1 前言
我国球团矿的高温焙烧主要采用竖炉,生球用皮带布料机从炉口加入焙烧室,用煤气或重油作燃料,燃烧室内1150～1250℃的烟气经过喷火孔进入焙烧室,加热球团矿。生球由上至下经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却几个阶段后从下部排出,卸料辊可以将粘结成大块的球团破碎。通过燃烧室进入的空气量约为焙烧所需全部空气量的35 % ,其余空气从下部鼓入,使球团冷却,而空气则被加热到高温,进入焙烧区域。
由于各球团厂产量的提高和煤气热值的降低,球团焙烧竖炉在生产中存在以下几个问题:(1)焙烧温度低、加热时间长,成品质量差、烧嘴易烧坏。(2)成品温度高,链箅使用寿命短。
为解决上述问题,利用一部分260℃的竖炉冷却风预热助燃空气和煤气,换热后的冷却风送至竖炉上部,用于生球干燥,其工艺流程见图1。
2 可行性分析2.1 工况参数废气量: 72000m3/ h废气温度: 260℃废气含尘浓度: 11.5g/ m3粉尘粒径组成:大于5mm占15 % , 5～1mm占50 % ,小于1mm占35 %粉尘成分及含量: TFe 63 % , FeO0.58 % , SiO2 6.3 % , CaO 0.89 % , SO20.088 %
空气入口温度: 20℃煤气入口温度: 35℃需预热的空气、煤气量各15000m3/ h煤气成分: CO 20.35 % ,CO2 18.95 % ,O20.6 % ,CH4 0.6 % ,H2 4.45 % ,N2 53.55 %煤气密度: 1.33kg/ m3煤气含尘量: 0.005g/ m3预除尘器的废气入口压力: 3800Pa2.2 技术要求(1)空气、煤气预热温度为150℃。(2)预除尘器除尘效率≥70 % ,除尘后粉尘粒度≤2mm。(3)要求预除尘器阻力损失小于500Pa ,换热器阻力损失小于1000Pa。2.3 热量平衡情况:(1)冷却风由260℃降到200℃时放出热量QQ = 72000×0.33 (260 - 200)×4.18 =1425600×4.18kJ / h(2)空气由20℃加热到150℃时需吸收热量q1q1 = 15000×0.32 ( 150 - 20)×1.1×4.18 = 686400×4.18kJ / h(3)煤气由35℃加热到150℃时需吸收热量q2q2 = 15000×0.31 ( 150 - 35)×1.1×4.18 = 588300×4.18kJ / h(4)预热空气和煤气共需吸收热量qq = q1 + q2 = 686400×4.18 + 588300×4.18 = 1274700×4.18kJ / h
通过计算冷却风由260℃降至200℃时放出热量Q大于空气和煤气预热到150℃时的热量q ,因此,该方案可行。
3 工艺流程及设备特性:(1)工艺流程
260℃的冷却风首先经YC10预除尘器,将大粒粉尘除掉后,分别进入预热空气、煤气用的HR618m2竖管耐磨式换热器,换热后的废气送至竖炉顶部用于生球干燥,换热后的煤气、空气则分别进入竖炉的燃烧系统。(2)主要设备
因预热空气的和预热煤气的换热器性能相近,均采用HR618m2竖管耐磨式换热器。换热管采用Φ6 8×4无缝钢管、材质为20g ,为保证严密性管板与换热管之间连接采用焊接方式,管束做耐磨防腐处理。为防止空气、煤气对管束的冲刷磨损,在换热器的空气、煤气入口处设有导流防冲板。为防止换热器因温差产生变形损坏,在换热器的外壳设有波纹膨胀节。换热器具有检测管束泄露的检测孔和人孔。为减少热损失在外壳上设有保温层。
4 运行情况及市场前景(1)运行情况:这种换热器于2000年10月在某钢铁公司球团厂投入使用,换热效果良好,换热气体与被换热气体间的最小温差为30℃,比预测的效果好很多。(2)以某钢铁公司球团厂用该技术后年经济效益270万元为例进行计算,全国有近20家球团厂,有竖炉近30座,如果都采用此项技术,年经济效益可达8000万元以上。同时球团矿质量提高,高炉也会受益。
