你的位置:首页 > 新闻资讯 > 行业新闻

竖式电炉废钢预热工艺

2018-4-12 11:02:52      点击:
    引言

    随着世界能源供应形势日趋紧张,节能减排已成为主流趋势,目前全世界电炉炼钢产量约占粗钢总产量的30%, 在中国电炉炼钢产量已达到粗钢总产量的10%以上,在目前电力紧张和废钢等原材料价格上涨情况下,降低成本,采用废钢预热,充分利用废气余热,降低能耗已经成为众多电炉炼钢厂家的共识。

    目前电炉炼钢废钢预热方式

    目前电炉炼钢所采用的废钢预热方式主要有竖炉、Consteel隧道窑、料篮预热及双炉壳预热等,几种方式各有各的特点,其中竖炉预热温度最高, Consteel隧道窑式预热温度次之,料篮预热温度最低。自1988年FUCHS公司第一座竖式电炉在丹麦DDS公司投产至今,世界上已建和在建的竖式电炉 达20多座[1]。目前,国内主要有沙钢和安钢在使用竖式电炉。

    竖炉简介

    3.1竖炉特点

    为了利用废气中的热能,将与炉体相连的除尘 烟道改造成竖井,废气在竖井中与废钢逆向流动,加 热废钢。其主要优点是加废钢与熔化的过程无关,大部分废钢通过竖井加入,无需打开炉盖,废钢加入方 向与废气相反。此外,废钢作为废气的初始过滤器, 可以捕集大部分粉尘。

    该方式的特点是:

    (1)由于不用打开炉盖加料,提高了电炉的生产效率,减少加料时的能量损失,因此输入的电能随之减少,电极消耗减少。

    (2)竖井作为一个气体冷却器,冷却了废气,减少了后续水冷烟道长度,相应降低了冷却水消耗量,预热时产生烟气经竖井顶部的除尘管道进人除尘系统,不会污染环境。

    (3)对废钢要求不是很高,能适应多种废钢条件,适应能力强。

    (4)预热时为预防废钢熔化尽而结块而无法加料,必须限制废钢预热的温度。

    (5)竖井可以充当烟尘过滤器和烟气冷却器,竖井除了由于低能耗产生间接的环保效益外,同时对 环境也产生了重要的、积极的影响。常规高功率电炉的粉尘量为18-20 kg/t, 经过竖井处理后,粉尘量降至12-14kg/t,粘附在废钢表面的粉尘被直接返回到熔池中,这在一定程度上使得收得率增加1.5%-2.0%。

    3.1.1手指式竖井

    手指式竖井是第二代竖井,竖井四周采用水冷板形式,下部为指形托架,用以托住废钢,打开托架,废钢即可落入熔池,托架采用水冷形式。

    3.1.2新型竖井

    新型竖井将原有竖井置千电炉一侧,可通过车轮或滑道开出脱离电炉,废钢可连续加入竖井,竖井下 部采用液压缸或振动小车将废钢推入(加人)熔池。

    3.2竖炉的装料流程

    竖炉经过数年各厂生产实践,装料形式经历了从不带指形托架→手指式竖井→新型竖井的过程。早先的竖井采用水冷竖井、水冷托板(手指),这种形式废钢依靠重力向下进入熔池,这种形式一是冷却水耗量很大、水冷手指不易打开、易漏水等诸多问题,影响电炉的正常生产。而新型竖井取消水冷板, 采用钢板井壁,竖井放置在电炉侧方,降低了竖井上口标高,废钢加入竖井后,由液压缸推入或步进式小车振动加入电炉。

    竖炉预热原理

    电炉烟气在竖井中有个二次燃烧的过程,竖井充当了二次燃烧室的功能,冶炼过程中产生的CO气体在竖井中燃烧转变成CO2 并产生大量热能,从而加热竖井中的废钢,在竖井中的废钢与烟气充分接触,进行热交换。这也是竖炉废钢预热效果好于其它几种废钢预热形式的原因所在,通常全废钢冶炼 废钢预热温度可达700-800℃, 而Consteel隧道窑 式预热温度只有约300 °C, 料篮预热温度更低,只有约200 °C。竖炉的优势在于强化和巧妙地利用了放热反应。

    竖炉工艺的关键是应用了下面的反应[2]

    2CO+O2=2CO2

    这个反应是放热反应,可以产生约655kWh/ rgc的热能,但受到一定条件限制:

    (1)温度:温度必须低于800℃,超过这个温度,铁易被氧化。

    (2)时间:常规电炉中把高温烟气快速排出炉外,还要用大量的冷却水冷却高温烟气,不仅损失了能量,且增加了运行成本较高;但在竖炉中,该反应在竖井的废钢中发生,且气体呈低速状态,反应产生的热能传输到废钢中,起到预热废钢的作用,但需要一定的预热时间,即废钢在竖井中要有足够的存放时间来充分完成热交换。

    在竖井中的热交换主要有对流传热和辐射传热两种形式,对流传热是热对流与导热同时参与的热量传递过程[3]。


    式中h∑为对流换热系数十辐射传热系数 (W / (㎡? ℃)) ;Δt为流体平均温度-壁面平均温度(℃);F为流体接触的壁面面积(㎡)。

    比较分析

    收集不同类型电炉的生产数据,对比归纳如表1所示。


    从表l可以看出,由于常规电炉无废钢预热,各项主要参数偏大,手指式竖炉预热温度较高,可达700-800°C, 但手指式竖炉在高温下易焊死,打不开,并且手指水冷件非常容易漏水,严重影响正常冶炼。新型竖井采用钢板或钢还制作四周围板,不需水冷,废钢可连续加入,每次加入废钢量减小,近似于平熔池冶炼,不易砸伤电极,减小电极消耗,在实际 生产中电极消耗可达1.0 kg/t钢水,废钢预热温度 达400-600°C,但同时存在当废钢种类不同时,液压缸推不动等问题。由于当今国内各生产厂热装铁 水比例较大(50%以上),冶炼周期较短,废钢在竖井 中存放时间较短,预热温度远达不到全废钢冶炼时温度。

    结论

    (1)电炉炼钢采用竖炉进行废钢预热是较好的方式之一;

    (2)新型竖炉解决了水冷件漏水问题,有效预热温度达400-600 °C, 既不会烧结粘连,又部分利用了废气热能,且降低了需处理的烟气温度。

    (3)新型竖炉采用侧面布置,采用连续加料方式,平熔池冶炼,不仅有效降低了厂房高度,节省了投资,且有效降低各项能耗指标。

    日照恒桥碳素-增碳剂生产厂家

    石墨化增碳剂:碳>98.5%,硫<0.05%,灰分/挥发分<0.7%,水分<0.5%,氮气<300ppm