蓄热式钢包烘烤器原理及在济钢三炼钢的应用

基于PLC控制的高效蓄热式钢包烘烤器技术的研究刘彬（辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州 121001）2009-4-7摘要：高效蓄热式燃烧技术是一种新型的高效节能、环保式燃烧技术。

我国近几年在这一技术领域已开始起步，进一步开发和推广这一高效节能、低污染的先进燃烧技术势在必行，发展前景广阔。

文章利用这一技术，设计了钢包烘烤器，重点开发了基于PLC控制自动控制系统。

关键词：高效蓄热燃烧技术；钢包烘烤器；PLC控制中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）06-0051-02 高效蓄热式燃烧技术本质上是一种极限余热回收技术，它尽可能地回收燃烧加热装置的废气显热，降低排烟热损失，提高燃热装置的加热效率。

目前，钢包烘烤时烟气的排出温度高达1000℃以上。

因此，钢包排烟损失占燃烧总热量的50%～70%，提高钢包热效率的最佳途径就是最大限度地降低其排烟温度。

钢包也称盛钢筒或大包，是用于盛接钢水并进行浇铸的设备。

也是炉外精炼设备的组成部分。

工作时，钢包内所盛钢水的温度可达1200℃以上。

为了保护钢包及很好地保温，钢包中砌挂有耐高温材质的内衬。

钢包在新砌内衬，修补内衬和接受浇铸前都要进行烘烤。

钢包新砌内衬或修补内衬后进行烘烤的目的是对新砌钢包的内衬浇注料进行烘干脱水。

使新砌包内的耐火材料达到最佳工作状态，从而延长包龄。

新砌钢包的烘烤，要根据砌筑的耐火材料要求的升温曲线进行。

钢包浇铸前进行烘烤的目的是均匀地提高钢包内衬的温度水平，以减少钢水浇铸过程的热损失，达到浇注工艺要求。

调查结果又表明，钢铁生产能耗很高，约占全国能源消费总量的10%左右。

因此，钢包浇注前的快速烘烤，可以提高工作效率，获得节能降耗等综合效益。

我国原有的钢包烘烤器为立套管式钢包烘烤器（如图1所示），中心管通入煤气，外套管通入助燃空气。

通过生产实践，发现立套管式烘烤器存在热能利用率底、烘烤质量差、烘烤时间长、污染严重等缺点。

大学本科生毕业设计说明书（专题小论文）题目：高效节能型钢包烘烤器的研究以及原理学生姓名:高效节能型钢包烘烤器的研究以及原理摘要本文概述了钢包烘烤的意义、国内外烘包器的现状，重点介绍了新开发的自身预热钢包烘烤器和高效蓄热钢包烘烤器。

同时介绍了高效蓄热式钢包烘烤器的原理、系统的组成。

关键词钢包烘包器自身预热烧嘴蓄热燃烧烧嘴原理组成Research & Principle of Ladle Pre-heater with High-Efficiency andEnergy-SavingABSTRACT The significance of ladle preheating and the application status of ladle pre-heater in abroad and China were introduced, The developed ladle pre-heater with self-preheating burner or with regenerative ceramic burners was described.And introduces the principle and compose of Ladle Pre-heater with High-Efficiency and Energy-SavingKEY WORDS Ladle pre-heater, Self- preheating burner, Regenerative ceramic burner，Principle，compose1前言随着钢铁生产者对钢铁生产质量和成本的重视，对钢包、中间罐、铁水包烘烤温度和能耗提出了更高要求。

一方面要求把钢包烘烤到较高温度和温度均匀性，另一方面要求能耗低、环境污染少，甚至可以应用低热值燃料。

原有钢包烘烤器为传统直燃式，燃料为高炉煤气。

钢包烘烤时间长，能耗大，包衬烘烤温度不均匀，烘烤质量差，难以满足炼钢生产的工艺要求，而且因高炉煤气热值不能稳定燃烧，需用氧，实行富氧燃烧。

高效节能烘烤技术在宝钢钢包及中间包的应用康建国;侯志昌【摘要】高效节能的蓄热式烘烤是一种典型的高温空气燃烧技术(HTAC,High Temperature Air Combustion).虽经多年发展,但设备在现场的稳定应用一直不甚理想.介绍了此项技术的原理和组成以及在宝钢炼钢厂钢包和中间包烘烤上的应用.根据现场实际使用情况,钢包可以被烘烤到1 100℃以上,包衬上下温差小于65 K,平均节能率为32.46％;中间包可以被烘烤到1 200℃以上,水口烘烤温度达到650℃以上,平均节能率为33.01％.特别是钢包烘烤器的12个季度的节能率一直连续保持在30％左右,说明该高效节能烘烤技术是稳定、可靠的.高效节能蓄热式烘烤能明显提高烘烤温度,节约煤气,进而降低转炉出钢温度,保证连铸的稳定生产.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P50-54)【关键词】蓄热式烘烤;节能;高效;钢包;中间包【作者】康建国;侯志昌【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海200941;上海安可科技股份有限公司,上海200433【正文语种】中文【中图分类】TF066.1随着我国钢铁行业的不断发展,以连铸为中心的生产组织模式越来越被广大钢铁企业认可,这势必对钢水温度的稳定性提出更加严格的要求。

钢包和中间包作为承接钢水的重要容器,还要承担重要的冶金功能。

钢包和中间包的烘烤质量对于钢水温度有着显著的影响,进而可能影响连铸的稳定生产。

因此,应用高效烘烤节能技术于钢包和中间包烘烤,可以降低钢水在周转过程中的温降,达到节能降耗、稳定生产的目的[1-2]。

钢包和中间包烘烤技术经过多年发展,出现了普通烧嘴、空气单预热烧嘴和空煤气双预热烧嘴等各种形式[3]。

对于普通烧嘴,主要的问题包括烘烤温度低、烘烤不均匀,烟气的高温余热未经任何形式的回收即排放到大气中,既浪费能源又污染环境[4]。

对于空气单预热烧嘴和空煤气双预热烧嘴,主要存在的问题包括:烧嘴结构不合理导致火焰长度短小和刚性不足,难以烘烤到整个钢包或中间包;配套的换向阀门设备可靠性差,寿命短;相应的控制系统简单粗放,系统超调量过大,无法实现曲线烘烤和节能烘烤[5]。

高效蓄热式钢包烘烤技术在杭钢电炉的应用摘要介绍了杭钢电炉公司100吨钢包加热烘烤器在使用中发生的一些问题同时也介绍了改造后蓄热式钢包烘烤器使用的情况。

实践证明在节能、环保、经济效益等方面取得了较好的效果；并对烧嘴砖的使用寿命偏短、烘烤包盖处逸气量大等存在的问题进行了分析。

关键词蓄热式燃烧技术；钢包烘烤器；节能Abstracts The using of Hang Zhou Iron and Steel Group Company original 100 tons ladle baking equipment is analyzed，and the application effect of new 100 tons ladle baking equipment of the regenerative heat is discussed in detail. Energy-saving，reducing harmful emissions and economic benefit of the new ladle baking equipment were analyzed. Some problems，such as short life of burner brick，large amount leakage of clad cover，and so on，are discussed.Keywords High Temperature Air Combustion；Ladle baking；Energy-saving0 引言原有国内外炼钢厂都是采用不同的钢包加热方法烘烤钢包使其达到足够的钢包体内部温度。

在国内，一般以不同比例的混合煤气为主，其热值、压力、杂质的不稳定，变化波动大，传统钢包烘烤时存在燃气预热温度低，烧嘴适应性差，钢包内部烘烤不均匀，温差大，火焰外溢，燃料消耗高等问题，已难适应炼钢技术快速发展对钢包烘烤工艺技术要求。

蓄热式钢包烘烤装置优化设计
吴光亮;朱荣;李士琦
【期刊名称】《特殊钢》
【年(卷),期】2003(024)001
【摘要】根据高温低氧空气燃烧(HTAC)烘烤钢包的基本原理,分析了蓄热式钢包烘烤装置的基本特点和经济效益.给出蓄热式钢包烘烤装置优化设计的相关参数.【总页数】3页(P24-26)
【作者】吴光亮;朱荣;李士琦
【作者单位】北京科技大学,北京100083;北京科技大学,北京100083;北京科技大学,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】TF7
【相关文献】
1.蓄热式钢包烘烤装置在炼钢厂的应用 [J], 刘爱军
2.蓄热式钢包烘烤装置的试验研究 [J], 王振宙;朱荣;李士琦;郭汉杰;吴光亮
3.蓄热式钢包烘烤装置的热工特性 [J], 欧俭平;萧泽强;蒋绍坚;刘建华
4.蓄热式钢包烘烤装置自动控制系统的应用 [J], 张吉美;叶婷;王辉
5.第三炼钢厂蓄热式钢包烘烤装置节能效果分析 [J], 刘占增;丁翠娇;曾汉生;张道明
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关于钢包烘烤装置及其控制系统的设计分析摘要：钢包是炼钢一连铸生产工艺流程中的关键设备。

钢包烘烤温度的高低对整个工艺生产有重要影响，同时钢包的结构类型及烘烤效率也将直接关系到炼钢企业的生产成本与品质。

钢包又称钢水包，用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水，配合连铸机进行浇注作业，但是在钢包使用之前必须将钢包内烘干，若钢包内存在水迹，加入高温钢水时，会造成钢包损坏或炸裂，存在安全风险。

但现有的钢包烘烤装置在烘烤时，喷射的火焰经常无法到达钢包底部，很可能造成钢包底部未完全烘干，且在烘干过程中存在一些安全隐患，容易造成安全事故。

因此，有必要设计一种更好的钢包烘烤装置，以解决上述问题。

关键词：钢包烘烤装置；控制系统；烘干；钢铁安全生产技术领域引言：安全是企业的基础，是正常生产的前提，更是企业生存的命脉。

对于钢铁企业来说，安全工作尤其重要。

钢铁产业本身就是一个高温高压、易燃易爆、有毒有害的高风险行业。

因此，提高钢铁工业发展的安全性是一件重要的、迫在眉睫的事情。

而作为钢铁行业一部分的钢包烘烤装置及其控制系统也常常面临着安全隐患。

众所周知，钢包烘烤是炼钢生产工序中的主要环节之一。

烘烤装置的性能对转炉出钢温度、炼钢作业率、炉龄等都有很大影响。

钢包烘烤介于炼钢和铸钢两道工序之间，钢包烘烤温度的高低对协调整个生产有重要作用，对连铸生产的意义更加重大。

因此，为了钢铁产业能够安全顺利地发展，设计出一种更好、更安全的钢包烘烤装置也是企业发展的必然趋势。

1、钢包烘烤装置及其控制系统的发展历程国内的钢包烘烤经历了从仅用一支煤气管至使用普通烧嘴、高速烧嘴、热风烧嘴、自身预热式烧嘴、蓄热式烧嘴的一系列发展过程。

50~60年代国内兴建的炼钢厂中，大多数都没有钢包烘烤设备或仅用一支煤气管插入钢包内进行烘烤。

由于钢包烘烤的温度低，要求出钢温度高，炉子的炉龄低，冶炼时间长限制了钢的产量，并使成本增加。

“七五”期间，冶金部提出推广钢包烘烤的新装置、新技术，使我国钢包烘烤水平提高许多，多数企业已经改变了过去只用燃气不配风的烘烤工艺，相应出现燃气、燃油的钢包烘烤装置。

管理及其他M anagement and other 蓄热式加热炉的蓄热燃烧技术应用及操作优化探析高 阳摘要：当前许多钢厂的轧钢产线加热炉仍使用的是三段式步进蓄热加热炉，与其他类型加热炉相比，三段式步进蓄热加热炉具有加热均匀，温度可控，余热可回收，废气排放量低、燃料选择面广等优点，适合高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、天然气等各种燃料，并且可以有效利用本厂产生的高炉煤气、焦炉煤气或者转炉煤气等作为燃料，既保证了加热质量，有效降低钢坯的氧化烧损，又实现了节能减排，降本创效，受到了国内许多钢厂的青睐。

本文主要介绍了蓄热式加热炉及蓄热燃烧技术的原理，并简述了蓄热式加热炉蓄热燃烧技术在河钢张宣科技型材作业区的应用效果及操作优化相关情况。

蓄热式加热炉及其蓄热燃烧技术的广泛应用不仅仅给大多数钢铁企业带来了巨大的经济效益，更重要的是其技术的应用在节能环保方面也起到了巨大的作用。

关键词：蓄热式加热炉；蓄热燃烧；蓄热体；技术应用；节能；环保；操作优化1 概述河钢张宣科技型材作业区设计产能为70万吨/年，生产钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢等，为适应轧线工艺和燃气条件的要求、提高钢坯加热质量、降低钢坯氧化烧损及控制脱碳，河钢张宣科技型材作业区选用的是三段式步进梁式蓄热加热炉，自投产以来，本加热炉生产运行安全稳定，有效利用了本单位炼钢厂产生的转炉煤气，加热质量指标优良，生产运行成本低，节能环保，但是在实际操作使用管理当中仍然存在一些例如操作不当、管理不到位问题，这些问题的存在直接影响了加热炉的炉况寿命、经济指标、节能降耗和使用效率。

下面就以上问题重点对蓄热式加热炉、蓄热燃烧技术应用和操作优化及节能环保进行探析。

2 蓄热式加热炉首先，对蓄热式加热炉进行一个简单的介绍，蓄热式加热炉主要由加热炉炉体本身、换向系统、蓄热室蓄热体、供风系统、燃料、汽化冷却、液压润滑和排烟及各种管路等系统构成。

实质上就是蓄热式换热器与常规加热炉的结合体。

蓄热器的工作原理蓄热器是一种能够储存热能并在需要时释放的设备。

它在许多领域中被广泛应用，包括建造、工业和能源系统等。

蓄热器的工作原理基于热传导和相变原理，下面将详细介绍其工作原理及其应用。

一、工作原理蓄热器的工作原理可以简单概括为热能的吸收、储存和释放过程。

它通常由储热体、热媒介和外壳等组成。

1. 吸收热能阶段：蓄热器通过与外界热源接触，吸收热能。

常见的热源可以是太阳能、燃煤、天然气等。

热能通过热媒介传递到蓄热器内的储热体中。

2. 储存热能阶段：储热体是蓄热器的核心部份，它能够在吸收热能时进行储存。

储热体通常由高热容量的材料制成，如水、岩石、盐等。

当热能传递到储热体中时，其温度会升高，热能被储存在其中。

3. 释放热能阶段：当需要利用储存的热能时，蓄热器会释放热能。

通过控制热媒介的流动，使其与储热体接触，热能会从储热体传递到热媒介中，然后进一步传递到需要加热的对象中。

这样，蓄热器就能够提供可靠的热能供应。

二、应用领域1. 建造领域：蓄热器在建造领域中被广泛应用。

它可以用于冬季供暖和夏季制冷。

在冬季，蓄热器可以储存太阳能或者其他热源的热能，然后释放给建造物，提供舒适的室内温度。

在夏季，蓄热器可以储存夜间较低温度的热能，然后在白日释放，减少空调系统的负荷。

2. 工业领域：蓄热器在工业领域中也有广泛的应用。

例如，蓄热器可以用于工业炉窑的热能储存和释放，提高能源利用效率。

此外，蓄热器还可以用于工业生产过程中的热能回收，减少能源浪费。

3. 能源系统：蓄热器在能源系统中扮演着重要角色。

它可以与太阳能、风能等可再生能源相结合，实现能源的储存和平衡。

蓄热器可以将多余的能源储存起来，然后在能源需求高峰时释放，提供稳定的能源供应。

三、蓄热器的优势1. 能源利用效率高：蓄热器可以将多余的热能储存起来，减少能源的浪费。

在能源系统中应用蓄热器可以提高能源利用效率，降低能源成本。

2. 环保节能：蓄热器可以与可再生能源相结合，实现能源的储存和平衡。

蓄热器的工作原理蓄热器是一种利用物质的热容量特性来储存热能并在需要时释放的装置。

它在许多领域中得到广泛应用，包括建筑、能源储存和工业生产等。

蓄热器的工作原理是基于物质的相变过程和热传导原理。

一、蓄热器的基本原理蓄热器通常由一个容器和储热材料组成。

储热材料可以是固体、液体或相变材料。

当蓄热器暴露在高温环境中时，储热材料吸收热量并升温。

当需要释放热能时，储热材料会释放储存的热量，并将温度降低到环境温度。

二、蓄热器的工作过程1. 吸热过程：当蓄热器暴露在高温环境中时，储热材料会吸收热量并升温。

这个过程中，储热材料的温度逐渐上升，同时储热器内部的热量也增加。

2. 储热过程：一旦储热材料达到所需的温度，它会继续吸收热量，但不再升温。

这时，储热材料开始储存热量，将多余的热量转化为储热材料的内能。

3. 释热过程：当需要释放热能时，蓄热器会将储存的热量传递给周围环境。

这个过程中，储热材料的温度逐渐下降，同时蓄热器内部的热量也减少。

三、蓄热器的应用1. 建筑领域：在冬季，蓄热器可以吸收太阳能并储存热量，然后在夜间或阴天释放热能，提供室内供暖。

在夏季，蓄热器可以吸收多余的热量，并在夜间或凉爽时释放，起到降温的作用。

2. 能源储存：蓄热器可以用于储存可再生能源，如太阳能和风能。

当太阳能或风能供应不足时，蓄热器可以释放储存的热能，提供持续的能源供应。

3. 工业生产：在一些工业生产过程中，需要对物质进行加热或冷却。

蓄热器可以储存热能，并在需要时释放，提供稳定的加热或冷却效果。

四、蓄热器的优势和局限性1. 优势：- 提供持续的热能供应，减少能源浪费；- 平衡温度波动，提高室内舒适度；- 可以与可再生能源结合使用，降低对传统能源的依赖。

2. 局限性：- 蓄热器的体积较大，需要占用一定的空间；- 储热材料的选择和性能对蓄热器的效果有重要影响；- 蓄热器的制造和维护成本较高。

总结：蓄热器是一种利用物质的热容量特性来储存热能并在需要时释放的装置。