煤氧枪热补偿技术在提钒转炉补炉中的应用

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1、·28·2009年第32卷第2期煤氧枪热补偿技术在提钒转炉补炉中的应用张家利（新钢钒提钒炼钢厂）摘要：针对现有提钒转炉补炉时间偏长，限制了作业率和钒渣产能提高的问题，采用煤氧枪热补偿技术缩短提钒转炉补炉时间，设计了专用的提钒补炉用煤氧枪，并确定了相应的煤氧配比和补炉烧结制度。关键词：提钒转炉；煤氧枪；补炉；烧结时间0引言由于市场对含钒钢的需求大幅度上升，带动了高钒铁等钒制品价格的持续上涨，增加钒制品产量是提高攀钢经济效益的有效措施。由于炼钢厂炼钢转炉需进行除尘系统改造，不具备长时间启用炼钢炉提钒的条件，现有两座提钒转炉最大处理能力460

2、万t，而目前攀钢的铁水生产能力高达560万t，有近100万t铁水不能进行提钒处理，造成钒资源的极大浪费。因此，提高现有提钒转炉作业率成为提高钒渣产量的关键。通过对提钒转炉生产工艺过程进行分析，认为缩短补炉烧结时间具有较大潜力。目前提钒转炉炉龄在7000炉左右，3000炉左右就开始补炉作业。由于提钒炉的炉衬温度低，补炉料烧结时间长，限制了提钒转炉作业率的提高，如何缩短补炉料烧结时间，提高提钒炉作业率变得尤为重要。目前缩短提钒转炉补炉烧结时间的方法主要有：①通过开发低温快速烧结补炉料来缩短补炉时间；②利用煤氧枪提高烧结温度达到快速烧结的目的

3、。然而开发低温快速烧结补炉料时间长，且无成熟技术，难度很大；而使用煤氧枪烧结补炉料，技术成熟，时间较短，因此炼钢厂进行了煤氧枪热补偿技术在提钒转炉补炉中的应用的相关研究。1煤氧枪烧结补炉技术思路提钒转炉补炉料（≤10mm粒级应大于80％）成分是：MgO大于65.0%；C固6.0%～16.0%；CaO小于5.0%，提钒转炉补炉主要原料是镁砂，结合剂主要是沥青，补炉料的烧结是靠炉衬余热和补炉料中发热成分（如沥青等）发热来实现的。提钒炉空炉温度一般在800～1100℃，温度较低，不利于补炉料烧结，若仅利用补炉料中发热元素发热使补炉料烧结，发热

4、元素比例将大幅度增加，这样就导致补炉料抗蚀损能力差，达不到补炉效果。目前只能以较长的烧结时间来确保补炉料使用寿命。一般情况下，提钒转炉每次补炉烧结时间均在1.5h左右，个别炉次达到2h以上，制约了提钒转炉作业率的提高。采用煤氧枪的目的是将高发热值煤气送入炉内，与纯氧燃烧提供热量，补充炉内热量的不足，以达到缩短烧结时间的目的。2煤氧枪的设计和制作要使煤氧枪送入炉内的煤气和氧气燃烧后达到较高的温度，必须使煤气和氧气充分混合，但煤气和氧气混合后在高温下是非常危险的爆炸气体，必须确保使用安全，因此，专门设计制作了煤氧枪。2.1煤氧枪的结构煤氧枪

5、的结构示意如图1所示。BO2氧气管煤气管B—B向A—A向开关煤气AB图1煤氧枪结构示意攀钢技术·29·由图1可见，氧气和高压煤气在煤氧枪出口进行混合，避免了先混合后与高温接触发生爆炸的危险。2.2煤氧枪的尺寸设计2.2.1煤气出口尺寸设计在使用烧氧枪进行补炉料烧结过程中，煤气燃烧属于有焰燃烧。煤气压力为0.5MPa，煤气管道直径为35mm，利用流量计测得煤气流量为150m3/h。则根据以下公式计算出煤气导管直径Dc.g[1]。（1）式中Vc.g—煤气的燃烧量Nm3/h；β—气体膨胀系数，1/273，L/℃；tc.g—煤气温度，℃；ωc.

6、g—煤气出口的实际流速，m/s；(hc.g＝pcg/ζc.g为煤气出口处所具有的压力；pc.g为烧嘴前的煤气压力；ζc.g为烧嘴对煤气的阻力系数；；γc.g为煤气的实际重度；)。煤气温度取常温28℃,根据计算结果，再参考现场实际，煤气导管管径设计值略有减少。2.2.2氧气耗量计算设所选煤气成分(%)：CH422.5；H257.5；CO6.8；CnHm1.9；O20.8；CO22.3；N27.8；H2S0.42。煤气发热值：qdw＝16600kJ/（m3·K）；煤气在炉内完全燃烧，反应式如下:CH4＋2O2＝CO2＋2H2OH2＋1/2O

7、2＝H2OCO＋1/2O2＝CO2H2S＋3/2O2＝H2O＋SO2煤气中CnHm含量较小，为了便于计算，纳入CH4中，即：CH4含量为22.5%＋1.9%＝24.4%。使用煤氧枪时采用工业氧气助燃，其纯度为99.6%。计算出每立方米的煤气燃烧所需氧气量为0.878Nm3。2.2.3氧气的出口管径根据式(1)计算得出其出口的直径。在生产实际过程中，煤气燃烧还会消耗一部分空气，为此，氧气出口直径设计有所减小。2.3煤气理论燃烧温度计算[1]（2）Ql—燃料的发热量；Qα—空气（氧气）带入的物理热；Qf—燃料带入的物理热(Qf＝Cf·tf,

8、其中Cf为tf温度下燃料的比热；tf为燃料的预热温度。)；Qt·d—燃料不完全燃烧损失的热量；Vn—燃烧产物的量；Cc.p—燃烧产物的比热。实际燃烧温度经验关系：tr＝ηtthtr为实际燃烧温度，η为高温系