电炉新型油氧助熔技术的开发及应用
莱钢50t电炉炉壁集束氧枪应用实践及工艺优化
总第 ７ ５ 期
特钢技术
Ｓ ｌ ￣ｃ ｉ ａ ｌ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｏ ｎ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． １ ９ （ ７ ５ ）
２ ０ １ ３ ． ＮＯ ． ２
２ ０ １ ３ 年第 ２ 期
莱钢 ５ ０ ｔ 电炉 炉 壁 集束 氧 枪 应 用实 践 及 工 艺 优 化
本着消除冷区和均匀熔化 、 脱碳的原则将 四支
炉壁 氧枪 分布 在炉壁但 由于烧嘴结构 设计不合理 ， 加之 当时泡沫渣操作工艺不完善 ， 熔 池 内存在严重 “ 喷溅 ” 现象 ， 导致烧嘴 头部经常堵 塞， 甚至产生“ 回火 ” 现象。后来 ， 虽采取 了防回火
容 易引起钢液大沸腾现象 ， 造成钢液损失 ， 影响安 全生产。枪位较低时 ， 与熔池距离较近 ， 容易产生
烧 枪 等 问题 。 为确 定 最 佳 枪 位 ， 经过 不 同炉 次 、 不 同冶炼 状 况 的摸 索及 数 据分 析 ， 掌 握 了枪 头位 置 与
吴 明洋 闻一帆 刘永 昌 谷昊 于辉
（ １山钢股份莱芜分公 司特 钢事业部 ， 山东莱芜 ２ ７ １ １ ０ ５ ； ２山钢股份莱芜分公 司莱钢 型钢炼铁 ， 山东莱芜 ２ ７ １ １ ０ ５ ） 摘 要： 莱钢 与北京科技 大学合作 对 ５ ０ ｔ 电炉供氧技术进行 了系统研究和改进 ， 先后采 用了炉 门水冷碳 氧 枪、 电炉炉壁 集柬氧枪 、 二次燃烧 、 电炉用氧模 块化控制 等技 术， 用氧技术的进 步 ， 支撑 了５ ０ ｔ 电炉高比例热装铁 水 台炼工艺 ， 提 高 了电炉生产效 率和氧 气利 用率， 使冶炼 电耗 、 电极 消耗等 消耗指标 大幅 降低 ， 取得 了良好 的冶
用效 果 。
电炉炉门氧枪及炉壁氧枪装置
电炉炉门氧枪及炉壁氧枪装置1 概述电炉炼钢吹氧是强化电炉冶炼的重要手段之一。
利用钢管插入熔池吹氧是目前最常使用的方法。
为了充分利用炉内化学能，近年来吨钢用氧量逐渐增加；同时，考虑到人工吹氧的劳动条件差、不安全，吹氧效率不稳定等因素，开发出电炉炉门枪机械及炉壁氧枪装置。
炉门枪装置的作用是吹氧助熔和精炼及向熔池吹炭粉造泡沫渣。
而炉壁氧枪是消除炉内冷区，强化熔化，极大限度地缩短冶炼时间。
综合电炉氧枪的使用效果为：提高吹氧效率，缩短冶炼时间15-35min；节省吹氧管80-90%，电耗降低30-50度/吨钢，耐火材料消耗降低10-20元/吨钢，电极消耗降低0.5-1.5kg/吨钢，增加产量30-40%，节约氧气4-6Nm3 /吨钢，吨钢降低成本50-150元；改善了工人的劳动条件，代替人工吹氧90%。
2 炉门枪设备介绍多数国外进口的碳氧枪一般采用组合枪，优点是水冷是一套管路，但故障率相对较高。
美国燃烧公司的碳氧枪装置采用二支喷枪，一支吹氧一支喷碳粉。
我们认为，采用二支枪优点是，使用成本低及作业率相对较高。
在我们的设计方案中采用两只枪。
炉门枪系统由七部分组成：1、碳氧枪机械手氧枪的操作由碳氧枪机械手完成，转动由液压缸、活塞杆通过拉杆、曲柄转座转动，实现喷枪绕因定在大臂上的立柱旋转，旋转角度为0－92o，转动时间可调，调整时间为8－15秒。
大臂的回转由液压缸完成，其原理同喷枪的旋转，旋转角度为0－92o，转动时间调整范围为8－15秒。
2、碳氧枪枪体枪体本身由一支氧枪和一只碳枪组成，程度根据现场情况而定。
3、液压站由于喷枪摆动升降由液压缸推动摆动座，使它绕支点摆动，从而使固定在摆动座上的喷枪实现摆动，通过摆动实现喷枪的喷头可以上下调整，调整范围根据用户要求而定。
液压站工作压力4Mpa。
4、氧气阀门站5、喷粉站喷粉站由喷粉罐和储粉仓组成，大小根据现场情况而定。
6、电控系统电控系统由PLC组成的电控柜，有一操作台，可以自控，也可以手控。
重油氧枪在90t超高功率电炉中的应用
钢 口等 位 置 出现冷 区 ， 响 电炉 中废 钢 的 尽 快熔 影
化。 为此 ， （ ） 油 气 氧枪安 装 位置 选 择 在 冷 区或 炉 门
两侧 ；
２ 助 熔 氧枪 采用 的介 质通 常 为 重 油 、 油 、 ） 柴 天
特点 ： １ 超 高功 率 电炉在 生 产 中 会在 电极 之 间及 出 ）
益。
２ ９ ｔ 高 功率 电 炉 重油 氧 枪 的设 计 ０超
２ １ 应 用 重 油 氧 枪 前 ９ ｔ 高 功 率 电炉 的 技 术 ． ０超 状 态 舞 钢 ９ ｔ电炉 是 ９ ０ Ｏ年 代 由奥 钢 联 引 进 的 具 有 世 界 先 进 水 平 的超 高 功 率 电炉 ， 用 了 比较 先 采 进 的偏 心 底 出 钢 、 冷 炉 壁 、 冷 炉 盖 、 钢 复 合 水 水 铜 导 电横臂 、 钢 控制 自动 化 等技 术 。 自 １ ９ 炼 ９ １年投 入 生 产 以来 ， 过技 术 改 造安 装 了炉 门碳氧 枪 、 通 炉 壁 氧枪 和偏 心 区氧枪 。 因此 ９ ｔ ０ 电炉 的 实 际 生产 能 力 大 大 超 过 设 计 水 平 。到 ２ ０ ０ ０年 底 ， ０ ９ ｔ电炉 的平 均 冶 炼 周 期 比设 计 冶 炼 周 期 的 ９ ｍｉ 前 ０ ｎ提
舞 钢 ９ ｔ 高 功 率 电炉 采 用 重 油 氧 枪 以 后 ， ０超
油 氧枪 采 用 神 雾公 司 设计 的烧 嘴 ， 用 蒸汽 雾 化 ， 采 重 油 氧枪 技 术参 数 见 表 ２ 。由于氧 气 产量 的 限制 ，
经 过 ２０ ０ １年 的 使 用 、 整 取 得 了 显 著 的 经 济 效 调
氧燃烧嘴助熔技术
氧燃烧嘴助熔技术氧燃烧嘴助熔技术是一种利用高温氧燃烧来加速金属材料熔化过程的技术。
该技术的原理是，通过向熔化区域喷射氧气，加速燃烧过程，提高炉内温度，从而实现熔化的加速。
这种熔化方式的优点在于，可以减少过多的熔化时间，避免过度加热导致金属焊接易发生气孔或其他缺陷的情况发生。
氧燃烧嘴助熔技术的应用非常广泛，涉及到许多领域，例如焊接、熔化、制造等。
氧燃烧嘴助熔技术主要用于金属加工行业，其中最常见的应用是钢铁冶炼和铝合金熔炼。
通过使用氧燃烧嘴，可以更加容易地控制冶炼过程，提高生产效率和物质利用率。
氧燃烧嘴的种类有很多，其中包括多孔式、均匀式、薄膜式等，每种类型都有其独特的优点和缺陷。
多孔式氧燃烧嘴多孔式氧燃烧嘴是一种常见的氧燃烧嘴类型。
其主要原理是，通过多个小孔进行喷射，将氧气在燃烧室内均匀分布。
这种氧燃烧嘴具有泼雾均匀、燃烧效率高等优点，但是也存在问题，例如无法制造大口径的喷嘴、易受污染等。
薄膜式氧燃烧嘴是一种非常特殊的氧燃烧嘴类型。
其主要原理是，将薄膜喷涂在燃烧室内，通过氧气在薄膜上不断分解的反应来产生高温。
薄膜式氧燃烧嘴具有非常高的燃烧效率和稳定性，同时也可以减少二氧化碳的排放，是一种非常环保的氧燃烧嘴类型。
不过，由于其制造成本较高，目前应用较为有限。
在实际应用中，氧燃烧嘴可以使用不同的燃料，例如甲烷、氢气、乙烷等，以满足不同的加工需求。
但是无论是使用何种燃料，都必须严格控制氧气和燃料的比例才能达到最好的加工效果。
氧燃烧嘴助熔技术是一种非常重要的金属加工技术，其应用范围广泛，可以通过合理的燃料和氧气的配比来实现更加精确的温度控制和燃烧过程的优化。
在进行金属加工时，氧燃烧嘴助熔技术无疑是一个不可或缺的重要工具和技能。
氧燃烧嘴助熔技术在金属加工中的应用非常广泛，尤其在钢铁冶炼和铝合金熔炼等大规模生产中得到了广泛的应用。
它不仅可以提高生产效率和物质利用率，还可以减少加工过程中的能耗和环境污染。
在钢铁冶炼中，氧燃烧嘴助熔技术被广泛应用于高炉炼铁、转炉炼钢、平炉熔炼和电炉熔炼等生产过程中。
现代电弧炉强化用氧技术.doc
Y J0506-现代电弧炉强化用氧技术案例简要说明:依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。
该案例是现代电弧炉强化用氧新技术案例，体现了吹氧脱碳、吹氧助熔、泡沫渣等知识点和岗位技能，与木专业电弧炉炼钢生产课程偏心底出钢电弧炉冶炼建筑用钢单元的教学目标相对应。
现代电弧炉强化用氧技术1. 背景介绍鉴于电弧炉短流程生产工艺能够充分消化社会废钢、对炉料适用性强，设备简单，热效率高等优点，工业化国家的电弧炉炼钢技术在过去得到了长足的进步。
现代电弧炉炼钢工艺的发展都是围绕着缩短冶炼周期和降低电耗进行的，基本思路是充分利用冶炼过程的物理热和化学热。
为此，电弧炉炼钢的热装铁水比不断增加，冶炼用氧量也随之大幅度提高。
2. 主要内容2.1. 电弧炉强化用氧的目的、意义、优势强化用氧技术的发展和应用对电弧炉炼钢经济指标的改善起到了重要的作用，改善了熔池搅拌效果，促进冶金反应的进行，使电弧炉冶炼周期缩短了60%,电耗降低30%,电极消耗减少60%,氧气产生的化学能在电弧炉能量输入中的比例达到20%~30%,特别是电弧炉采用热装铁水后，化学能的比例可以达到总能量的40%以上，相当于电弧炉增加了近一倍的能量输入，大量输入氧气已成为现代电弧炉炼钢工艺的一个重要特点。
电弧炉引入大量氧气的同时也带来一些问题，女口：金属收得率下降、电弧炉导电横臂等设备氧化严重等，有些钢厂未能根据本厂的生产条件制定合理的炼钢用氧制度，供氧规程不合理，技术经济指标差；有的电炉钢厂仅熔池吹氧的耗氧量就达到60m3∕t,氧气的利用率低，造成不必要的经济损失；有些钢厂供氧设备落后，氧枪龄短，操作不合理，造成安全用氧情况差等。
2.2. 电弧炉强化用氧的发展情况早在第一次世界大战期间，氧气就开始用于电弧炉脱碳，只是由于当时氧气供应短缺以及制氧成木很高，所以电弧炉炼钢很少使用氧气。
一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺[发明专利]
![一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/91f5bfdf0875f46527d3240c844769eae009a3c5.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1418970A [43]公开日2003年5月21日[21]申请号02156863.4[21]申请号02156863.4[22]申请日2002.12.19[71]申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号[72]发明人朱荣 仇永全 郭汉杰 王玉钢 [74]专利代理机构北京科大华谊专利代理事务所代理人吕中强[51]Int.CI 7C21C 5/52权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页[54]发明名称一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺[57]摘要本发明属于电炉炼钢领域，特别适用于炉前吹氧助熔及喷吹碳粉造泡沫渣。
在电炉金属料采用热装铁水时，喷吹输入模块采用氧枪及碳氧枪输入方式，将氧枪及碳氧枪安装在一个水冷块上；电炉金属料采用全固体金属料时，采用助熔燃料——油或燃气，喷吹输入模块组合采用氧枪、碳枪及燃氧喷嘴输入方式，在一块水冷块上安装有氧枪、碳枪及燃氧喷嘴装置；根据电炉容量大小将2－6组水冷块组安装在炉壁上。
本发明优点在于实现了电炉冶炼的多点输入，能提高电炉的冶炼节奏，缩短冶炼时间，降低了电耗。
02156863.4权 利 要 求 书第1/1页 1、一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺，将氧气输入、碳粉输入及燃油或燃气输入装置根据炉内金属料结构及电炉容量的大小情况，组合成不同的喷吹输入模块安装在炉壁上，其特征在于在电炉金属料采用热装铁水比率在20％-80％时，喷吹输入模块采用氧枪及碳氧枪输入方式，将氧枪及碳氧枪安装在一个水冷块上，称为氧枪、碳氧枪水冷块，再根据根据电炉容量大小将2-6个这样的水冷块安装在炉壁上，安装位置在渣线以上约300-700mm处；水冷块为铜或钢质材料，采用铸造或板焊接；氧枪的工艺参数为：助熔氧气流量为脱碳氧气流量为400-3000Nm3/h，压力为0.5-1.5Mpa，马赫数M为1.4-2.5；碳氧枪的工艺参数为：助熔氧气流量100-1000Nm3/h，压力在0.2-0.8Mpa，喷吹碳量为3-20kg/t钢，水冷块、氧枪、碳氧枪均采用水冷方式冷却，冷却水压力为0.1-1.2Mpa。
电炉工艺及装备技术改造规范-最新国标
电炉工艺及装备技术改造规范1 范围本文件规定了电炉工艺及装备技术改造的术语和定义、基本要求、系统技术要求、设备选型要求、操作与维护等技术要求。
本文件适用于钢铁企业新建、改建、扩建的电弧炉炼钢工程，文件中电炉指的是采用交流或直流供电的炼钢电弧炉。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注明日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
AQ 2002-2018 炼钢安全规程GB 50439-2015 炼钢工程设计规范YB/T 6068-2022 电弧炉炼钢供氧技术规范GB/T10067.21-2015 电热装置基本技术条件-大型交流电弧炉GB/T 41994-2022 工业炉及相关工艺设备电弧炉炼钢机械和设备的安全要求JB/T9640-2014 电弧炉变压器GB50569-2022《钢铁企业热力设施设计规范》GB/T56632-2019《钢铁企业节能设计标准》TSG11-2020《锅炉安全技术规程》TSG91-2021《锅炉节能环保技术规程》GB 28664-2012 炼钢工业大气污染物排放标准HJ 435-2008 钢铁工业除尘工程技术规范HJ 2020-2012 袋式除尘工程通用技术规范YB/T4978-2021 炼钢电炉烟气通风除尘技术规范YB 4359-2013 钢铁企业通风除尘设计规范YB 4441-2014 钢铁企业除尘工程施工及验收规范T/CSES 35-2021 钢铁工业大气污染治理工程技术导则T/CAEPI 46-2022 固定污染源废气排放口监测点位设置技术规范GB 50603-2010 钢铁企业总图运输设计规范GB 50406-2017 钢铁工业环境保护设计规范GB 18597 危险废物贮存污染控制标准GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准HJ T75 固体污染源烟气（SO2、NO x、颗粒物）排放连续监测技术规范HJ T76 固体污染源烟气（SO2、NO x、颗粒物）排放连续监测技术要求及监测方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
电炉节电节能
电弧炉节能可从以下三个方面着手：一是采用新技术减少热损失；二是降低电弧炉有关电气设备的电能损耗；三是加强生产管理，降低能耗。
1.强化用氧制度电炉吹氧操作目的是吹氧助熔和吹氧脱碳，配合喷吹碳粉，造泡沫渣。
以氧枪取代吹氧管操作，可以取得显著效果，氧枪利用廉价的碳粉、油、天然气等替代电能，对电弧炉冷区加热助熔，提高了生产效率，氧枪喷射气流集中，具有极强的穿透金属熔池的能力，加强对钢水的搅拌作用，加快吹氧脱碳、造泡沫渣速度，电弧炉炼钢强化氧气的使用，延长碳氧反应时间。
2.造泡沫渣技术人工吹氧生成泡沫渣，劳动强度大，效果不显著。
采用碳氧枪向荣吃吹氧和喷吹碳粉，易在渣层中生成泡沫渣。
通过控制炉渣碱度、氧化性、流动性等冶金条件以符合工艺要求，在炉渣碱度2.0~2.5，渣中氧化铁含量15%~20%时，生成泡沫渣的效果最好。
熔池吹氧产生一氧化碳，使电炉渣发泡，实现埋弧操作，电弧热通过炉渣高效率传入钢液，超高功率变压器采用长弧高功率进行操作，实现高电压低电流，进一步提高电弧的传热效率。
3. 超高功率供电技术电弧炉炼钢采用超高功率冶炼，提高熔池能量输入密度，加速炉料熔化，大幅度缩短冶炼时间，从而使电弧炉的热效率提高，单位电耗显著下降。
超高功率电弧炉具有独特的供电制度，在整个冶炼过程中采用高功率供电，熔化期采用高电压、长电弧快速化料，熔化末期采用埋弧泡沫渣操作，促使熔池升温和搅拌，保证熔体成分和温度的均匀化，同时减轻炉衬的热负荷，达到提高电弧炉炼钢生产率，降低电耗的目的。
4. 余热利用技术降低电弧炉炼钢总能耗的根本措施在于减少能量总需求，其中最主要的是废气的余热再利用。
（1）化学余热再利用——二次燃烧二次燃烧技术是通过二次燃烧装置喷射适量的辅助氧气来燃烧CO 和操作中产生的其他气体，放出大量的热量预热周围的废钢并返回熔池内部，从而缩短冶炼时间，取得节能降耗的效果。
二次燃烧技术主要包括三项技术：水冷氧枪、氧气流量控制和气体分析系统。
浮法玻璃大功率电熔化工艺的应用分析赵会杰1王长军2孙飞虎3
浮法玻璃大功率电熔化工艺的应用分析赵会杰1 王长军 2 孙飞虎3发布时间：2023-07-04T04:29:37.315Z 来源：《科技新时代》2023年8期作者：赵会杰1 王长军 2 孙飞虎3[导读] 文章分析大型浮法玻璃溶窑大功率复合熔化技术的使用可行性，主要论述浮法玻璃电熔化工艺上存在的问题，论述该工艺在当前的使用。
当前浮法玻璃复合熔化技术并没有普及，仅仅有少部分在生产线使用，技术突破对行业发展十分重要。
河北视窗玻璃有限公司河北省廊坊市 065000摘要：文章分析大型浮法玻璃溶窑大功率复合熔化技术的使用可行性，主要论述浮法玻璃电熔化工艺上存在的问题，论述该工艺在当前的使用。
当前浮法玻璃复合熔化技术并没有普及，仅仅有少部分在生产线使用，技术突破对行业发展十分重要。
关键词：浮法玻璃；电熔化；技术；行业；效益近现代社会发展不断变革，国家发改委与工信部、生态环境部门联合发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》，对玻璃行业的节能降碳改造升级提出相关意见，指出行业发展速度快，为顺应时代发展的潮流，要进一步提升玻璃行业的生产效率，保障行业的节能效果，增强绿色低碳节能。
玻璃熔制是在高温状态下进行的，反应比较复杂，因此技术研发也存在诸多难度。
1.浮法玻璃大功率电熔化工艺发展现状1.1 生产现状在玻璃生产制造中，大功率电熔化技术就是指将电能转化成为热能融化玻璃的技术，技术的关键就是电熔能力在总熔能力的占比，如果占比超过50%，则可以称为是电主熔技术，相反如低于50%，则是助熔技术。
国外的浮法玻璃复合熔化技术已经成熟，但是国内的总熔化能力只有10%。
在浮法玻璃电熔化应用中，某集团曾经在熔化量700t/d溶窑中安装助熔系统，安装为6750KW，该系统的最大能力仅占总熔化能力只有25%，这是该领域内所记录的浮法玻璃溶窑复合熔化技术中的最大电熔功率。
现阶段玻璃纤维行业内，溶窑可采用的复合熔化技术能力达到400t/d，电熔能力方面，国外技术可占熔化能力的45%，国内技术为25%。
电炉氧枪及供氧技巧常识[优质文档]
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电炉氧枪及供氧技术知识2007-11-28 16:131．电炉用氧的重要性有哪些?化学反应热在电炉能量输入中占了相当大的比例，达到20％—30％；特别是电炉使用铁水后，化学热的比例达到40％—50％，这是现代电弧炉炼钢工艺的一个特点；用氧技术是现代高新技术的集中体现，供电与供氧的结合是电炉提高生产节奏及节能降耗的重要手段。
2．在吹氧条件下，熔池中各元素氧化1k8时所产生的理论热值是多少?在吹氧条件下，熔池中各元素被氧化1kg时所产生的理论热值见下表：①假设每kw·h的电价为1。
3．什么是电炉炉门枪机械装置?电炉炼钢吹氧是强化电炉冶炼的重要手段之一。
利用钢管插入熔池吹氧是最常使用的方法。
为了充分利用炉内化学能，近年来吨钢用氧量逐渐增加；同时，考虑到人工吹氧的劳动条件差、不安全、吹氧效率不稳定等因素，开发出电炉炉门枪机械装置。
如德国BSE公司研制的自耗式氧枪装置及德国Fuchs、美国Berry、美国燃烧公司等开发的水冷式氧枪装置。
由于自耗式氧枪消耗大量吹氧管，新建的电炉已较少安装。
炉门枪装置的作用是吹氧助熔和精炼及向熔池吹碳粉造泡沫渣。
综合电炉炉门枪的使用效果为：提高吹氧效率，缩短冶炼时间5—15min；节省吹氧管80％～90％，吨钢降低成本15—30元；改善了工人的劳动条件，代替人工吹氧90％。
4．电炉炉门枪装置有哪些组成部分?炉门枪由炉门水冷氧枪和炉门枪组成；机械系统由大臂回转、枪体回转、枪体摆动及升降系统组成；炉门枪装置上配置的氧枪，在熔化期可助熔，氧化期可脱碳精炼。
炉门枪装置配置碳枪，主要用于造泡沫渣。
5．什么是自耗式电炉炉门碳氧枪?目前电炉炉门枪基本采用水冷设计。
由于水冷氧枪也存在某些缺点，巴登钢铁公司研究应用了自耗式炉门枪，具有喷吹石灰及喷吹炭粉造泡沫渣的功能。
与水冷氧枪相比，它的优点是操作安全系数大，喷吹角度大，可直接切割废钢。
缺点是吹氧管成本高，不能连续吹氧。
6．什么是氧燃助熔技术?随着国内外电炉炼钢向大型化、超高功率方向发展，大型电炉、超高功率电炉厂家为提高生产效率、降低电耗，研究了多种冶炼方式，并采用了不同的强化冶炼工艺技术和装备。
电弧炉炼钢用氧工艺技术的进展
炼 钢 St eel ma ki n g
Ap r . Vol. 24
2 0N0 8o . 2 · 59 ·
电弧炉炼钢用氧工艺技术的进展
王振宙 ,朱 荣
(北京科技大学 冶金与生态工程学院 ,北京 100083 )
摘 要 : 如何高效率向电弧炉输送氧气 ,加速熔化废钢 ,是目前电弧炉提高冶炼节奏的主要问题之一 。 文中对国内外氧枪在电弧炉的应用研究现状进行了系统的总结 。在介绍各类氧枪应用效果的基础上 , 比较了各类氧枪的特点 ,并对其在电弧炉炼钢的应用前景进行了展望 。 关键词 : 电弧炉 ;氧枪 ;节能 中图分类号 : TF741 文献标识码 : A 文章编号 : 100221043 (2008) 0220059204
Cojet [4 ]
100
51
236. 20 0. 740 42. 20
29
15 5. 0 ～20 ～10 . 0
PyreJ et [5 ] 68
44 177. 00 0. 670 56. 00 30
15
5. 0 ～10. 0
KTinjectio n system[6 ] 60
45
275. 00 1. 200 35. 00
system[6 ]
3
氧枪 ,碳粉枪 氧气 150 交流 无
J etBox[7 ]
3
氧枪 ,碳粉枪 天然气 ,氧气 70 交流 —
U S TB[8 ]
4
氧枪 ,碳粉枪 氧气 100 交流 无
技术 名称
设计年 冶炼 每吨钢 每吨钢 每吨钢 最高 留钢 碳粉
产钢水 周期/ 电耗/ 电极消 氧气消 日产 量/ 消耗/ 量/ 万 t min (kW·h) 耗/ kg 耗/ m3 炉数 t (kg·t - 1 )
玻璃熔窑全氧燃烧技术的应用与发展
目前 国外 全 氧 燃 烧 技 术 主 要 集 中 用 于 中小 型 马 蹄 焰 窑 和 横 火 焰 窑 ，并 开 始 向大 型 横 火 焰 窑 发 展 推
广应用 。
在 玻 璃 熔 窑 上 试 用 天 然 气 —— 氧 气 燃 烧 技 术 ，从 而
燃 料 燃 烧 而 获 得 ， 燃 料 所 需 氧 气 则 由空 气 提 供 。 而 在 助 燃 空 气 中 ，氧 气 含 量 约 为 ２ ，而 余 下 占空 气 ７ １ ９ 的 氮 气 被 加 热 后 排 入 大 气 造 成 大 量 热 损 失 ，另 外
氮 气 在 高 温 下 与 氧 气 反 应 生 成 氧 化 氮 气 体 排 入 大 气
以上 的 氮 烟 气 流 通 过 蓄 热 室 、 囱 、 道 等 设 备 ， 烟 烟 不 仅 会 携 带 更 多 的粉 尘 ，而 且 减 少 这 些 设 备 的使 用 寿
命。
３１
维普资讯
全 国性 建材 科 技期 刊 一
《 璃》 玻
２０ ０ ２年 第 ５期 总 第 ｌ ４期 ６
火焰 熔 窑 上 推 广 应 用 全 氧 燃 烧 及 纯 氧 助 熔 技 术 ，现 已取 得 了 良好 的效 果 。
２ 全 氧 燃 烧 技 术
２ １ 全 氧 燃 烧 机 理 ．
众 所 周 知 ，燃 料 燃 烧 必 须 有 氧 气 参 与 ，玻 璃 熔
窑 的 原 料 熔 化 过 程 中 需 要 的 大 量 热 量 ， 大 多 是 通 过
已 在 轻 工 日用 马 蹄 焰 窑 和 建 材 行 业 中 的 浮 法 玻 璃 横
１９ ９ ８年 ７月 在 美 国 旧 金 山 召 开 的 第 １ ８届 国 际 玻 璃 会 议 上 把 全 氧燃 烧 技 术 列 为 大 会 重 点 讨论 专 题 之 一 ，并 把 全 氧燃 烧 技 术 誉 为 玻 璃 熔 化 技 术 的 第 二 次 革 命 。此 外 美 国 能 源 协 会 评 估 全 氧燃 烧 项 目时 指 出 ，环 境 和经 济两 个 方 面 因 素 推 动 了全 氧 燃烧 的 发 展 ，玻 璃 熔 窑 采 用 全 氧 燃 烧 是 大 势 所 趋 。 到２ ０世 纪 末 ，全 球 玻 璃 总 产 量 已上 升 到 １亿 吨 左 右 。 中 ， 洲 地 区所 占 比例 较 大 ， 为 ３ ； 其 欧 约 ３ 亚 洲 —— 太 平 洋 地 区约 占３ ； 美 和 南 美 洲共 占３ ２ 北 １ ； 界 其 它 地 区 占４ 。当今 ， 美 国 家 的 玻 璃 企 世 欧 业 和 世 界 上 大 多数 地 区 的 玻 璃 工 厂 都 面 临 着 对 废 气 排 放 标 准 越 来 越 严 格 的 实 际 问 题 ，尤 其 是 西 欧 和 北
电弧炉炼钢工艺技术的新发展
8电弧炉炼钢工艺技术的新发展8.1废钢处理技术的新发展废钢是电弧炉炼钢的主要金属料，其它还包括生铁、海绵铁和铁水。
电弧炉冶炼金属料的使用分冷装和热装，冷装指废钢、生铁、海绵铁。
热装指铁水。
废钢是电弧炉炼钢的基础。
没有好的废钢及现代的管理，要想炼出优质的、成本较低的钢是不可能的。
国内外先进的炼钢厂无一不是特别注重废钢的优化与管理。
其中，废钢处理技术相当关键。
一些先进国家都有专门的废钢处理厂，形成废钢处理社会化。
并且各种废钢处理技术也在不断发展。
以下介绍几种废钢处理技术。
8.1.1分选技术所谓废钢分选，其目的就是将废钢和废铁分开，再根据废钢和废铁的化学成分、几何尺寸和来源进行挑选。
要把不合乎生产要求的废钢铁单独挑出来，再次进行加工，超重废钢和长尺废钢要进行氧气切割，铸铁大件需要落锤破碎；渣钢要尽量去除残渣；汤道要去除粘附的耐火材砖。
还要挑选出有色金属；清除混在废钢铁中的砖、瓦、砂石、水泥、油污、废旧塑料、橡胶制品等非金属物；剔除枪支、弹药、含毒物品及密闭容器。
对于专用（返回）废钢：如高合金钢、含钼钢等，要单独存放，避免因混用造成浪费和污染。
8.1.1.1人工分选技术长期以来，对于废钢的主要处理方法是人工分选，这也是最简单和最实用的办法。
传统的是人工分选废钢铁鉴别方法是经验鉴别，主要是通过废钢铁的来源、和外观等特性来分析其种类。
随着科学技术进步，人工分选废钢的手段也在不断丰富。
现在主要有：经验鉴别，火花鉴别、磁性鉴别、光谱或化学分析鉴别等方法。
8.1.1.2物理化学法分选技术为了去除混杂在废钢铁中的有色金属和其他非金属杂质，提高废钢铁的质量，需要采用各种物理化学方法对废钢进行分选。
脱除废钢铁中杂质适用的分选技术见图8.1。
以下简要介绍几种具体的分选方法：1）破碎法用破碎的方法先将原始废钢铁（带有有色金属、非金属杂物、油漆、氧化铁皮等）碎化成各自的分离物，然后，经过除尘装置将密度不大的杂物吸走，也可用高压气流把它吹掉与废钢铁分开，通过带有磁的辊子转动，将黑色金属带走而留下有色金属的磁选法，将有色金属分开。
日本炼钢技术十年进步概况
日本炼钢技术十年进步概况一、日本近十年钢产量及主要指标的变化从1994年到2003年的10年是钢产量波动较大的时期。
由于泡沫经济的破灭，钢产量由1995年的1．016亿t跌到1998年的9355万t的低谷，后又转为上升，进入21世纪后连续4年超过1亿t。
特别是近年由于高炉大钢的合并和东亚经济快速发展带动钢铁需求兴旺，2004年又超过1．1亿t大关而直追1973年1．1932亿t的历史最高纪录。
其中，电炉钢年产量亦由期初的2842万t上升到3425万t，特殊钢比例基本保持在18．4％～20％的水平。
而铁水预处理比则由44．9％猛升到67．6％。
至于二次精炼比，电炉钢由85％上升到95％，转炉钢由80％上升到86％。
连铸比则由96．9％上升到98．6％，其中特殊钢连铸比由87．2％上升到93．5％，而普碳钢则保持在99．8％的极限状态。
二、十年间有代表性的技术开发成果1．铁水预处理工艺的重组为取代过去在铁水罐车和铁水包内进行的预处理，各厂开发成功各种用转炉的预处理法（H炉法、SRP法、NRP法、MuRc法、LD－ORP 法），大幅提高了脱磷效率，减少了对外排渣。
个别工厂已实现全部铁水预处理。
2．环境友好型精炼工艺由于环保意识的提高，十分重视减少钢渣外排技术的开发，使钢渣外排总量达原来的1／2，突出的如彻底脱硅的零排渣工艺。
还开发成功含碳渣用于烧结矿和铁水脱硫，钢渣制砼用于护岸材，用含铁粉尘制球团矿等再生利用技术。
有的厂已作到了炼钢固体废物为零。
3．电磁力应用技术的革新从初期的电磁搅拌和局部作用的电磁制动发展到后期的可适应钢水的加减速而切换的电磁设备、在铸坯宽度方向均匀磁场的静磁场制动以及结晶器内钢水流动的模拟计算软件。
4．高质量技术不断进行提高产品质量的技术开发，坚持了洁净钢技术开发。
在硬件方面，二次精炼中增加燃烧器后使RH多功能化，开发成功连铸坯防止裂纹缺陷的技术。
在软件方面亦开发成功预测产品质量的技术，使轴承钢中的含氧量由1994年的5ppm降到2001年的4．7ppm，最好时达3ppm左右。
膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究_沈光林
膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究沈光林(中国科学院大连化学物理研究所,大连 116023)刘 丁建林(江苏石油勘探局石油工程技术研究院,扬州 225261)李玉林(江苏省阜宁富氧节能环保工程有限公司,盐城 224400)摘 要 膜法富氧局部增氧助燃技术及装置已十分成熟,可用于各种窑炉,如锅炉、加热炉和窑等.如用于玻璃窑炉时,不但平均节约燃料11.8%,增产10.2%,而且玻璃质量提高,窑炉寿命延长,烟尘排放达标等,一般3～11个月就能收回全部投资,故具有显著的社会效益和经济效益.关键词 膜法富氧 局部增氧 助燃 窑炉 节能 环保分类号 TQ028 TK17 TK12 X51 膜法富氧技术,系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同,在压力差驱动下,将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术.和深冷法、PSA 法相比,膜法具有设备简单、操作方便和安全、起动快、规模可小可中、不污染环境、投资少、节能效果显著、用途广等.近年来已引起国内外的关注,是一项热门的重要科研及开发项目[1～5].它在制备富氧方面的应用正在迅速增长,并正在取代其他高成本且操作不方便的分离技术[2].工业发达国家称之为“资源的创造性技术”[3].据文献[4]报道:1982年世界气体分离膜销售量为三百万美元,而1992年猛增到一亿零五百万美元,平均年增长率为42.7%.中科院大连化物所自1986年起就开始了卷式富氧膜、组件、装置及其应用和开发的研究,并成功研制了“LTV -PS 富氧膜,用直径100mm ×1000mm 卷式组件及装置Ⅰ型”,1990年成功地用于玻璃窑炉助燃技术,被确认为国家“八五”新技术重点推广项目,膜法富氧助燃装置还被评为1991年度国家级新产品,并多次获国际博览会和展览会金奖等.富氧助燃,一般分为整体富氧和局部富氧两种,前者系指全用富氧来燃烧,所需投资非常大,后者则用约占所需普通空气量的1%～3%的富氧来助燃,故投资要少得多.局部增氧助燃技术包括“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术,正如同怎样加钢于刀刃上一样.膜法富氧局部增氧助燃技术是膜法富氧技术和局部增氧助燃技术等的有机结合.本文首先介绍膜法富氧局部增氧助燃技术用于燃油、燃煤及燃气锅炉上的一般工艺流程,然后研究其节能和根治污染的机理,最后介绍膜法富氧局部增氧助燃技术在国内外的应用进展.1 工艺流程对于大多数助燃系统,一般推荐使用负压操作 收稿日期:1997-11-10第一作者:男,39岁,硕士,副研究员,课题组长第18卷 第2期膜 科 学 与 技 术V o1.18 No .21998年4月M EM BRAN E SCI EN CE AN D T ECHNO LOG Y Apr .1998流程,由于能耗较低,前处理简单,操作方便和安全,仅机/泵需日常维护,总投资较少等优点,有关流程示意图如图1.经过多年的应用和不断完善,该流程已日趋成熟,并且获得了发明专利.空气→过滤器→通风机→膜装量真空系统富氧空气脱湿系统→稳压系统→增压机→预热系统→喷嘴→窑炉图1 助燃系统流程示意图其中,过滤器:根据通风机量选取,有关指标为:可除去>10μm 的灰尘,阻力<0.980665kPa ;通风机:全压为2～9kPa ,风量约为富氧空气量的7～15倍;膜装置:由空气均配箱、卷式膜组件、真空均分器和外壳等组成;真空系统:包括真空泵和汽水分离器、调节阀、真空表等.真空泵要求在-66～76kPa 范围内有较大的抽气速率;脱湿系统:由L 型多孔气体混合器、水位调节显示器、除雾罩、进水脱湿箱和水位自动控制报警器等组成;稳压系统:由稳压罐、百叶挡板和放水阀等组成;增压机:风量比富氧量稍微大一些(一般不超过10%为宜),风压根据炉子和管路要求,一般在0.981～1.96kPa 之间;预热系统:要求阻力<0.490kPa ,富氧空气预热后温度应大于80℃;富氧喷嘴:与窑炉和燃料种类等匹配;脱湿系统、稳压系统、预热系统和富氧喷嘴根据炉型设计定做.2 膜法富氧局部增氧助燃技术用于节能和根治污染的机理[5～15]2.1 提高火焰温度因氮气量减少,空气量及烟气量均显著减少,故火焰温度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高.但富氧浓度不宜过高,国内外研究均表明[6～7],富氧浓度在28%左右时为最佳,而这也正是膜法富氧的最佳浓度范围,因为氧浓度较高时,火焰温度增加较少,而制氧投资等费用猛增.2.2 加快燃烧速度,促进燃烧完全,从而根治污染燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大,如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍,天然气则高达10.7倍左右,故用富氧助燃,不仅能提高燃烧强度,加快燃烧速度,获得较好的热传导,而且由于温度提高了,将有利于燃烧反应完全,从而从根本上消除污染.2.3 降低燃料的燃点温度燃料的燃点温度不是常数,如CO 在空气中为609℃,在纯氧中仅388℃,所以用富氧助燃能提高火焰强度、增加释放热量等.2.4 减少燃烧后的排气量用普通空气助燃,约4/5的氮气不但不参与助燃,还要带走大量的热量.如用富氧助燃,氮气量要减少,故燃烧后的排气量亦减少,从而能提高燃烧效率等.2.5 增加热量利用率富氧助燃,对热量的利用率会有所提高,如用普通空气助燃,当加热温度为1300℃时,其可利用的热量为42%,而用26%(体积分数,以下同)的富氧空气助燃时可利用热量为56%,增加33%,而且富氧浓度越大,加热温度越高,所增加的比例就越明显,因此节能效果就越好.2.6 降低空气过剩系数用富氧代替空气助燃,可适当降低空气的过剩系数,这样,燃料消耗就相应减少,从而节约能源.日本节能中心技术部长小西二郎在工业窑炉节能措施中,着重于降低空气过剩系数的研究.如他在一台热处理炉中经多次试验,将空气过剩系数从1.7降到1.2,平均节能达13.3%.3 膜法富氧用于助燃进展[1～15]膜法富氧用于助燃,对所有燃料(包括气体、液体和固体)和绝大多数工业窑炉如锅炉、加热炉等均实用.既能提高劣质燃料的应用范围,又能充分发挥优质燃料的性能,如用26.7%的富氧空气燃烧褐煤或用21.8%的富氧空气燃烧无烟煤所得到的理论燃烧温度T 与用普通空气燃烧重油得到的T 相当,说明用富氧烧煤可代替用空气烧油,这在我国煤多油少的情况下特别具有重要意义.下面分别介绍国内外膜法富氧用于助燃的进展.3.1 国外膜法富氧助燃进展早在80年代初,许多发达国家都投入了大量人力物力来研究膜法富氧技术,特别是日本,其通产省就资助组织了旭硝子等七家公司和研究所参加的第2期 沈光林等:膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究·51 ·“膜法富氧燃烧技术研究组”.由于能源紧张,日本先后有近20家公司推出膜法富氧装置.该国曾在以气、油、煤为燃料的不同场合进行了富氧应用试验,得出如下结论:用23%的富氧助燃可节能10%～25%;用25%的富氧助燃可节能20%～40%;用27%的富氧助燃则节能高达30%～50%等.联邦德国在一座马蹄型蓄炉上用27%的富氧试验,使熔化率增加56.2%,能耗则下降20%,而熔化温度提高了100℃.瑞典、英国、德国在滚轧和铝熔炉装置上采用膜法富氧浓度25%～27%,节约燃料12%～28%,而原设备生产率提高17%～39%,美国WOLVERINE铜冶炼厂,采用29%的膜法富氧可节约燃料大于30%.文献[9～10]均报道:用30%的富氧助燃时可节约大约40%的天然气.此外前苏联、英国、法国、捷克等国均有膜法富氧用于助燃的报道.值得一提的是国外绝大部分用的是整体增氧来助燃,即所需空气全用富氧空气来代替,投资非常大,故国外还没有推广应用.还需说明的是国外已出现“全氧”,即用100%的纯氧来助燃,目的是消除氮氧化物.国内也有人想用“全氧”,但我们认为除非特殊领域非用不可一般锅炉使用很不现实.下面以10t燃煤锅炉为例来说明,如用我们的高新技术,仅需配富氧约140Nm3/h(标方/时),配电约13kW,占地约5m2,总投资才十五六万元,一般8至9个月就能收回全部投资.若用“全氧”来替代,需2500Nm3/h,配电约1700kW,占地约300m2,投资至少一千多万元.除非是特殊工艺需要,否则是决不能使用的.3.2 国内膜法富氧助燃进展早在1989年我国科学家就创造性地开发出“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等高新技术即局部增氧助燃技术.使用富氧量仅为所需空气量的1%～3%,而原来鼓风量和引风量均要下降20%～50%,这里包括机泵的选择和匹配,膜装置的优化组合,循环水的自动调节、控制和报警,常压富氧空气的除湿,富氧系统的稳压和增压,预热器和富氧喷嘴的设计、加工、安装和调试等关键技术,哪个环节出问题都会影响综合效果.经过8年多的不断完善,有关技术和系统等均已十分成熟,目前已推广20余家,包括燃油、燃煤和燃气窑炉,社会效益和经济效益十分显著.平均节约燃料11.8%,增产10.2%,产品质量均有提高,窑炉寿命也相应延长.由于燃料充分燃烧,显著改善环境状况,不少单位用富氧前曾因冒黑烟受到过环保部门的黄牌警告或罚款.用富氧后烟气排放全部低于国家环保标准,一般半年左右就能收回全部投资.表1是膜法富氧局部增氧助燃装置在北京玻璃六厂一号池炉运行五个月后的测试结果.表1 北京玻璃六厂一号炉试验结果测试项目有富氧助燃无富氧助燃差 值燃油耗量/kg·t-1130.13152.87-22.74熔化池火、空间温度/℃1660 1560 +100 烟气排气温度/℃320393-73全炉效率/%46.5538.65+7.95热损失/kJ·h-137490184858556-1109538玻璃熔化率/t·m-2·d-12.11.80.3玻璃质量等级B-C烟气排放标准低于国家排放标准冒黑烟增产率/%16.67节能率/%15对于工业锅炉,亦可使用膜法富氧局部增氧助燃技术,1997年10月13日在江苏油田的4t燃油锅炉上成功地进行了富氧节能试验,仅用40Nm3/h 的富氧空气.由江苏油田节能监测站监测,平均吨蒸汽节油为16.64%,通富氧后炉膛温度提高了约50℃,全炉热效率提高8.3个百分点,而且烟囱基本不冒黑烟.我们还分别在4t燃煤锅炉和30吨燃油锅炉上试验.前者是济南传染病医院的4t链条炉,仅用富氧量60Nm3/h,当时上富氧主要是解决排烟污染,用户根据我们提供的流程自行安装和调试,平均节煤在15%以上,烟气排放达标.后者是大连油脂化学厂,配富氧量约为300Nm3/h,设备于1996年1月末安装完毕,因当时没装重油流量计,仅做了初步试验.通富氧后烟囱黑烟立即消失,风机风门关闭1/3,蒸汽流量从28t/h增加到31t/h,而油压从2.1MPa降到1.9M Pa.本想春节后进行验收,后因市政府要求该厂动迁而搁浅.据文献[16]介绍,全国年产原油约140M t,每吨原油的总耗能约600MJ,其中1/3能耗用于原油蒸馏的加热炉,故全国每年仅炼油一项耗能相当于8Mt重油,若用我们的膜法富氧燃烧节能装置及技术来助燃,每年不仅能节约数亿元的燃料,而且能消除污染和延长炉龄等. ·52 ·膜 科 学 与 技 术 第18卷目前我国的富氧燃烧节能装置及技术均已十分成熟,并均受专利保护,在应用方面亦取得不少进展,相信不久的将来膜法富氧燃烧节能技术及装置在各种燃油、燃煤和燃气锅炉、加热炉及窑炉等的应用方面将取得更大的经济效益和社会效益.参考文献1 王学松.膜分离技术及其应用.北京:科学出版社,1994.68～982 Weber W F ,Bowman W .M embranes replacing other sepa -ration technologies Chem Eng Prog ,1986,82(11):23～283 孙本惠.应用膜技术的经济效益.化工新型材料,1994,22(10):1～64 朱长乐,朱长铨,刘茉娥.化学工程手册:第18篇.薄膜过程.北京:化学工业出版社,1987.7～855 沈光林,李新培,赵宝泉.膜法富氧用于助燃的理论研究.膜科学与技术,1994,14(3):47～536 卫德沛.膜法富氧燃烧节能技术———在玻璃熔炉上的应用.中国日用玻璃协会,1993.87 毛月波,祝明星,刘益芳,等.富氧在有色冶炼中的应用.北京:冶金工业出版社,1988.4～3298 Sulpizio T E .O xy gen 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Sciences ,Dalian 116023)Liu S u ,Ding Jianlin(Institute of Petroleum Engineering ,Jiangsu Petroleum Exploratio n Bureau ,Jiangsu Yangzhou 225261)Li Y ulin(Jiangsu Funing Rich Ox ygen Consevation of Energy &Environmental Protection Corp .,Yancheng 224400)A bstract Technology for membrane oxygen enrichment and local increasing -oxygen suppo rting -combustion has very matured and can been used various furnaces e .g .boilers ,kilns ,heating furnaces .For example ,w hen it is used for glass melting furnace ,it can not only reduce fuel consumption by 11.8%,increase the output of products by 10.2%,but also improve the quality of products ,prolong furnace life ,reduce atmospheric contaimination fo r environmental pro tection ,the all capital outlays are recouped usually in 3～11months ,and social and economical benefits are bo th notable .Key words membrane oxy gen -enriched air local increasing -oxygen suppo rting combustion furances en -ergy -saving environmental protection第2期 沈光林等:膜法富氧局部增氧助燃技术及其在各种锅炉和窑炉中的应用研究·53 ·。
加热炉富氧燃烧技术推广方案(一)
加热炉富氧燃烧技术推广方案一、实施背景随着科技的不断发展，加热炉富氧燃烧技术的推广应用已经成为了促进工业窑炉节能减排的重要措施之一。
加热炉富氧燃烧技术是指通过提高助燃空气中氧气的含量，以实现提高燃烧效率、减少污染排放和能源消耗的技术。
该技术的应用对于提高加热炉的热效率和生产效率，降低能源消耗和减少环境污染具有重要意义。
二、工作原理加热炉富氧燃烧技术的工作原理是在传统燃烧的基础上，通过增加富氧空气的供应量，使燃料在高温、缺氧的条件下进行不完全燃烧，生成一氧化碳、氢气等可燃气体。
这些可燃气体在高温下与氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳和水蒸气等产物，同时放出大量热量。
由于富氧空气中氧气含量较高，因此可以减少传统燃烧中空气的供应量，从而降低排烟损失，提高热效率。
三、实施计划步骤1. 对加热炉进行富氧燃烧改造，包括对燃烧器、供风系统等进行改造，以适应富氧燃烧的要求；2. 对加热炉的控制系统进行改造，使其能够自动调节富氧空气的供应量；3. 对加热炉的燃烧效果进行测试和评估，并进行优化调整；4. 对加热炉的能耗、排放等进行监测和统计，以评估富氧燃烧技术的效果；5. 对加热炉的操作人员进行培训和技术指导，以保证富氧燃烧技术的顺利实施。
四、适用范围加热炉富氧燃烧技术适用于各种工业窑炉，如陶瓷、玻璃、钢铁、有色金属等行业的加热炉。
在这些行业中，加热炉是生产过程中必不可少的设备之一，而富氧燃烧技术可以提高加热炉的热效率和生产效率，降低能源消耗和减少环境污染。
五、创新要点1. 采用新型燃烧器，使燃料在高温、缺氧的条件下进行不完全燃烧，生成可燃气体；2. 通过增加富氧空气的供应量，减少传统燃烧中空气的供应量，从而提高热效率；3. 利用高温可燃气体与氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳和水蒸气等产物，同时放出大量热量；4. 自动调节富氧空气的供应量，以达到最佳的燃烧效果；5. 通过监测和统计数据，对加热炉的能耗、排放等进行监测和优化调整。
电炉炉门碳氧枪及炉壁氧枪装置
电炉炉门碳氧枪及炉壁氧枪装置北京科大三泰科技发展有限公司2003-11-91 概述电炉炼钢吹氧是强化电炉冶炼的重要手段之一。
利用钢管插入熔池吹氧是目前最常使用的方法。
为了充分利用炉内化学能,近年来吨钢用氧量逐渐增加，同时,考虑到人工吹氧的劳动条件差、不安全,吹氧效率不稳定等因素,开发出电炉炉门枪机械及炉壁氧枪装置。
炉门枪装置的作用是吹氧助熔和精炼及向熔池吹炭粉造泡沫渣。
而炉壁氧枪是消除炉内冷区,强化熔化,极大限度地缩短冶炼时间。
综合电炉氧枪的使用效果为,提高吹氧效率,缩短冶炼时间15-35min，节省吹氧管80-90%,电耗降低30-50度/吨钢,耐火材料消耗降低10-20元/吨钢,3 电极消耗降低0.5-1.5kg/吨钢,增加产量30-40%,节约氧气4-6Nm/吨钢,吨钢降低成本50-150元，改善了工人的劳动条件,代替人工吹氧90%。
2 炉门枪设备介绍多数国外进口的碳氧枪一般采用组合枪,优点是水冷是一套管路,但故障率相对较高。
美国燃烧公司的碳氧枪装置采用二支喷枪,一支吹氧一支喷碳粉。
我们认为,采用二支枪优点是,使用成本低及作业率相对较高。
在我们的设计方案中采用两只枪。
炉门枪系统由七部分组成,1、碳氧枪机械手氧枪的操作由碳氧枪机械手完成,转动由液压缸、活塞杆通过拉杆、曲柄转o座转动,实现喷枪绕因定在大臂上的立柱旋转,旋转角度为0,92,转动时间可调,调整时间为8,15秒。
o大臂的回转由液压缸完成,其原理同喷枪的旋转,旋转角度为0,92,转动时间调整范围为8,15秒。
2、碳氧枪枪体枪体本身由一支氧枪和一只碳枪组成,程度根据现场情况而定。
3、液压站由于喷枪摆动升降由液压缸推动摆动座,使它绕支点摆动,从而使固定在摆动座上的喷枪实现摆动,通过摆动实现喷枪的喷头可以上下调整,调整范围根据用户要求而定。
液压站工作压力4Mpa。
4、氧气阀门站5、喷粉站喷粉站由喷粉罐和储粉仓组成,大小根据现场情况而定。
6、电控系统电控系统由PLC组成的电控柜,有一操作台,可以自控,也可以手控。
工业炉窑富氧燃烧技术的应用实践
工业炉窑富氧燃烧技术的应用实践目前在我国工业炉窑生产领域，仍然存在著大量高能耗，高污染的技术操作手段，对资源的浪费和环境的污染造成巨大影响。
为了有效缓解传统炉窑烧制技术对于环境和能源带来的危害，推广新型节能环保的炉窑烧制技术势在必行，其中富氧燃烧技术的应用尤为广泛，具有十分光明的发展前景。
文章将对富氧技术进行系统阐述，以扩大其在炉窑生产中的使用范围，进一步提高其使用效能。
标签：制氧技术；推广应用；系统改造1 富氧燃烧技术作用机理及节能途径分析传统的炉窑生产技术多使用煤炭作为燃料来源，其能源消耗量大，在有限的氧气浓度中难以燃烧充分，造成了能源的极大浪费，生产性价比较低。
为了提高工业炉窑生产效率，富氧燃烧技术的开发和推广无疑为解决能源浪费问题提供了可能性，富氧燃烧技术具有节能和环保的效果，大幅度缩短了炉窑生产的时间，保证炉窑制品的质量，更为重要的是，该项技术通过提高空气中氧气的含量从而降低了能耗，提高了能源的利用率。
该技术的节能途径主要体现在如下几方面：其一，氧气浓度含量高。
该种燃烧技术使用氧气替代了传统空气作为燃烧媒介，能够加快燃烧速度，并实现燃料的充分利用；其二，富氧燃烧技术能够保持窑内温度在产品加工时间段内稳定在一定状态，持续进行产品的加工操作，提高产品的性能，同时延长炉窑的使用寿命；其三，该项技术能够使燃料彻底的燃烧，降低了烟雾的排放量和浓度，而且还能够将燃烧过程中形成的有害气体循环利用，明显降低对周围环境的污染。
2 我国炉窑生产技术发展以及应用趋势分析富氧燃烧技术是工业生产中较为重要的节能技术之一，广泛应用于能源消耗量大的工业行业，如锅炉燃烧，炉窑生产，冶炼工业等领域。
在全球面临能源危机的今天，各国都在致力于开发新型节能生产技术，对于我国这样一个工业生产大国来讲，能源短缺问题直接制约着我国工业生产的发展，提高能源利用率，使用节能生产设备是保证工业生产正常运转的重中之重。
我国炉窑生产行业能源消耗量极其可观，目前在该行业中主要存在能源燃烧效率低下，温度控制不当，环境污染严重等问题，为此，工业生产领域加大了科研力度，不断开发出新型的节能燃烧技术。
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莱钢特钢50t电炉用氧技术的实践朱荣仇永全刘艳敏徐锡坤王勤朴刘茂文北京科技大学，北京100083 莱芜钢铁公司特钢厂，来芜271100摘要在莱钢特钢50t电炉上采用炉门水冷碳氧枪装置、油氧助熔/二次燃烧两用喷嘴及EBT氧枪技术，提高了电炉的用氧水平，降低电炉电耗130kwh/t,全程冶炼时间缩短到65min，冶炼成本下降100元/t。
该综合用氧技术对国内30-60t电炉的改造具有指导意义。
关键词电炉炼钢，氧枪，氧燃助熔分类号TF741.99Application of Using Oxygen in the 50 Ton EAF of Lai Wu Special Steel Zhu Rong Qiu Yongquan Liu Yanmin Xu Xikun Wang Qinpu Liu MouwenUniversity Science and Technology Beijing Special Steel Factory, Lai Wu Iorn and Steel Company Abstract The technologies of the slag door carbon-oxygen lance and the dual burner for oil-oxygen intensifying melting and post combustion of CO and the EBT oxygen lance have been adopted on the EFA in Lai Wu Special Steel Mill. So the using-oxygen level has been raised and the power consumption has been reduced about 130kwh/t and tap-to-tap time is reduced to 65 min. The cost is reduced by 100 yuan/t. The application can provided useful references for rebuilding the 30～60 ton EAF in China.Keywords EAF steelmaking , Oxygen lance ,Fuel-oxygen intensifying melting ,1 前言提高电炉吨钢用氧量，是近年加快电炉冶炼节奏最有效的手段之一。
如何高效地将氧气喷入炉内，达到缩短冶炼时间及节能降耗目的，是目前电炉生产中迫切需要解决的技术问题。
莱芜钢铁公司特钢厂95年从国外购入二手50吨UHP-EAF-EBT-AC电炉，电炉变压器为36MVA，实际使用23MVA,炉壳直径为4600mm，电极直径500mm，平均出钢量为46吨，冶炼周期为100min。
该电炉在购入时，无辅助燃料输入手段，仅具有炉门人工吹氧，供氧量在30Nm3/t。
如何进一步强化电炉冶炼，降低消耗是急需解决的工作。
从98年开始,本课题组对莱钢50吨电炉的用氧进行了一系列的技术改造。
主要有炉门水冷碳氧枪、油氧助熔及二次燃烧两用喷嘴及EBT氧枪，取得了很好的经济效益，创造了全国50吨电炉全废钢冶炼的最高水平。
本文总结了上述用氧技术在莱芜钢铁公司特钢厂的应用实践。
2 技术内容2.1 炉门碳氧枪莱钢特钢炉门碳氧枪是98年底安装调试的。
由枪体(包括氧枪及碳枪)、机械系统、液压系统、电气系统、水冷系统及喷粉系统等六部分组成。
具有吹氧助熔、造泡沫渣、二次燃烧、脱碳升温等功能。
喷枪主要设计参数见表1。
该炉门枪装置另配一支碳枪是本装置区别于一般炉门枪的最大特点，此碳枪在设计上可喷吹碳粉，且可根据需要喷吹氧气实现CO再燃烧。
氧枪在助熔时主要以吹熔池和渣－钢界面为主，利用碳枪的氧射流可实现切割废钢，这点在实践中已得到应用；在脱碳过程中，由于形成渣－金属乳化相及喷吹碳粉所造成的泡沫渣已将氧枪和碳枪埋入渣中，因此可通过控制碳枪的供氧量，在渣层中实现CO再燃烧。
对比炉门使用碳氧枪与炉门使用二支人工吹氧管进行熔化期操作的效果发现：除前者的熔化电耗降低及熔化时间缩短外，炉门用氧消耗还降低5Nm3/t；其影响因素是：1、炉门枪的水冷氧枪及碳枪操作的总氧流量为1800Nm3/h，而二支人工吹氧管的操作氧流量为2200Nm3/h；2、采用炉门碳枪吹氧，使废钢预热加速，提高了氧气的助熔效果；3、人工吹氧的氧气利用率受人为因素影响较大。
另外，炉门碳氧枪装置采用两支直径较小的氧枪及碳枪代替一支功能全、直径大的碳氧枪，解决了枪管易被碳粉磨损经常换枪的问题。
提高了氧枪及碳枪的使用寿命，降低了生产成本。
目前氧枪喷头的使用寿命已超过300炉，碳枪喷头使用达到200炉。
实际操作中，冶炼中、前期，氧枪采用相对较小的氧量操作，采用碳枪供氧实现切割废钢及CO 再燃烧；冶炼后期，根据熔池含碳量高低控制氧枪的供氧量，碳枪在喷吹碳粉的同时，通过供氧实现CO再燃烧。
2.2 油氧助熔及二次燃烧两用喷嘴系统莱钢特钢油氧助熔工艺是99年底投入使用的，经过一年多的运行，现已成为该电炉重要的节能降耗手段。
油氧系统由油站(油泵、油罐等)及喷油控制系统；氧气控制系统；雾化空气控制系统组成，具有稳压、调节、计量等功能，喷吹时的油、氧气及空气量单独由PLC监测实现动态调整。
2.2.1 油氧喷吹参数确定利用炉壁油氧枪喷吹氧气来燃烧炉内CO产生大量热，这一课题在国内外文献尚未见详细报道。
作者在进行新余钢铁公司电炉煤氧枪喷吹技术项目中，首次采用喷煤及二次燃烧相结合的技术，达到较好的助熔目的。
针对油氧枪的特点，作者设计出既能燃烧油又能进行 CO再燃烧的两用喷枪。
喷枪主要工艺设计参数见表2。
根据能量转换计算和已有吨钢喷吹油量的经验数据积累。
电炉出钢量为43吨时，吨钢喷油量为3－6升/t，常用4升/t。
油种为柴油。
2消耗为：V O2 PC=0.933W C·△PCR式中，V O2 PC为CO再燃烧氧枪的吨钢氧耗，m3/t；W C为吨钢碳的氧化量，是熔池脱碳量、喷碳粉量、燃料中的含碳量和电极消耗量之和，kg/t；△PCR＝PCR a－PCR o，即CO再燃烧率的目标值与无CO再燃烧操作时CO再燃烧率的原始值之间的差值，称为净CO再燃烧率。
CO再燃烧氧气流量的计算值见表2。
2.2.2 喷吹参数控制系统主要控制参数是供(燃)料强度(kg/t.min)及供氧强度(Nm3/t.min)，根据文献[1]的报道，熔化前期，炉内装满废钢，孔隙较小，不能完全提供燃料燃烧所需的空间，这就限制了燃料输入量的增大。
熔化中期，是助熔的最好时机，应最大限度的增大燃料供应量及供氧量，提高电炉的输入功率，但最佳的燃料供应量及供氧量与经济性是密不可分的，必需综合考虑。
熔化后期，因渣线以上已无废钢，燃烧火焰仅加热熔池表面，所以热效率大大下降。
从燃烧热效率及经济性考虑，亦限制了燃料供应量，但随着钢中吹氧量增加，碳氧反应加剧，炉壁供氧量可考虑保持在一定水平。
生产实践中，因受投资等条件的限制，炉内CO、CO2的浓度检测装置没有安装，不能对燃料、氧气输入量进行动态优化，仅采用分阶段对燃料、氧气输入量进行控制。
2.3 EBT氧枪莱钢特钢EBT氧枪是2001年安装调试的。
EBT区是UHP－EAF的冷区之一，该枪促进此区的废钢熔化，并在出现熔池后，提高EBT区的熔池温度，均匀整个熔池温度、成分，实现CO的再燃烧。
必要时，可进行熔池脱碳。
实际应用中，采用EBT氧枪完全解决了EBT区域的废钢在出钢时还未熔化及造成的出钢口打不开等问题，同时使出钢时EBT区域的温度及成分与炉门口区域温度及成分的误差仅相差0.5-1.0%。
EBT氧枪在设计中需要考虑其冲击力。
由于EBT区的熔池浅，EBT氧枪的氧气射流的穿透深度在设计上不能超过EBT区熔池深度的2/3，同时应避开出钢口区域。
EBT氧枪的主要设计参数见表3。
考虑到氧气射流的衰减，采用伸缩式驱动EBT氧枪，根据冶炼的情况调整枪的位置。
3技术应用效果及经济分析以上技术的采用，大幅度提高了化学能的输入，解决了炉内冷区问题。
从而加速了废钢熔化速度及精炼速度，缩短了冶炼时间，降低了电耗及电极消耗；同时油及碳粉的输入，减轻了金属的烧损。
根据2000年3月－2001年10月的运行结果，电炉的主要生产技术指标大大改善，生产成本降低100元/t，表4是新工艺与原工艺技术经济指标对比。
表4 新工艺与原工艺技术指标指标新工艺原工艺差值电耗kwh/t 330 460 -130熔氧期时间min 65 105 -40氧耗Nm3/t 50 30 +10油耗kg/t 4 0 +4电极消耗kg/t 1.85 3.70 -1.85金属收得率％ 94.4 93.3 -1.14 电炉用氧的智能控制在电炉采用多种供氧方式以后，炉内均衡供氧是非常重要的。
莱钢特钢的50吨电炉的吨钢耗氧量已超过50Nm3，如何降低吨钢耗氧量，本课题组与莱钢特钢厂正在就该问题展开研究。
研究课题目的是：控制吨钢氧耗、优化供氧来达到提高金属收得率，减少除尘冷却装置负担及电极氧化。
采取的控制策略是：根据炉内冶炼阶段，分解不同供氧方式的供氧量，同时结合热平衡及物料平衡，结合原有炉次的供氧曲线，连续检测冶炼过程炉气成分的变化规律，调整供氧曲线。
该控制功能由软件编程及一些硬件来实现。
目前，该控制程序正在现场调试中。
5 结论采用炉门水冷碳氧枪装置、油氧助熔/二次燃烧两用喷嘴及EBT氧枪技术，显著提高了电炉的用氧水平，可降低电炉电耗130kwh/t，使冶炼时间缩短到65min，吨钢成本下降100元。
以上用氧技术可对国内30－60t电炉的技术改造提供有益的借鉴。
目前，以上用氧技术已在福州中钢公司、淄博钢铁公司等多家电炉企业推广使用，获得了可观的经济效益。
参考文献1 朱荣等.电炉煤氧助熔技术的应用和发展[J].特殊钢,1997年(增刊):60-64.。