一种钢包烘烤装置及烘烤方法与流程

本发明属于钢铁生产技术领域，涉及一种钢包烘烤装置及方法，具体涉及一种在钢包内增加燃烧产物导流装置，并在钢包内部形成均匀温度场的钢包烘烤方法。

背景技术：

钢包是盛储钢水的容器，是钢铁生产工艺流程中关键的热工设备，不仅为运送钢水的工具，还是钢水精炼工艺中一个重要的组成部分。钢水从装入钢包到浇注期间要损失大量热量，因为钢水浇注前需要在钢包中镇静5～10分钟，一般来说大于250t的钢包为0.5～1.0℃/分钟,100t～200t的为1～1.5℃/分钟,30t钢包为1.5～2.0℃/分钟。热损失可分为三部分，即：钢水上表面的辐射热损失、钢包外壳表面的综合散热损失和钢包内衬的蓄热损失。其中钢包内衬的蓄热损失最大，约占总热损失的45％～50％，包壁散热损失占总热损失的20％，钢包上表面辐射热损失占总热损失的30％～35％。以100t钢包为例，若包衬温度由400℃提高到1200℃，则钢水温降可减少25～30℃。

因此，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个工序之间，烘烤温度的高低对协调整个生产有重要作用。随着对钢铁产品质量和成本的重视，对钢包、中间罐、铁水包烘烤温度和能耗提出了更高要求；一方面要求保证钢包烘烤温度均匀性，另一方面要求低能耗和环保。目前国内外钢铁企业采用的钢包烘烤器从放置方式上主要包括：立式烘烤器和卧式烘烤器两种。从烟气余热利用的角度可分为常规燃烧方式和蓄 热式两种烤包方式。但由于烘烤方式不够完善，存在烘烤时间长、烘烤温度低、烘烤质量差、能耗高、火焰达不到钢包底部等问题。

专利CN103447514A公布了一种钢水包烤包器，包括空气进气管、煤气进气管、混合气体室、燃烧嘴等装置，采用该发明的结构能够实现空气和煤气提前混合，使气体能够完全燃烧，能够达到要求温度，导流板两边装有空气净化装置，吸收燃烧后的烟气，防止空气污染。该法虽然能够在提高烤包器和空气污染防治方面能够发挥积极作用，但不能没解决钢水包内温度场不均的问题。

实用新型专利CN201033351Y公布了一种钢包烘烤器凸式蓄热烧嘴，采用该技术可使煤气在出烧嘴喷口后不与钢包和包盖之间的冷空气混合而直接进入包盖内的空间，与烧嘴喷出的预热空气在包内实现弥散式燃烧。提高了烤包温度和烧嘴适用寿命。

文章《炼钢厂钢包烘烤节能烧嘴节能烧嘴研制》通过将烧嘴长度伸出罐盖500mm方式，提高了火焰的燃烧温度和钢包内的温度均匀性。但采用该法改造成本较高，对于深度较大的钢水罐，如深度为7m的钢水罐，仍然不能保证钢水罐底部的温度均匀性。

综上可知，目前的钢包烘烤技术，尤其是立式钢包烘烤技术，由于烧嘴燃烧产生的高炉烟气无法到达钢包底部，使钢包在烘烤过程中上下温差大，钢包内部温度场的均匀性不好。同时为了使钢包底部达到烘烤要求，必须延长钢包烘烤时间，造成能源浪费。

技术实现要素：

本发明提供一种钢包烘烤装置及烘烤方法，目的在于通过在钢包内增加燃烧产物导流装置使钢包烘烤器的燃烧产物形成的流场覆盖整个钢包内部空间，保证燃烧产物能够到达钢包底部，在钢包内部形 成均匀温度场的钢包烘烤方法，解决现有钢包烘烤技术烤不到包底，烘烤不均的问题。

本发明提供了一种钢包烘烤装置，其特征在于，在钢包内增加燃烧产物导流装置，导流装置由烧嘴、包盖、烟气导流板、排烟风机及排烟管道组成，导流板固定在包盖上；包盖带凹槽，导流板插入包盖凹槽中，并通过紧固螺栓固定，紧固螺栓材质为耐热合金钢；导流板将钢包内部空间分为两个区域，导流板下端距钢包底部的距离为整个钢包高度的1/5～1/3，烧嘴旁设2个补燃空气入口，补燃空气入口与烧嘴距离为烧嘴直径的0.3～1.2倍，二者中心连线与导流板平行。

一种钢包烘烤方法其特征在于，其工艺路径为：燃料燃烧产生烟气→烟气经导流装置流过钢包底部→烟气从烟气出口排出→钢包内部形成充满钢包的流场→形成均匀的“U”型温度场→钢包烘烤，燃料经烧嘴燃烧产生的烟气从一个区域流入钢包；穿过导流板下方空间，到达钢包底部；从另一个区域流出钢包，形成“U”型的烟气流场，从而使燃料经烧嘴燃烧后产生的高温烟气充满整个烘烤空间，在钢包内形成均匀温度场，烤包温度等于或低于1000℃时，烤包器烧嘴助燃空气量按空气过剩系数为0.7～1.0供给，其余空气量通过补燃空气入口供给，补燃空气量按过剩系数为0.1～0.42供给，考包温度超过1000℃时后，停止向补燃空气入口通入空气，烧嘴助燃空气量按空气过剩系数为1.02～1.12的比例供给，烤包器烟气抽力范围为：-20～-2Pa。

本发明通过在钢包内加烟气导流装置，并根据钢包烘烤温度设定助燃空气供给方式，改善了钢包内的温度场，保证高温烟气能够直达钢包底部，降低了钢包的烘烤时间。采用本发明的方法进行钢包烘烤，不仅能够显著提高钢包烘烤质量，还能有效缩短钢包烘烤时间，从而 降低钢包烘烤过程的能源消耗。本发明与常规烤包方式相比可缩短烤包时间5％～15％，减少燃料消耗15％～25％。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图中1钢包，2补燃空气入口，3烧嘴，4紧固螺栓，5包盖凹槽，6烟气出口，7包盖，8导流板，9排烟风机，10排烟管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：如图所示，本发明的导流装置由补燃空气入口2、烧嘴3、包盖7、导流板8、排烟风机9及排烟管道10组成，导流板8固定在包盖7上；包盖7带凹槽5，导流板8插入凹槽5中，并通过紧固螺栓4进行固定，紧固螺栓材质为耐热合金钢；高温烟气流经导流板与钢包底部间的空间；导流板下端距钢包底部的距离为整个钢包高度的1/5～1/3；烧嘴3旁设2个补燃空气入口，补燃空气入口与烧嘴距离为烧嘴直径的0.3～1.2倍，二者中心连线与导流板平行。

本发明的钢包烘烤方法为：燃料经过烧嘴3燃烧形成的高温烟气进入钢包1，烧嘴3可为常规烧嘴、蓄热式烧嘴或其它形式；烤包温度等于或低于1000℃时，烤包器烧嘴助燃空气量按空气过剩系数为0.7～1.0供给，其余空气量通过补燃空气入口供给，补燃空气量按过剩系数为0.1～0.42供给，考包温度超过1000℃时后，停止向补燃空气入口通入空气，烧嘴空气量按空气过剩系数为1.0～1.12的比例供给；高温烟气在导流板8的作用下流向钢包1底部，导流板8为板状，材质为含锆纤维板或莫来石纤维板；高温烟气在导流板的作用下向上流动，经烟气出口6后进入排烟管道10，整个过程中高温烟气的抽 力由排烟风机9提供，烟气抽力范围为：-20～-2Pa；通过前述过程在钢包内形成“U”型的烟气流场，从而使烧嘴燃烧产生的高温烟气充满整个烘烤空间，在钢包内形成的均匀温度场。

实施例

例：直径为3米，高为4米的100t钢水灌，导流板厚度为50mm，导流板将钢包分成两个区域，一个区域与烧嘴相对应；另一个区域与烟气出口对应，该出口即为烟气出口。导流板材质为含锆纤维板，导流板安装在包盖上的凹槽内，并通过紧固螺栓固定；钢包放置方式为立式。烧嘴为常规烧嘴，燃料为焦炉煤气，烤包过程中，按本发明的方法动态调整焦炉煤气流量和空气量，焦炉煤气通过烧嘴燃烧产生高温烟气，在导流板作用下流至钢包底部，然后从导流板另一侧流向上流动，经烟气出口排除后进入排烟管道，使烧嘴燃烧产生的高温烟气能够到达钢包底部，在钢包内部形成“U”型对称温度场，整个过程中烟气流动的抽力由排烟风机提供，与常规烤包方式相比，可缩短烤包时间10％，减少燃料消耗20％。下表为几种不同工况下的工艺参数：