一种熔化炉富氧燃烧寻优方法及系统

技术领域

本发明属于钢铁制造降本增效技术综合应用领域，具体的，涉及一种熔化炉富氧燃烧寻优方法及系统。

背景技术

集高炉炼铁、转炉炼钢、热轧等一体的长流程钢铁企业，具有制氧、煤气发电等公辅系统，能源生产和使用中主要的燃气能源有高炉煤气、转炉煤气、天然气、丙烷。其中自产的低热值高炉煤气、自产的中等热值转炉煤气、外购的高热值天然气和丙烷，通过能动中心合理平衡后，分别送往厂区各加热设备使用。其中，熔化炉的燃料中，热值1200的转炉煤气无法达到熔化炉炉膛燃烧所需温度要求，因此以外购丙烷气为燃料气，丙烷消耗量较大，成本较高，以1980吨/年为例，则燃料成本约为1200万元，有必要进行降本增效。下表1是目前的熔化炉燃料采用丙烷的消耗情况。

表1熔化炉燃料消耗

而熔化炉如果使用自产中等热值转炉煤气，由于转炉煤气回收过程中热值存在大幅波动，CO％波动范围从27％-45％。如图1为钒制品厂转炉煤气浓度，可以看出转炉煤气浓度波动较大。转炉煤气热值低时，燃烧温度下降，导致熔化炉内的物料熔化速度减慢，进而使得产量降低及生产不顺，因此无法替代丙烷。

发明内容

本发明目的是提供一种熔化炉富氧燃烧寻优方法及系统，基于转炉炼钢自产的中等热值转炉煤气与制氧的中压氧结合，用氧气与空气动态计算配风量构成，使得炉膛燃烧温度达到目标值，实现自有燃气在高温炉窑内的成功使用。本发明所采用的技术方案如下：

一种熔化炉富氧燃烧寻优方法，包括以下步骤：

步骤S1，调整转炉煤气入炉量，根据转炉煤气CO含量结合煤气燃烧热值表确定燃烧热值，若燃烧热值大于等于熔化炉所需热值，则执行步骤S2，否则继续调整转炉煤气入炉量，其中熔化炉所需热值是指转炉煤气燃烧产生的燃烧热值能将熔化炉内温度提高到所需的目标温度；

步骤S2，开启熔化炉燃烧系统，判断转炉煤气CO含量是否大于设定百分比，如果是，则空气与氧气配比掺烧，如果否，则采用全氧燃烧；

步骤S3，检测熔化炉炉膛燃烧温度是否达到目标温度，如果是，则维持当前转炉煤气入炉量，如果否，则跳转至步骤S1。

可选的，所述设定百分比为31.5％。

可选的，转炉煤气CO含量在31.5％～40％之间。

可选的，所述煤气燃烧热值表中，转炉煤气CO含量与煤气燃烧热值对应关系如下：

本申请还提供一种熔化炉富氧燃烧寻优系统，包括：

气路撬装模块，安装有转炉煤气管路、空气管路和氧气管路，其中，转炉煤气CO检测仪、转炉煤气流量调节阀、转炉煤气流量隔绝阀、转炉煤气流量计和转炉煤气压力计依次连接在转炉煤气管路上，空气流量调节阀、空气流量隔绝阀和空气流量计依次连接在空气管路上，氧气流量调节阀、氧气流量隔绝阀、氧气流量计、氧气压力计依次连接在氧气管路上，转炉煤气压力计下游的煤气管路连通至熔化炉的多混烧嘴，空气流量计下游的空气管路与氧气压力计下游的氧气管路汇合至母管后连通至熔化炉的多混烧嘴；

控制模块，用于调整转炉煤气入炉量，并根据转炉煤气CO含量确定燃烧热值，若燃烧热值小于负荷侧所需热值，则调整转炉煤气入炉量，若燃烧热值大于等于熔化炉所需热值，则开启熔化炉燃烧系统，判断转炉煤气CO含量是否大于设定百分比，如果是，则空气与氧气配比掺烧，如果否，则采用全氧燃烧，检测熔化炉炉膛燃烧温度是否达到目标温度，如果是，则维持当前转炉煤气入炉量，如果否，则返回继续调整转炉煤气入炉量。

可选的，在熔化炉炉膛上朝向气路撬装模块的一侧具有辐射式温度计窥孔，辐射式温度计安装在气路撬装模块的与该辐射式温度计窥孔对应的位置。

可选的，在所述母管上安装有氧量计。

可选的，所述设定百分比为31.5％。

本申请具有以下技术效果：

(1)本申请设计燃料气、氧气、空气、炉膛温度四者自寻优的自动控制模式，熔化炉生产过程中，根据转炉煤气燃烧热值自动调整转炉煤气入炉量，根据转炉煤气CO％来调整富氧量，既能够保证煤气燃烧产生足够的热量使得熔化炉炉膛温度达到目标温度，且由于氧气替代了部分或全部空气与煤气燃烧，减少了排出烟气量，也就减少排烟热损失，能够进一步的提高炉膛温度，从而可靠完成丙烷气全替代。

(2)本申请可以充分利用钢铁企业自产煤气，满足生产要求的同时又能取消外购能源，为企业提供了良好的减少外购能源费用的降本增效模式，具有一定的运用及推广意义。

附图说明

图1为钒制品厂转炉煤气浓度波动的示意图。

图2为本发明实施例的熔化炉富氧燃烧寻优系统的示意图。

图3为本发明实施例的熔化炉富氧燃烧寻优方法的示意图。

图4为本发明实施例的掺烧自寻优控制执行曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种熔化炉富氧燃烧寻优系统，参见图2，本实施例的熔化炉富氧燃烧寻优系统包括气路撬装模块22，以及安装于其上的转炉煤气CO检测仪1、转炉煤气流量调节阀2、转炉煤气流量隔绝阀3、空气流量计4、转炉煤气流量计5、转炉煤气压力计6、辐射式温度计10、氧量计11、氧气压力计12、氧气流量计13、氧气流量隔绝阀18、空气流量隔绝阀19、氧气流量调节阀20、空气流量调节阀21，以及多混烧嘴7、辐射式温度计窥孔9和控制模块15。

转炉煤气CO检测仪1、转炉煤气流量调节阀2、转炉煤气流量隔绝阀3、转炉煤气流量计5和转炉煤气压力计6依次连接在转炉煤气管路上，经过转炉煤气压力计6的煤气管路连通至多混烧嘴7，转炉煤气流量调节阀2用于根据煤气的CO％调整煤气流量。

空气流量调节阀21、空气流量隔绝阀19和空气流量计4依次连接在空气管路上，氧气流量调节阀20、氧气流量隔绝阀18、氧气流量计13、氧气压力计12依次连接在氧气管路上，空气流量计4下游的空气管路与氧气压力计12下游的氧气管路汇合至母管后连通至多混烧嘴7。在母管上安装有氧量计11。气路撬装模块22中空气、氧气的总量根据转炉煤气CO％调整空气流量调节阀21和氧气流量调节阀20来进行调整；气路撬装模块中，助燃风环节的氧气含量，由氧气流量调节阀20根据控制模块15设定的转炉煤气CO％调整策略执行调整；氧量计11检测最终进入熔化炉炉膛8的助燃风中实际的含氧量。

在熔化炉炉膛8上朝向气路撬装模块22的一侧具有辐射式温度计窥孔9，辐射式温度计10安装在气路撬装模块22的与该辐射式温度计窥孔9对应的位置，以便于探测熔化炉炉膛内的温度。

辐射式温度计10测量熔化炉生产过程中实际的炉膛温度是否达到目标值，并负责闭环反馈该信号用于空燃比调整；控制模块15保证熔化炉炉膛燃烧温度达到目标温度；控制模块15还负责接收转炉煤气P1、氧气P2的压力信号，压力低时，关闭氧气与燃气管路，保护熔化炉炉膛燃烧安全。

所述转炉煤气CO％调整策略是指检测转炉煤气CO％含量，并根据表2确定燃烧热值，若燃烧热值小于负荷侧所需热值，则调整转炉煤气入炉量，具体说，是增加转炉煤气入炉量，若燃烧热值大于等于熔化炉达到目标温度所需热值，则判断转炉煤气CO含量是否大于31.5％，如果大于31.5％，则熔化炉燃烧系统开启，空气与氧气配比掺烧，如果不大于31.5％，则采用全氧燃烧，以保证炉膛煤气充分燃烧。

本实施例提供一种熔化炉富氧燃烧寻优方法，利用上述熔化炉富氧燃烧寻优系统，用于将转炉产生的煤气输入到熔化炉中，进行以下步骤：

步骤S1，控制模块15调整转炉煤气入炉量(是指转炉产生的煤气进入熔化炉的量)，并检测转炉煤气CO％，根据表2确定燃烧热值，若燃烧热值大于等于负荷侧所需热值，则执行步骤S2，否则返回继续调整转炉煤气入炉量，即增加转炉煤气入炉量。控制模块15通过辐射式温度计10实时监测熔化炉炉膛8内的温度，例如目标值为1450℃，由于目前炉膛的温度低于1450℃时，所以需要调整转炉煤气入炉量，以使得转炉煤气燃烧产生热值能使将熔化炉内温度提高到所需的目标温度。具体需要多少热值能够使得熔化炉炉膛达到目标温度，可以根据以往统计的热值与温度变化的关系来确定，在此不做详述。

表2：转炉煤气燃烧热值数据表

步骤S2，判断转炉煤气CO含量是否大于31.5％，如果是，则熔化炉燃烧系统开启，空气与氧气配比掺烧，如果否，则采用全氧燃烧，以保证炉膛煤气充分燃烧。其中，空气与氧气配比掺烧时可以根据掺烧自寻优控制执行曲线进行。图4是掺烧自寻优控制执行曲线，可以从图4中看出，熔化炉燃烧用转炉煤气CO含量在31.5％～40％之间(热值在950-1200kcal/Nm

步骤S3，检测熔化炉炉膛燃烧温度是否达到目标值，如果是，则熔化炉自寻优富氧燃烧完成，可以维持当前煤气量，实现自产转炉煤气替代外购丙烷气燃烧效果。如果否，则跳转至步骤S1。

采用本实施例的方法，用转炉煤气替代丙烷后，在临界富氧度燃烧时，实际理论燃烧温度近似相等，熔化炉炉膛热利用效率近似相等，单位时间内供入熔化炉炉膛热值比丙烷略多，留在熔化炉内的热值与丙烷燃烧相等，烟气排烟的热值比丙烷燃烧略多，与现有工况等同，可保证原生产工艺正常。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。