馮洲，王樹奇，侯新華

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源環(huán)保部）

富氧摻燒技術(shù)在八鋼1750熱軋的應(yīng)用

馮洲1，王樹奇2，侯新華1

（1.新疆八一鋼鐵股份有限公司；2.寶鋼集團(tuán)八鋼公司能源環(huán)保部）

文章介紹了八鋼熱軋加熱爐燃燒現(xiàn)狀、需求，通過在熱軋加熱爐應(yīng)用富氧摻燒技術(shù)，降低了煤氣消耗，提高了熱軋加熱效率，實現(xiàn)了增產(chǎn)降耗。

富氧；燃耗；加熱爐

1 前言

在鋼鐵企業(yè)軋鋼系統(tǒng)的能源消耗中，加熱爐燃料消耗約占50%，如何實現(xiàn)增產(chǎn)降耗是一直是軋鋼加熱爐重點工作。

八鋼公司軋鋼系統(tǒng)的加熱爐加熱燃燒均采用八鋼自產(chǎn)出的混合煤氣，隨著八鋼產(chǎn)能水平的不斷提升，混合煤氣用戶的用量不斷增加，用量供給不足也在增大。而八鋼制氧系統(tǒng)制氮、制氧時又會產(chǎn)生大量氧氣，且富余量較大，為充分利用這部分氧氣，實現(xiàn)節(jié)能降耗，在八鋼1750熱軋加熱爐應(yīng)用了富氧摻燒技術(shù)。

2 富氧燃燒的作用

軋鋼加熱爐通過燃料的燃燒產(chǎn)生的熱量加熱鋼坯，燃料燃燒時需要大量的助燃空氣輔助燃燒，一般都采用助燃風(fēng)機(jī)將空氣通過管道送至燒嘴前與燃料進(jìn)行混合燃燒。實際上助燃空氣中只有約21%的氧氣參與了燃燒，空氣中的氮氣等其他成分未參與燃燒形成了煙氣。一方面為了燃料充分燃燒需要送入加熱爐大量空氣；另一方面空氣中的無效成分形成大量煙氣，帶走許多熱量，加熱爐熱效率受到影響，同時煙氣排放造成氮氧化物量大。

富氧燃燒技術(shù)是通過管路將氧氣通入助燃空氣管路中，與空氣混合，通過提高單位體積空氣中氧含量，減少助燃空氣供給量使燃料充分燃燒，提高燃燒溫度減少煙氣熱損失，進(jìn)而減少燃料消耗提高產(chǎn)能，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

目前國內(nèi)很多鋼鐵企業(yè)在軋鋼加熱爐中都采用了氧氣摻燒來提高加熱效率，減少煤氣消耗的做法，取得了較好的效果。八鋼借簽了一些鋼鐵企業(yè)加熱爐富氧摻燒的成功經(jīng)驗，在1750mm熱軋廠加熱爐采用了富氧摻燒技術(shù)。

3 富氧摻燒技術(shù)的應(yīng)用及注意事項

八鋼1750mm熱軋加熱爐型為上下加熱板坯步進(jìn)梁式加熱爐(簡稱步進(jìn)式爐)，這種類型的步進(jìn)式加熱爐無論是爐型結(jié)構(gòu)、設(shè)備的裝備水平、控制水平、產(chǎn)品的加熱質(zhì)量和能耗指標(biāo)，均達(dá)到世界先進(jìn)水平。八鋼熱軋廠加熱爐有效長度48500mm，凈寬11200mm；加熱爐爐底強(qiáng)度P=587kg/h·m2（冷裝碳鋼）；爐子生產(chǎn)能力300t/h；鋼坯裝爐溫度為常溫～800℃，出爐溫度為1250℃；鋼坯在爐內(nèi)加熱時間為160～220min。熱軋加熱爐采用高爐、焦?fàn)t混合煤氣，發(fā)熱值8778±5%kJ/m3(標(biāo)態(tài))，燒嘴型式為側(cè)向低NOx燒嘴及爐頂平焰燒嘴。合理分配熱量供給，燒嘴分布按爐子分預(yù)熱段、一加熱段、二加熱段和均熱段的上下供熱和自動控制，全爐8個控制段，共130個燒嘴。

目前八鋼熱軋分廠加熱爐煤氣用量在3～3.5萬m3/h，助燃空氣用量在5～6萬m3/h，在空氣中每增加1份氧氣量，在保證氧含量的前提下相當(dāng)于減少5份空氣量，大大減少了風(fēng)機(jī)用電及煙氣熱損失。富氧管路布量見圖1。

圖1 熱軋富氧摻燒管路布置簡圖

3.1 富氧摻燒操作注意事項

（1）富氧管道壓力調(diào)整：運行前調(diào)節(jié)好氧氣手動總閥開度后，經(jīng)過減壓閥，降低富氧管道使用壓力。調(diào)整完畢，手動總閥門處于常開狀態(tài)，手動總閥、減壓閥不得隨意調(diào)整。

（2）富氧管道流量調(diào)整：調(diào)整氣動調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)整氧氣流量，氣動調(diào)節(jié)閥每次調(diào)整開度不得大于15%。應(yīng)緩慢調(diào)整，以免沖擊空氣管道。

3.2 加熱爐操作

熱軋加熱爐操作室可遠(yuǎn)程對管路上調(diào)節(jié)閥的進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制使用氧氣量的大小，同時操作工還可以通過各段煤氣閥和空氣閥大小來調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛。保證燃料充分燃燒及爐尾殘氧儀檢測數(shù)據(jù)符合工藝要求。

空氣中氧含量控制在24%～26%。目前采用含氧量26%，根據(jù)空氣量調(diào)整氧氣量。

（1）正常生產(chǎn)富氧摻燒與空氣的配比按照表1執(zhí)行。

（2）冷裝和冷、熱混裝時，空氣量按照含氧量26%配比控制。熱裝時，氧氣量控制按照表1的氧氣量減少10%。

表1 富氧摻燒與空氣配比表

（3）停軋保溫時間≤4小時，減少氧氣用量。氧氣量控制在500m3/h，減少氧化鐵皮產(chǎn)生量。

（4）停軋保溫時間≥4小時以上時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，快切閥，停用富氧。

（5）停爐時，直接關(guān)閉手動閥，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，快切閥，退出氧氣，再關(guān)閉氧氣手動總閥。

（6）采用混合煤氣保溫時，富氧系統(tǒng)停用；開、停爐時，富氧系統(tǒng)停用，待加熱爐正常生產(chǎn)時，再投用。

3.4 富氧系統(tǒng)連鎖與保護(hù)

（1）空氣壓力：助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)管壓力≤4kPa而加熱爐切斷停爐時，富氧切斷閥自動切斷氧氣，氧氣退出，關(guān)閉氣動調(diào)節(jié)閥（助燃風(fēng)機(jī)跳停參照風(fēng)機(jī)壓力低運行操作）。

（2）混合煤氣壓力：混合煤氣壓力≤4kPa，而加熱爐切斷停爐時，富氧切斷閥自動切斷氧氣，氧氣退出，關(guān)閉氣動調(diào)節(jié)閥。

4 富氧摻燒對煙氣環(huán)保排放的影響

富氧摻燒提高了燃燒溫度會增加煙氣中氮氧化物的含量，對煙氣排放產(chǎn)生的影響，因此在富氧摻燒過程中還要注重?zé)煔猸h(huán)保排放達(dá)標(biāo)。國家對大氣排放有嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)，要求煙氣中氮氧化物300mg/m3、顆粒物20 mg/m3、二氧化硫150 mg/m3，由于八鋼熱軋使用混合煤氣，重點關(guān)注的是氮氧化物的排放指標(biāo)。

通過試驗研究，富氧摻燒時不同氧氣配比下的排放情況，在滿足環(huán)保排放指標(biāo)要求的前提下，制定不同氧氣、煤氣配比下的最佳燒鋼方案，在最合理煤氣、氧氣消耗量的情況下，確定了最佳的爐溫環(huán)境；同時研究富氧摻燒狀態(tài)下的生產(chǎn)節(jié)能情況。

富氧摻燒試驗：（1）在正常生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行富氧燃燒實驗，氧氣摻燒量從（1000±100）m3/h開始逐步增加調(diào)整，氧氣摻燒后掌握加熱爐的各項工藝參數(shù)，隨后逐步調(diào)整氧氣摻燒量，對比工藝數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)試運行情況，連續(xù)進(jìn)行富氧摻燒，跟蹤工藝數(shù)據(jù)，掌握連續(xù)生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)變化；全天進(jìn)行富氧摻燒。

（3）根據(jù)試運行實績，歸納總結(jié)出最佳的氧氣摻燒量，在保證煙氣排放達(dá)標(biāo)的前提下使氧氣摻燒量最大。最終形成相關(guān)的工藝操作參數(shù)。

表2 富氧摻燒煙氣氮氧化物排放量

根據(jù)試驗時氧氣使用量及煙氣排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定富氧使用量在小于1500m3/h，爐尾煙氣氧含量控制在＜3%比較合適，煙氣排放全部達(dá)標(biāo)。摻燒富氧量與煙氣氮氧化物排放量對比見表2。

5 富氧摻燒降低了煤氣消耗量

正常生產(chǎn)全爐冷坯，一加段爐溫能夠長時間保持在1220℃以上，連續(xù)生產(chǎn)在3小時以上不需要待溫，同時待溫時間在同等條件下較前期縮短至少10～20分鐘。

在使用富氧時煤氣消耗降低比較明顯，在不考慮熱值變化的前提下，使用富氧日小時平均用量值較前期減少2660m3，日單耗較前期下降16m3/t。截止目前八鋼熱軋煤氣單耗控制約在1.1GJ/t，節(jié)能效果明顯。2016年富氧后軋制產(chǎn)量與煤氣單耗對比見表3。

表3 富氧后軋制量與煤氣單耗對比

直接效益：根據(jù)2015年熱軋煤氣單耗及2016年使用富氧后的數(shù)據(jù)，噸鋼煤氣消耗降低近20m3/t，考慮板坯熱裝的影響，因此富氧燃耗降低燃耗約10m3/t，噸鋼消耗富氧7 m3。煤氣單價為0.35元/m3，投入富氧后的產(chǎn)量100萬t，氧氣費用為0.2元/m3，折合降低成本：0.35×10×100-0.2×7×100=210萬元。

間接效益：2016年熱裝率40%，冷坯生產(chǎn)時每小時增產(chǎn)40t（2塊板坯），全年有效作業(yè)率85%，扣除混裝、熱裝、事故停車時間，純冷坯生產(chǎn)時間938小時，累計折算多生產(chǎn)3.75萬t鋼卷。2016年噸鋼成本含板坯2000元，銷售價格按2700元計算，考慮生產(chǎn)成本則創(chuàng)造效益約二千多萬元。

6 結(jié)束語

根據(jù)富氧摻燒試驗，結(jié)合八鋼熱軋實際生產(chǎn)時富氧摻燒使用對燃耗的影響，最終確定八鋼熱軋加熱爐富氧使用量小于1500m3/h時，爐尾煙氣氧含量控制在＜3%比較合適，且煙氣排放全部達(dá)標(biāo)。加熱爐煙氣排放及燒鋼情況表明，在對富氧量及煙氣中氧含量進(jìn)行有效控制，且滿足環(huán)保排放的前提下，投入富氧摻燒可以減小煤氣用量，提高加熱效率，提升熱軋廠的臺時產(chǎn)量，降低燃耗。八鋼熱軋加熱爐富氧摻燒生產(chǎn)實踐，在保障安全及環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)的前提下，還要不斷探索不同氧氣、煤氣配比下的加熱方案，在富氧摻燒狀態(tài)下獲得更好的節(jié)能效果。

Application of Oxygen Enrichment Blending Technology in the 1750mm Hot Rolling of Bayi Steel

FENGZhou1,WANGShu-qi1,HOUXin-hua2
（1.XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd;2.EnergyEnvironment Department,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

This paper introduced heating furnace combustion status and demand for hot rolling mill in Bayi steel. Through the application ofoxygen enriched blending technology in hot rolling heating furnace,the gas consumption is reduced,the heatingefficiencyofthe hot rollingis improved,and the production and consumption reduction is realized.

rich oxygen;burn up;heatingfurnace

TK11+4

B

1672—4224（2016）04—0017—03

聯(lián)系人：馮洲，男，46歲，本科，熱力工程師，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份公司軋鋼廠熱軋分廠

E-mail:fengzhou@bygt.com.cn