，液化汽使用量非常大，成本非常高。液化石油气（气态）热值：87.92-100.50MJ/kg，液化汽价格：6.7元/kg；转炉煤气热值：8.38-8.79MJ/Nm3，转炉煤气价格：0.1元/Nm3（自产煤气成本忽略不计）；根据液化石油气与转炉煤气热值换算，每使用1kg液化石油气所产生热值，大约可用11Nm3转炉煤气产生热值代替。正常生产情况下，改造前工业燃气消耗约为11万每年，改造后煤气流量按照500立方米/小时计算，每年保守估计可节约45.4万元。通过试用期间观察点火、操作、烘烤等情况比较顺畅，节约能源效果明显。

7 结束语

唐山国丰钢铁有限公司对RH炉真空室在线顶枪烘烤改造属全国首例在下方烘烤，对RH炉真空室在线顶枪烘烤提供了依据，同时将液化气改为煤气烘烤大大降低了成本，对本单位的能源进行了合理利用，减少了煤气的放散，一举多得。