萊鋼特殊廠鐵水熱裝工藝優(yōu)化實(shí)踐

萊鋼特殊廠鐵水熱裝工藝優(yōu)化實(shí)踐

近年來，萊鋼特種車間采用了新的節(jié)能技術(shù)，通過不斷優(yōu)化50噸加熱工藝，減少了能耗。為改善生產(chǎn)環(huán)境、有效回收利用煙氣余熱,50t電爐在原天車通過式捕集罩除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了電爐第4孔除塵系統(tǒng),同時(shí)利用第4孔的高溫?zé)煔庥脽峁苠仩t進(jìn)行煙氣余熱回收。系統(tǒng)投入運(yùn)行后,各項(xiàng)除塵指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽可滿足VD爐和生活用汽,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益,為電爐煉鋼發(fā)展并完善循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了有效途徑。1為了降低能耗，優(yōu)化了鐵水熱安裝技術(shù)1.1提高電化學(xué)效率萊鋼50t電爐技術(shù)進(jìn)步主要得益于電爐熱裝鐵水和供氧技術(shù)的應(yīng)用。50t電爐在變壓器容量(36000kV·A)保持不變情況下,從2004年的班產(chǎn)鋼9爐到2007年的10.5爐,鐵水熱裝技術(shù)是關(guān)鍵。鐵水熱裝后增加了爐內(nèi)熱量,提高了電爐熱效率。另外,鐵水比例的增加也促進(jìn)了電爐供氧技術(shù)的發(fā)展,使電爐供氧方式由從原來的油-氧助熔發(fā)展到爐壁氧槍,再到爐壁集束氧槍,供氧強(qiáng)度大幅度提高,氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量化學(xué)熱,提高了電爐的熱效率。目前,萊鋼50t電爐平均日產(chǎn)鋼達(dá)33爐。電爐效率的提高為開發(fā)余熱利用創(chuàng)造了良好條件。1.2提高生產(chǎn)效率“十五”期間,萊鋼50t電爐熱裝25%~35%鐵水,有效緩解了廢鋼短缺的壓力,大幅度降低了冶煉電耗,縮短了冶煉周期,提高了生產(chǎn)效率和鋼材質(zhì)量。近年萊鋼鐵水資源相對充足,電爐鐵水供應(yīng)較穩(wěn)定,隨電爐用氧技術(shù)的進(jìn)步,特別是爐壁集束氧槍的成功應(yīng)用,電爐供氧能力顯著提高,為進(jìn)一步提高鐵水兌入比例、降低冶煉電耗創(chuàng)造了條件。為充分發(fā)揮資源和技術(shù)的優(yōu)勢,又將電爐鐵水熱裝比例提高到50%~60%,噸鋼冶煉電耗降低了40kW·h,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。1.3罐料、渣鋼、鐵粉的配合50t電爐兌入50%~60%鐵水,需解決提高脫磷、脫碳速度,且在不延長冶煉周期的前提下,保證鋼液終點(diǎn)碳、磷成分符合工藝要求的關(guān)鍵問題。為此,電爐兌入鐵水后要充分利用熔化前期熔池溫度低和留渣的條件進(jìn)行脫磷操作;第1罐料配加部分氧化鐵皮冷壓塊和石灰,及時(shí)噴吹碳粉造泡沫渣,快速脫磷;為防止熔化后期回磷,配料時(shí)應(yīng)避免加入大塊罐鐵、渣鋼等鋼鐵料。脫磷后,加大供氧強(qiáng)度深吹脫碳,爐壁氧槍氧氣壓力控制在1.2~1.5MPa,電爐冶煉周期可控制在42min以內(nèi)。1.4強(qiáng)化噴吹碳粉,降低爐側(cè)能耗50t電爐兌入50%~60%鐵水,帶入的渣量和硅等元素的氧化使?fàn)t渣堿度(R)降低。為穩(wěn)定爐渣堿度,鐵水帶入渣量應(yīng)小于1.5%,適當(dāng)增加石灰和白云石用量,控制R=2.0左右、渣中w(TFe)=15%~25%,通過爐門和爐壁噴吹碳粉,泡沫渣高度達(dá)500~600mm,可完全遮蔽電弧,起到了保護(hù)爐襯和爐蓋以及降低冶煉電耗的作用。50t電爐通過不斷優(yōu)化鐵水熱裝工藝,冶煉電耗不斷降低,冶煉周期逐步縮短。鐵水兌入比例提高到50%~60%后,噸鋼冶煉電耗由220kW·h降到180kW·h,冶煉周期縮短到42min,噸鋼氧耗降到38m3。50t電爐雖不屬先進(jìn)爐型,但通過采用鐵水熱裝、爐壁氧槍、NEC智能電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)等新技術(shù),單位工序能耗持續(xù)降低。2007年1-6月,其工序噸鋼能耗(標(biāo)煤)為51.36kg,比2006年同期降低22.52kg,達(dá)到了國內(nèi)同類爐型的先進(jìn)水平。2余熱回收+煙氣除塵系統(tǒng)提高50t電爐鐵水兌入比例后,冶煉供氧強(qiáng)度增大,煙塵排放量也隨之增加,原除塵系統(tǒng)的能力已顯不足。為滿足環(huán)保要求、提高除塵效果,則在原除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了第4孔除塵系統(tǒng),采用內(nèi)排+外排的除塵方式,內(nèi)外排系統(tǒng)相互獨(dú)立,聯(lián)合運(yùn)行。新增第4孔除塵系統(tǒng)在考慮第4孔除塵的同時(shí),增加了煙氣余熱回收功能,有效回收煙氣余熱,實(shí)現(xiàn)了余熱利用和節(jié)能降耗的目的。改造后的除塵系統(tǒng)功能:①內(nèi)排系統(tǒng)。電爐冶煉過程中產(chǎn)生的煙氣通過爐蓋上的第4孔排出,經(jīng)燃燒沉降室燃燒沉降(充分燃燒可燃物,并沉降大顆粒煙塵和第4孔帶出的爐渣,防止爆炸和煙道堵塞),再經(jīng)余熱回收系統(tǒng)換熱降溫后進(jìn)入除塵器,凈化后由引風(fēng)機(jī)送入排氣筒排入大氣。②外排系統(tǒng)。電爐加料、出鋼及正常冶煉時(shí),從爐蓋外溢的部分煙氣在自身熱動力及捕集罩導(dǎo)流的作用下,進(jìn)入屋頂差速補(bǔ)償罩,煙氣在負(fù)壓場的作用下被捕集到罩內(nèi),由系統(tǒng)管網(wǎng)進(jìn)入布袋除塵器得以凈化,滿足達(dá)標(biāo)排放的氣體由風(fēng)機(jī)進(jìn)入排氣筒排入大氣。第4孔除塵系統(tǒng)工藝流程見圖1。除塵系統(tǒng)工藝參數(shù)及工作原理:50t電爐最大出鋼量60t,最大鐵水熱裝量60%,經(jīng)計(jì)算脫碳煙氣產(chǎn)生量約5.6×104m3/h,煙氣溫度1200~1400℃。爐蓋第4孔斷面尺寸1400mm×700mm,出口流速60m/s,計(jì)算出第4孔排煙量為4×104m3/h(溫度1350℃)。高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃燒沉降室,一氧化碳等可燃物燃燒且大顆粒沉降后,出口溫度降至800℃左右;煙氣通過高溫?zé)煹肋M(jìn)入熱管式余熱鍋爐及省煤器后溫度降到140℃左右,通過管道進(jìn)入除塵器凈化,由風(fēng)機(jī)排入大氣。系統(tǒng)設(shè)有空氣降溫閥,煙氣溫度過高時(shí)可打開降溫閥混入空氣降溫,保護(hù)設(shè)備不受損壞。另一部分煙氣及加料、出鋼時(shí)所產(chǎn)生的煙氣,則由天車通過式捕集罩(原外排系統(tǒng))收集。改造后的內(nèi)排除塵系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢:①第4孔除塵效率高,能達(dá)到外排除塵10倍的效率;②從第4孔除塵部位實(shí)現(xiàn)了余熱回收再利用;③采用第4孔除塵后,大量煙塵和火焰流向第4孔除塵方向,改善了爐前操作環(huán)境和爐內(nèi)氣氛,使?fàn)t內(nèi)保持一種微負(fù)壓狀況,有利于爐內(nèi)熔池的脫氣反應(yīng)。改造后的50t電爐除塵系統(tǒng)經(jīng)半年多的運(yùn)行表明除塵效果穩(wěn)定,煙塵捕集率大于95%(屋頂不冒黃煙),煙塵排放質(zhì)量濃度小于50mg/m3,崗位粉塵質(zhì)量濃度小于10mg/m3,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。3煙氣余熱回收系統(tǒng)為充分回收利用煙氣余熱,在第4孔除塵系統(tǒng)中增加了煙氣余熱回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過熱管式余熱鍋爐,在降低第4孔排煙溫度的同時(shí),利用煙氣余熱產(chǎn)生飽和蒸汽,采用變壓式蒸汽蓄熱器儲存外供蒸汽。3.1關(guān)于氣體殘余和灰塵利用率3.1.1煙氣灰渣出用系統(tǒng)該系統(tǒng)主要目的是充分利用煙氣余熱,產(chǎn)生飽和蒸汽,供給VD爐蒸汽噴射泵運(yùn)行或作為熱源外供。其系統(tǒng)主要組成:①煙氣系統(tǒng)。800℃含灰高溫?zé)煔鈾M向沖刷熱管管束,放出熱量,溫度降低,最終排放溫度低于140℃。煙氣中的部分灰分沉降到排出系統(tǒng)。②汽水系統(tǒng)。軟化水由除氧水泵注入熱力除氧器除氧,除氧水由鍋爐給水泵依次注入水預(yù)熱器、熱管式鍋爐本體,經(jīng)熱交換吸熱后所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽包。鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽直接通入蓄熱器,蓄熱器充滿后如還有剩余則由鍋爐本體排空。蓄熱器放出的蒸汽分三路:經(jīng)減壓后進(jìn)入熱力除氧器加熱給水,除去水中的氧;經(jīng)穩(wěn)壓后供VD爐蒸汽噴射泵使用;作為生活和其它熱源外供。系統(tǒng)中的不溶沉淀物將在系統(tǒng)低點(diǎn)聚集,采用定期排污方式與部分水一起排出系統(tǒng)。③自控系統(tǒng)。其主要包括:熱管式余熱鍋爐三沖量水位、壓力自控;熱管式余熱鍋爐進(jìn)出口煙溫自控;熱管式余熱鍋爐清灰自控;熱力除氧器水位、蒸汽壓力自控;蒸汽蓄熱器出口蒸汽壓力自控。3.1.2u3000蒸汽產(chǎn)量及出力熱管式余熱鍋爐:冶煉周期內(nèi)換熱量Q=2.45×107kJ,熱效率η=85%,蒸汽壓力p=1.6MPa,冶煉周期內(nèi)平均產(chǎn)蒸汽量Gpj=7.7t,每小時(shí)蒸汽產(chǎn)量Gb=22t/h,外供蒸汽量G=22t/h,熱管式余熱鍋爐出力Gm=25t/h。蒸汽蓄熱器:VD爐蒸汽噴射泵工作一次需蓄熱量Q=6750kJ,蓄熱器容積V=150m3,蓄熱器數(shù)量n=2臺。3.1.3余熱熱管鍋爐運(yùn)行的碳排放費(fèi)用有效利用途徑:①供VD爐真空泵用汽。煉鋼車間無運(yùn)行余熱熱管鍋爐前,使用1臺15t/h燃油蒸汽鍋爐,為VD爐真空泵提供蒸汽,VD爐啟動運(yùn)行一次需6.75t蒸汽,消耗輕柴油476kg。按100%爐次進(jìn)行VD處理計(jì)算,每天啟動運(yùn)行33次、電爐作業(yè)率95%,每噸國標(biāo)柴油5000元,則每年消耗柴油所需費(fèi)用為2723.4萬元。余熱熱管鍋爐投入運(yùn)行后,VD爐真空泵全部使用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽,原燃油蒸汽鍋爐只是在蒸汽不足時(shí)備用,故可節(jié)省大量的燃油費(fèi)用。②供生活用汽。沒有余熱熱管鍋爐前,煉鋼區(qū)域冬季采暖和浴池用汽,全部由生活鍋爐供應(yīng),冬季采暖按4個(gè)月計(jì)算,年運(yùn)行費(fèi)用為:冬季采暖用煤約260t,每噸煤按550元計(jì)算,費(fèi)用為14.3萬元。鍋爐動力、供熱交換機(jī)組電費(fèi),水處理用鹽、人工、維修費(fèi)等每年合計(jì)為9.16萬元。煙氣余熱熱管鍋爐投入運(yùn)行后,完全滿足了生活用汽的需要,原生活鍋爐基本不用,年可節(jié)約23.46萬元。③蒸餾水回收利用。采用余熱鍋爐后,除供VD爐使用蒸汽外,下一步計(jì)劃改造余熱蒸汽,實(shí)現(xiàn)蒸汽變蒸餾水的目標(biāo),此項(xiàng)計(jì)劃正在實(shí)施改造論證,預(yù)期效果為日產(chǎn)蒸餾水300t。3.2末等循環(huán)利用將50t電爐除塵灰收集后與軋鋼氧化鐵皮、焦末等按一定比例制成冷壓塊,用作電爐煉鋼原料,泡沫渣效果良好,脫磷速度明顯加快,脫磷時(shí)間縮短,鋼鐵料消耗降低,實(shí)現(xiàn)了含鐵二次資源的循環(huán)利用。4表面效益顯著50t電爐熱裝50%~60%鐵水,噸鋼