济钢高炉电气创新优化（共1篇）
济钢高炉电气创新优化 篇1
2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集
高辐射覆层技术在济钢2#、3#1750m3高炉热风炉应用效果研究
高贤成1，李丙来1，王连杰1，周惠敏2, 田凤军2, 孙传胜2，翟延飞
2（1.山东钢铁济钢集团有限公司 山东济南 25010
12.山东慧敏科技开发有限公司 山东济南 250100）
摘要：济钢炼铁厂于2005年建造的2#、3#1750m3高炉热风炉上使用了山东慧敏科技开发有限公司自主研发的高辐射覆层技术。为研究高辐射覆层的长期应用效果，投产后，我们对热风炉的运行数据进行了跟踪。本文对4年来3#高炉3座热风炉（有覆层）与1#高炉3座热风炉（无覆层）的热风温度，和5年来2#高炉2#热风炉（有覆层）与2#高炉1#热风炉（无覆层）的过渡区格子砖温度进行了对比，对其效益进行了分析研究。
关键词：高炉热风炉，高辐射覆层技术，“杰能王”纳微米高辐射覆层
1.概述
由山东慧敏科技开发有限公司研究开发，并在济钢2#、3#1750m3高炉热风炉进行应用效果研究的纳微米高辐射覆层技术是通过界面处理和粉体超细化技术，将高发射率材料涂覆在物体表面，形成厚度约0.3mm的均匀覆层，使物体表面具有很强的热辐射吸收和辐射能力，辐射传热效率提高的新型节能技术。高辐射覆层通过强化辐射换热，提高物体表面温度，增加物体内外温度梯度，使物体升温期吸热速度和吸热量增加，降温期放热速度和放热量也增加。在蓄热体上应用高辐射覆层是一项高效蓄热技术，是在高炉热风炉格子砖表面涂覆 “杰能王”纳微米高温红外节能涂料，使格子砖表面具有更强的吸收和辐射热量的能力，大大提高格子砖的热交换效率，从而使热风炉的工作效率提高，达到提高风温的目的。
济钢集团公司炼铁厂于2005年建造的2#、3#1750m3高炉热风炉上采用了高辐射覆层技术。2#高炉2#热风炉蓄热室上部30层硅质格子砖及拱顶和3#高炉3座热风炉蓄热室上部30层硅质格子砖上使用“杰能王”纳微米高温红外节能涂料。为研究高辐射覆层的长期应用效果，我们对热风炉的运行数据进行了跟踪。2 高辐射覆层技术应用效果研究
2.1 2#1750m3高炉热风炉应用效果研究
比较格子砖表面温度是研究高辐射覆层技术应用效果的一种方式。通过对比位于1#和2#热风炉高度17.62米处同平面等弧3点测试的过渡区格子砖表面温度，比较有覆层格子砖与无覆层格子砖的表面蓄放热量情况。图
1、图2分别是1#、2#热风炉投产一个月时过渡区格子砖的温度曲线图。
无覆层的热风炉格子砖温度曲线起伏小，吞吐热量少
图12005年1#热风炉过渡区格子砖温度图
图1中1#热风炉过渡区格子砖（无覆层）的温度在加热阶段升温缓慢，曲线斜率小,升温幅度小。说明
吸热速度慢，蓄热量小。图2中2#热风炉过渡区格子砖的温度在加热阶段升温
快，曲线斜率大，升温幅度大。说明吸热速度快，蓄热量大。
有覆层的热风炉格子砖温度曲线起伏大，吞吐热量多
图22005年2#热风炉过渡区格子砖温度图
图
1、图2中2005年1#和2#热风炉格子砖的温度统计数据见表1。
1#热风炉过渡区格子砖（无覆层）燃烧期终点温度为947.33℃，2#热风炉过渡区格子砖（有覆层）燃烧期终点温度为998.87℃，采用高辐射覆层后，2#热风炉过渡区格子砖的终点温度提高了51.54℃。1#热风炉过渡区格子砖（无覆层）的温差平均值为137.08℃，2#热风炉过渡区格子砖（有覆层）的温差平均值为223.75℃，采用高辐射覆层后，2#热风炉过渡区格子砖（无覆层）温差增大了86.67℃。
表12005年1、2热风炉格子砖温度
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够吸收更多的能量，从而达到较高的终点温度，送风期能够释放更多的能量，传递更多的能量给冷风。格子砖的温差增大也证明了格子砖吸收热量增多，释放的热量也增大，提高了热风炉的工作效率和热效率。
投产3年后（2008年），1#、2#热风炉的过渡区格子砖温度曲线见图
3、图4；投产4年后（2009年），1#、2#热风炉的过渡区格子砖温度曲线见图
5、图6；投产5年后（2010年），1#、2#热风炉的过渡区格子砖温度曲线见图
7、图8；投产6年后（2011年），1#、2#热风炉的过渡区格子砖温度曲线见图
9、图10。
图32008年9月20日1#热风炉图42008年9月20日2#热风炉
图52009年4月26日1#热风炉图62009年4月26日年2#热风炉
图72010年2月21日1#热风炉图82010年2月21日2#热风炉
图92011年1月17日1#热风炉图102011年1月17日2#热风炉
从图中可以看出，2#热风炉格子砖（有覆层）温度比1#热风炉格子砖（无覆层）温度高，并且在燃烧期，升温快，顶点温度高，蓄热量高；送风期，降温快，放热量高。
图
3、图4中2008年1#和2#热风炉格子砖的温度统计数据见表2。
由图5、6可以看出，在燃烧期，2#热风炉升温速度快，平均温度（895.64℃）比1#热风炉的平均温度（821.29℃）高74.35℃。在统计周期内，2#热风炉烧炉终点温度平均值与送风结束时的最低温度平均值的温差值远高于1#热风炉，可达147.7℃。2#热风炉送风结束时的温度低，燃烧终点温度高，温度振幅大的特征，说明覆层使格子砖热量交换效率大幅提高。由于相同的时间内吞吐的热量大，可使送风温度高，而且平稳。这对高炉生产是非常有利的。
图
7、图8中2010年1#和2#热风炉格子砖温度统计数据见表4。
由图9、10可以看出，2#热风炉应用高辐射覆层技术6年后，比未使用此
技术的1#热风炉的温度曲线起伏大，吞吐的热量多，高辐射覆层具有长期有效性。
2#1750m3高炉在应用5年后（2010年），燃烧期过渡区格子砖终点温度与2005年的温度数值比较如表5所示。
表2投产3年后（2008年）1#、2#热风炉格子砖温度
图
5、图6中2009年1和2热风炉格子砖的温度统计数据见表3。
表3投产4年后（2009年）1#、2#热风炉格子砖温度
高辐射覆层技术的1#热风炉；1#热风炉格子砖的烧炉终点温度降低了97.20℃，2#热风炉格子砖的烧炉终点温度仅降低了36.51℃，温差逐步增大。这证明HM-HRC高辐射覆层具有长效性，并且对格子砖具有良好的保护作用，延长格子砖的使用寿命。
表45年后（2010年）
1、2热风炉格子砖温度
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表52010年1、2热风炉格子砖烧炉终点温度与2005年对比
送风期，格子砖温度比1年前的温度数值略有降低。但相比较2#1750m3高炉1#热风炉的格子砖温度在燃烧期和送风期两个阶段数值进一步接近，说明1#热风炉蓄放热量的能力降低，而2#热风炉的蓄放热量的能力要好于1#热风炉。2#1750m3高炉在应用6年后（2011年），2#热风炉的蓄放热量的能力要好于1#热风炉。2.2 3#1750m3高炉热风炉应用效果研究
3#1750m3高炉3座热风炉与同一设计未使用覆层技术的1#1750m3高炉3座热风炉
平均风温比较。
使用1年后，比较3#高炉3座热风炉与同一设计的1#高炉3座热风炉平均风温。1#高炉热风炉混风前
送风温度平均值是1192.2℃，3#高炉热风炉混风前送风温度平均值是1221.3℃。3#高炉热风炉比1#高炉热风炉混前风温平均提高29.1℃。
使用2年后，1#高炉热风炉平均混前送风温度为1190℃；3#高炉热风炉平均混前送风温度为1215.3℃。3#高炉热风炉混前送风温度提高了25.3℃。
使用3年后，1#高炉热风炉混前送风温度平均为1200.7℃，3#高炉热风炉混前送风温度平均是1221.4℃，3#高炉热风炉比1#高炉热风炉混前风温平均提高20.7℃。
使用4年后，1#高炉热风炉混前送风温度平均是1201.5℃，3#高炉热风炉混前送风温度是1220.7℃。3#高炉热风炉比1#高炉热风炉混前送风温度平均高19.2℃。运行4年后，效果明显，炉体未发现不良影响。高炉热风炉应用高辐射覆层技术经济效益分析
3.1 3#高炉增产节焦效益
炼铁生产是一个复杂的系统工程，在同样的工况情况下，提高热风炉的热风温度可以提高炼铁产量降低焦比，也是增加喷煤的必要条件。热风炉风温每提高100℃，可节约焦炭20kg/吨铁，增产3%，增加喷煤量40kg/吨铁，减少1吨焦炭可减少排放2.4吨CO2。
济钢3#高炉和1#高炉在基本相同的工况下，3#高炉的热风炉上部30层格子砖和拱顶刷涂了“杰能王”涂料。4年后，3#高炉混前风温比1#高炉平均每年提高23.6℃。3#高炉的利用系数平均2.5，按年360生产日，年产157.5万吨铁，计算如下：提高风温23.6℃——可节约焦炭4.72kg/吨铁，增产0.708%，增加喷煤9.44kg/吨铁。（山东冶金焦炭：约为1600元/吨，喷吹煤：900~950元/吨，按每增产1吨铁利润200元计算，没有管理成本）3.1.1 年节约焦炭
每年减少焦炭消耗：4.72kg/吨铁×157.5万吨/年=7434吨/年 每年可节省资金：1600元/吨×7434吨=1189.44万元 3.1.2 年增产效益
每年增加产量：157.5万吨×0.708%=11151吨 每年可增产效益：200元/吨×11151吨=223.02万元 3.1.3 年喷煤效益
每年增加喷煤用量：9.44kg/吨铁×157.5万吨/年 =14868吨/年 增加喷煤代替焦炭的节省效益：(1600×0.8-925)元/吨×14868=527.81万元 3.1.4 年节能增产效益
三项效益合计：(1189.44万元+223.02万元+527.81万元)= 1940.27万元 3.2 3#高炉减少CO2排放量效益
减少1吨焦炭消耗可减少排放2.4吨CO2。每年减少CO2排放量：年节焦量×2.4=7434吨/年×2.4 =1.78万吨结论
（1）投产5年后，2#1750m3高炉2#热风炉（有覆层）比1#热风炉（无覆层）燃烧期过渡区格子砖终点温度提高112.23℃，格子砖温差增大了139.99℃，高辐射覆层有效提高了2#热风炉的工作效率和热效率，并有效保护了格子砖，延长了格子砖的使用寿命，证明了高辐射覆层技术的长期有效性。
（2）投产5年后，3#1750m3高炉热风炉效果稳定，混风前风温比1#1750m3仍提高19.2℃，同时生产中未见覆层对热风炉有不利影响，设备运行良好。
（3）3#1750m3高炉比1#1750m3综合年节焦增产经济效益1940.27万元，年节省焦炭7434吨/年，年CO2排放量减少1.78万吨。
综上所述，高辐射覆层技术降低了济钢高炉热风炉的煤气消耗，减少了CO
2的排放，致密的膜层可以提高基体的物理力学性能，对高炉热风炉无不利影响，是一种投资少、回收期短、无运行成本的可提高热风炉的热转换效率、又可延长蓄热体生命周期的新型原创性技术，效果长期有效，为济钢的节能降耗工作起到积极显著作用。