在钢铁行业“碳达峰ღ★◈ღ、碳中和”的大背景下ღ★◈ღ，针对传统高能耗设备的技术创新与改造显得尤为重要ღ★◈ღ。传统的钢包烘烤系统主要采用蓄热式烧嘴ღ★◈ღ，空气助燃平博网址平博体育ღ★◈ღ，ღ★◈ღ，其热量会加热空气中的氮气ღ★◈ღ，从而造成能源损失ღ★◈ღ，在高温条件下ღ★◈ღ，氮气会与氧气发生反应生成氮氧化物ღ★◈ღ，氮氧化物对环境和人体健康造成伤害平博网址ღ★◈ღ。武汉钢铁有限公司炼钢厂有传统的钢包烘烤器17台ღ★◈ღ，根据现场的实际运行效率与钢包周转情况ღ★◈ღ，决定对其中的14台进行技术改造ღ★◈ღ，以满足节能降耗的需求ღ★◈ღ。本文结合技术改造的情况ღ★◈ღ，对采用纯氧燃烧技术的钢包烘烤器的改造过程ღ★◈ღ、运行情况进行了探讨ღ★◈ღ。

　　传统蓄热式钢包烘烤器采用蓄热式烧嘴ღ★◈ღ。蓄热式烧嘴的工作原理是(见图1):A状态下ღ★◈ღ，煤气和空气在鼓风机的作用下经换向系统进入右侧蓄热室ღ★◈ღ，煤气和空气被预热到设定温度以上ღ★◈ღ，预热后的燃烧气体经右侧喷口喷出并进行燃烧反应;与此同时金博网ღ★◈ღ，左侧蓄热室完全处于排烟状态ღ★◈ღ，高温烟气经左侧喷口进入左侧蓄热室金博网ღ★◈ღ，蓄热体在左侧蓄热室中进行热量传递ღ★◈ღ，高温烟气经换向装置在引风机的作用下排入大气ღ★◈ღ。30秒后ღ★◈ღ，在换向系统的作用下金博网ღ★◈ღ，右侧蓄热式烧嘴的燃烧状态和左侧蓄热式烧嘴的排烟状态同时换向ღ★◈ღ，整个加热炉的加热过程由A状态变为B状态;在系统B状态下ღ★◈ღ，煤气和助燃空气在鼓风机的作用下ღ★◈ღ，经换向系统进入左侧蓄热室ღ★◈ღ，然后与左侧蓄热室的蓄热体进行热量交换ღ★◈ღ，并通过左侧蓄热室烧嘴喷口喷出进行燃烧ღ★◈ღ，与此同时ღ★◈ღ，右侧蓄热室完全处于排烟状态ღ★◈ღ，高温烟气经过右侧蓄热室蓄热体时传递热量ღ★◈ღ，以较低温度经换向装置在引风机的作用下排入大气ღ★◈ღ，完成一个换向周期ღ★◈ღ。

　　从上述过程可以看到平博网址ღ★◈ღ，蓄热式烧嘴频繁换向以及蓄热体循环交替进行蓄热和放热ღ★◈ღ，导致烧嘴在交变热应力的影响下ღ★◈ღ，产生疲劳破损ღ★◈ღ，换向装置因周期性机械动作产生磨损平博pinnacle全站ღ★◈ღ，ღ★◈ღ，导致系统故障率较高ღ★◈ღ，维护工作量大ღ★◈ღ、成本高ღ★◈ღ。而维修通常需要停炉维修热水锅炉ღ★◈ღ。ღ★◈ღ，影响了生产正常运行ღ★◈ღ。产生的高温烟气直接排放金博网环保锅炉ღ★◈ღ，也造成能源的大量浪费ღ★◈ღ。

　　针对原有技术的不足ღ★◈ღ，可采用全氧燃烧技术作为技术改造的方向ღ★◈ღ。全氧燃烧与空气燃烧相比有诸多优点ღ★◈ღ：无氮气参与燃烧ღ★◈ღ，可以提高火焰温度ღ★◈ღ，减少废气和污染物排放量ღ★◈ღ，提高加热效率ღ★◈ღ，降低成本ღ★◈ღ。

　　全氧燃烧是指用工业氧气(氧气纯度90%)代替空气来对燃料进行燃烧ღ★◈ღ，可以使燃料燃烧更加完全ღ★◈ღ。以煤气燃料为例ღ★◈ღ，空气燃烧与全氧燃烧对比如下ღ★◈ღ：CnHm+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2O+Q

　　其中ღ★◈ღ，CnHm表示煤气的化学式ღ★◈ღ，Q表示燃烧释放的热量ღ★◈ღ。在这个反应中ღ★◈ღ，煤气中的碳和氢与氧气发生反应ღ★◈ღ，生成二氧化碳和水ღ★◈ღ，并释放了热能ღ★◈ღ，与空气燃烧相比平博网址ღ★◈ღ，空气中约78%的氮气不再参与燃烧ღ★◈ღ，氮气不再参与排烟ღ★◈ღ，烟气量排放量降低70%以上ღ★◈ღ。

　　全氧燃烧式钢包烘烤系统使用新一代烟气自呼吸式多流股全氧烧嘴(见图2)ღ★◈ღ，具有以下优点ღ★◈ღ：(1)采用高强烧嘴砖平博pinnacle首页ღ★◈ღ！ღ★◈ღ，提高了耐受温度;(2)O₂分段供给ღ★◈ღ，保证火焰稳定;(3)其为纯扩散燃烧组织火焰ღ★◈ღ，无回火风险;(4)O₂多流股喷射ღ★◈ღ，能够再次卷吸烟气(因为是自呼吸式烧嘴)ღ★◈ღ。

　　系统使用一体化阀组设计ღ★◈ღ，包含氧气调节回路ღ★◈ღ、混合煤气调节回路ღ★◈ღ、吹扫回路ღ★◈ღ、仪表气回路等ღ★◈ღ，执行欧标DIN,EN 746—2—2010工业热加工工艺设备ღ★◈ღ。该阀组具有断电保护联锁ღ★◈ღ、停气保护联锁ღ★◈ღ、泄露保护联锁ღ★◈ღ、自动流量控制ღ★◈ღ、参数异常报警等功能ღ★◈ღ。

　　电气系统为三电一体化设备ღ★◈ღ，配置了所需的检测元件平博pinnacle登录入口ღ★◈ღ，ღ★◈ღ、电气控制设备ღ★◈ღ。电控柜通过面板按钮ღ★◈ღ、触摸屏进行操作ღ★◈ღ，配置可视防护罩ღ★◈ღ，可独立打开ღ★◈ღ。触摸屏可显示各种检测模拟量值ღ★◈ღ，监视设备状态ღ★◈ღ，显示报警条和报警记录ღ★◈ღ、参数设置功能等ღ★◈ღ。

　　系统内设多种烘烤曲线ღ★◈ღ，具备手动和全自动烘烤模式ღ★◈ღ，通过上位机监控HMI界面可实现远程监视与操控功能ღ★◈ღ，见图3ღ★◈ღ。

　　采用在线双波短红外测温装置ღ★◈ღ，能够透过火焰ღ★◈ღ、燃烧气体及水蒸气干扰ღ★◈ღ，直接连续准确测量大包底部耐材的温度ღ★◈ღ。测量数据可以直接用于闭环控制ღ★◈ღ，降低燃气耗量金博网ღ★◈ღ，防止耐材过烧现象ღ★◈ღ，提高耐材使用寿命ღ★◈ღ。

　　以6号钢包烘烤台为例平博网址ღ★◈ღ，热修6号钢包烘烤台由某公司改造金博网ღ★◈ღ，于2022年12月30日开始采用全氧燃烧技术ღ★◈ღ，烧嘴使用新一代烟气自呼吸式多流股全氧烧嘴ღ★◈ღ，故障率由改造前的2.08%降低到0.14%ღ★◈ღ，详见表1～3ღ★◈ღ。

　　由表1ღ★◈ღ，表2ღ★◈ღ，表3可知ღ★◈ღ：与改造前相比较ღ★◈ღ，经过改造后的6号烘烤台在大修罐ღ★◈ღ、冷罐配罐以及中修灶这三种罐况上所消耗的煤气金博网ღ★◈ღ，分别减少75.16%ღ★◈ღ、49.29%ღ★◈ღ、62.05%平博网址ღ★◈ღ，烘烤成本分别降低73.25%ღ★◈ღ、46.08%ღ★◈ღ、59.77%ღ★◈ღ。

　　(1)与未改造的烘烤台相比ღ★◈ღ，采用了全氧燃烧技术的烘烤装置ღ★◈ღ，烘烤大修罐ღ★◈ღ、冷罐配罐以及中修罐所消耗的煤气分别减少75.16%ღ★◈ღ、49.29%ღ★◈ღ、62.05%;成本分别降低73.25%ღ★◈ღ、46.08%金博网ღ★◈ღ、59.77%ღ★◈ღ。

　　(2)采用了全氧燃烧技术ღ★◈ღ，空气中的氮气不再参与燃烧ღ★◈ღ，氮气不再参与排烟ღ★◈ღ，烟气量排放量降低70%以上ღ★◈ღ，减轻了环境污染ღ★◈ღ。

　　(3)对钢包烘烤装置进行节能改造后ღ★◈ღ，烘烤装置故障率由改造前的2.08%降低到0.14%,延长了设备的使用寿命ღ★◈ღ。