【摘 要】 张钢根据新区建设和生产实际，选择液化石油气作为燃料，结合其供气燃烧特点和烘开炉工艺制定实用方案，并周密准备，使新建的首座1350m3高炉热风炉烘炉和高炉烘、开炉获得成功。
【关键词】 液化石油气 热风炉 高炉 烘炉 开炉 点火投产
1 引言
热风炉烘炉和高炉烘、开炉是钢铁企业高炉炼铁系统工程建设和生产组织的的关键环节。整个热风炉烘炉和高炉烘、开炉过程需连续进行，持续时间较长，且消耗大量能源。一般利用本企业现有的焦炉煤气、转炉煤气或高炉煤气作为燃料。较小的高炉也可以单独利用木材、煤或柴油等燃料进行烘炉。对于新建企业的首座较大型高炉而言，由于没有现成的燃料源，热风炉烘炉和高炉烘、开炉的难度大大增加。若控制不当，烘开炉时间将大幅度延长，且可能会对一代炉役期的寿命和产量消耗指标造成难以挽回的影响。
张店钢铁总厂根据新厂区建设和生产实际，经慎重比较和充分准备，选用液化石油气作为燃料进行首座1350m3高炉热风炉烘炉和高炉烘、开炉获得成功，解决了新建钢铁企业首座中大型高炉的投产的难题。
2 热源选择
2.1 现场热源
张钢新区工程各系统分步建设，100万吨高强度棒材项目和120t转炉炼钢项目分别于2008年5月和2009年4月投产。2009年底铁炼项目1350m3高炉建成时，新区现场只有发生炉煤气和转炉煤气可供利用。
发生炉煤气供应棒材加热炉使用，总量有限。若用于炉烘、开炉，至少需棒材停产约两个月，对全厂生产组织影响极大。发生炉煤气中杂质含量较大，影响热风炉格子砖的透气性。其低温段的燃烧稳定性较差，易于在热风炉内形成爆炸性气体，影响烘炉安全。
炼钢转炉煤气经综合平衡有缺口较大，即便停下石灰窑等用户专门供应高炉烘开炉，由于外购铁水资源有限且供应很不稳定，煤气无法连续稳定地回收并外供。
2.2 外购热源
可考虑的外购燃料有：压缩天然气、柴油、液化石油气等。
压缩天然气系统属超低温中压运行，要求环境温度不低于5℃。环境温度过低且负荷较大的情况下，安全性较差，对供气系统安装质量和操作的要求极其严格。其高温段燃烧不完全、影响升温速度，很难满足热风炉烧炉所需的较大负荷（为烘炉最大负荷的3-4倍）。尤其热风炉烧炉为间歇性进行，负荷的骤增骤减对供气系统稳定运行非常不利。另外其单车运输能力非常小，供应较难保证 。
柴油燃烧为液态燃烧，其低温段燃烧不稳定，易产生大量积碳，影响热风炉格子砖的透气性和热效率；另外，对于顶燃式热风炉结构而言，柴油燃烧器只能设置在拱顶人孔处，基本法实现柴油与大量助燃风的有效混合燃烧，难以达到较高的烘炉温度，热风炉很难正常烧炉且给高炉烘、开炉提供足够的热风。
液化石油气系统是常温中压运行，适应各种气温条件，环境温度低于-15℃也能够正常供气。液化石油气为气态燃烧，具有燃烧充分、热效率高、升温速度快等特点；且着火温度低，爆炸极限窄，燃烧稳定，不易发生熄火回火现象。石油气燃烧时产生的积碳很少，对格子砖砖透气性影响极小。其供应和燃烧负荷调节范围较大，能够满足烧炉负荷的需要；瞬间大负荷启动不影响系统的安全性。另外，单车运量可达30吨左右，淄博当地市场资源充足，能够保证连续使用。
利用液化石油气进行热风炉烧炉时，通过较小口径的阀门即可方便迅速地控制液化石油气的开启和关闭，适应烧炉、闷炉和送风的正常频繁转换。
因此，为保证热风炉烘炉和高炉烘、开炉的安全和连续进行，迅速达到预期效果，且不对砌体造成影响，尤其考虑到高炉烘炉和开炉需要热风炉长时间供应热风，选择使用液化石油气。
3 利用液化石油气烘、开炉方案
3.1 热风炉烘炉方案
三座热风炉为卡鲁金顶燃式，根据大量使用硅砖的实际，制定热风炉烘炉计划升温曲线。以拱顶温度为依据，在300℃和600℃两次恒温，要求拱顶最终达到1200℃。计划烘炉时间共38天。
通过辅助燃烧器利用液化石油气将热风炉拱顶烘至600℃。视高炉施工进程决定是否升温。如果高炉能按期烘炉，则继续升温，再改用液化石油气主燃烧器（使用热风炉助燃风机供助燃风）将热风炉拱顶烘至1200℃，否则在600℃保温。
3.2 高炉烘炉方案
1350m3高炉炉底、炉缸采用炭砖+陶瓷杯结构，炉体其他部位采用砖璧合一薄炉衬+软水密闭循环形式，炉顶设备为PW串罐型，据此制定高炉烘炉计划升温曲线，以热风温度为依据，在300℃和500℃两次恒温。计划烘炉时间为10天。
高炉烘炉利用热风进行，以炉顶温度相制约，以风量和炉顶放散阀开度为调剂手段。这期间热风炉利用液化石油气正常烧炉，给高炉送热风。
3.3 高炉开炉方案
高炉开炉采用枕木填充炉缸、热风点火的方式。正常料为烧结矿、球团、块矿；熔剂为白云石和萤石；全炉干焦比3.50t/t，正常料焦比0.80t/t，炉渣碱度1.05。
高炉点火开炉期间，热风炉仍利用液化石油气正常烧炉给高炉送热风。根据开炉的实际进展情况确定拆除液化石油气烧炉系统的具体时间，原则上高炉正式引煤气后热风炉就转入正常操作。若高炉开炉进展不顺利或暂时无法引煤气，则继续用液化石油气烧热风炉给高炉供风。
4 烘炉、开炉前的专门准备工作
（1）采用招标的方式选择专业烘炉公司提供较为复杂的液化石油气专用烘炉设备（汽化器、调压器、分配器、主辅燃烧器等）及烘炉技术服务。鉴于整个工程的完工时间尚无法最终确定，商定了在烘开炉过程中可能出现意外而导致时间延长情况下的详细措施。
（2）在热风炉烘炉和高炉烘、开炉总体方案的基础上，与烘炉公司共同制定烘、开炉期间详细的液化石油气方面的操作规程，尤其明确各自的责任分工、操作范围、联系协调方式及异常情况的处理，组织双方人员进行规程学习和技能培训。
（3）按烘炉公司要求和有关规范，安装好由液化气槽车停车位置至专用供气设备之间、供气设备至拱顶人孔和预燃室点火孔之间的液化气石油气管道，以及临时助燃风机和助燃风管路，并检验试压合格。利用拱顶人孔安装好辅燃烧器及相关控制阀门，利用预燃室点火孔安装好主燃烧器及相关控制阀门。
（4）在液化石油气槽车停车位置和烘炉供气专用设备位置设专门的警戒区域，准备好消防水枪、灭火器等消防器材，并采取防雷、防静电等相关安全措施。落实好液化石油气货源、槽车及连续运输的安全措施。
5 实际烘炉、开炉过程
5.1 热风炉烘炉
3座热风炉自2009年11月1日开始同时进行烘炉，于12月28日结束，历时58天。热风炉拱顶温度分别为：1180℃、1200℃、1230℃，烟道温度分别为：290℃、305℃、295℃，达到了预期的效果。这期间，由于中后期高炉尚不具备烘炉条件，在600℃恒温段多保温近15天。12月23日三座热风炉分别改用用液化石油气主燃烧器烘炉，拆除辅燃烧器，封堵安装辅燃烧器的拱顶人孔。
5.2 高炉烘炉
高炉烘炉自2009年12月31日开始，2010年1月12日结束。因当时气温持续过低，500℃恒温段时间比计划延长约3天。这期间，热风炉一直利用液化石油气进行烧炉、焖炉、换炉等正常操作，按计划烘炉曲线送热风供高炉烘炉。
5.3 高炉开炉
高炉自2010年1月24日开始装料，1月28日22：28正式点火开炉。点火风量1150m3/min，风温820℃。1月30日4：00放出第一炉铁水。到2月2日风口全部打开，加全风，利用系数超过2.0t/m3.d，开炉获得完全成功。
高炉点火开炉初期，热风炉仍利用液化石油气进行烧炉、送风等正常操作。视高炉开炉进展较为顺利，至1月29日18：00三座热风炉分别完成用液化石油气的最后一次烧炉后，依次拆除液化石油气主燃烧器，封堵预燃室点火孔，正式具备采用高炉煤气烧炉的条件。1月29日19：18高炉正式引煤气，20：00热风炉开始用高炉煤气烧炉，进入正常操作阶段。
6 存在问题分析
热风炉烘炉前期烟气量相对较小，易使蓄热室形成相对较固定的烟气通道，出现局部达到相应温度而其它区域温度偏低的情况，导致烘炉中后期砌体内的大量水分集中排出，对烘炉效果造成一定的影响。前期应采用两组辅助燃烧器分别布置在相对的人孔处，使烟气流形成一定的回旋，且略提高助燃空气比例和拱顶温度参考标准，尤其须特别注意从烟道阀处的排水工作。
由于工程进展不平衡，导致热风炉在600℃段保温时间延长约15天，烘炉完成后在高温段保温近10天，导致液化气石油气实际使用量比预计消耗量有所增加。
7 结语
本次张钢利用液化石油气作为燃料，根据其供气燃烧的特点和烘、开炉工艺制定切实可行的方案，并进行周密细致的准备，使1350m3高炉的热风炉烘炉和高炉烘、开炉顺利成功，为炼铁项目迅速达产提供了有力保证，且未对炼钢、轧钢乃至全厂的正常生产造成任何影响。
此次利用液化石油气进行热风炉烘炉和高炉烘、开炉，是对钢铁企业新建首座中大型高炉烘炉、开炉方法的创造性尝试。
参考文献：
[1]周传典主编.高炉炼铁生产技术手册.
[2]马兴翼，高峰.大型焦炉液化石油气烘炉技术.燃料与化工，2008（5）.
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