3. 廢鋼預(yù)熱技術(shù)
廢鋼預(yù)熱技術(shù)是一項(xiàng)重要的電爐冶煉節(jié)能手段。電爐在冶煉期間產(chǎn)生大量高溫?zé)煔?，它含有大量的顯熱和化學(xué)能，尤其是氧化期吹氧作業(yè)時(shí)，煙氣量大，充分回收利用這部分能量來預(yù)熱廢鋼爐料，可大大降低電耗。
根據(jù)廢鋼預(yù)熱時(shí)熱源生成的不同，目前廢鋼預(yù)熱方式大致可以分為三種：
（1）單純用熱煙氣進(jìn)行廢鋼預(yù)熱（SPH）。1981年，德國(guó)巴德鋼公司的克爾廠安裝了歐洲第一套SPH。此類裝置可使廢鋼預(yù)熱到250～450 ℃。降低電耗60 kW?h/t，也相應(yīng)降低了電極消耗和耐材消耗。但存在有白煙、惡臭等環(huán)保問題，故推廣受到限制。
（2）煙氣通過二次燃燒后進(jìn)行廢鋼預(yù)熱。這是目前最常用的方法。預(yù)熱原理是利用二次燃燒氧槍向爐氣吹入氧氣，是煙氣中的CO完成二次燃燒，充分釋放出煙氣中的所包含的化學(xué)潛能，使電爐高溫?zé)煔庵苯哟┻^廢鋼爐料進(jìn)行充分熱交換。由此可以提高廢鋼預(yù)熱效果，廢鋼預(yù)熱溫度可提高到約600～800 ℃。后來，人們開發(fā)了不用料藍(lán)的高溫預(yù)熱系統(tǒng)，最有代表意義的是豎井系統(tǒng)Fuchs和Consteel 系統(tǒng)兩類。
（3）除配備有二次燃燒技術(shù)外，另外加能源進(jìn)行廢鋼預(yù)熱。這種方法有用氧燃燒嘴、廢鋼中加入煤、焦炭、或其他有機(jī)燃料等不同的方式。
隨著廢鋼預(yù)熱技術(shù)的不斷發(fā)展，目前，世界上幾種主要的新型廢鋼預(yù)熱電爐有：Fuchs豎爐電爐（SHAFT FURNACE）和Consteel連續(xù)加料電爐、雙殼電爐等。
3.1.豎爐式電弧爐(SHAFT FURNACE)
豎式電弧爐即在爐蓋上遠(yuǎn)離變壓器一側(cè)設(shè)有廢鋼頂熱豎爐。德國(guó)?？耸?Fuchs)公司設(shè)計(jì)、制造一臺(tái)豎式電弧爐于1992年3月在英國(guó)希爾內(nèi)斯(Sheerness)鋼公司投產(chǎn)，它是一臺(tái)100t交流電弧爐。
豎爐式電弧爐優(yōu)點(diǎn)是：
① 廢鋼能得到充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度可達(dá)800 ℃，提高生產(chǎn)率30%左右。
② 充分利用廢鋼預(yù)熱并應(yīng)用二次燃燒技術(shù)，電耗降低達(dá)120 kW?h/t。
③ 縮短冶煉周期，出鋼到出鋼時(shí)間為35 min左右，生產(chǎn)率提高40%。
④ 向大氣排放的廢棄量降低，粉塵排放量減少25%。
⑤ 金屬收得率提高2%。
豎爐式電弧爐的典型布置見下圖4.8-14。
3.2.雙爐殼電弧爐
雙爐殼電弧爐有A和B兩個(gè)下部結(jié)構(gòu)完全相同的標(biāo)準(zhǔn)爐殼，共同由同一電源供電。預(yù)熱廢鋼的最大特點(diǎn)是可以在等待的爐殼中進(jìn)行，當(dāng)A爐熔煉時(shí)，B爐利用A爐產(chǎn)生的廢氣預(yù)熱廢鋼；A爐出鋼時(shí)，B爐開始給電熔化廢鋼。
雙爐殼電弧爐優(yōu)點(diǎn)是：
① 充分利用熔煉爐的熱煙氣直接預(yù)熱另一爐殼內(nèi)的廢鋼，這樣可以獲得高的熱效率。
② 可大大減少電爐非通電時(shí)間，使出鋼到出鋼時(shí)間相應(yīng)得到縮短，可達(dá)到35～45 min，生產(chǎn)率得到極大提高。
③ 降低電耗和電極消耗，可降低電耗約30 kW?h/t。電耗290～320 kW?h/t，電極消耗1.4～1.8 kg/t。
3.3. Consteel連續(xù)加料電弧爐
Consteel連續(xù)式加料電弧爐技術(shù)是一種電爐煉鋼工藝，它通過特殊的在線輸送設(shè)備達(dá)到連續(xù)給料和預(yù)熱爐料，節(jié)省電能和化學(xué)能。輸送設(shè)備連續(xù)把金屬料送到爐內(nèi)，進(jìn)入預(yù)熱段的爐料和電爐煙氣逆向相遇，煙氣的顯熱和CO的二次燃燒熱共同連續(xù)預(yù)熱廢鋼，預(yù)熱后的廢鋼加入爐內(nèi)冶煉。廢鋼被一直留在爐內(nèi)的鋼水直接熔化，電能用來加熱鋼液而不像傳統(tǒng)的頂裝料工藝用電弧直接熔化廢鋼。
與采用傳統(tǒng)技術(shù)或其他技術(shù)的電爐相比，Consteel電爐生產(chǎn)率高，冶煉周期短且靈活可控（40～60 min），電能費(fèi)用低。電耗為350 kW?h/t（100%廢鋼）
比普通電弧爐電耗低70 kW?h/t，冶煉時(shí)間減少約10 min。
Consteel連續(xù)加料電弧爐的典型布置見下圖
4. 廢鋼預(yù)熱技術(shù)的創(chuàng)新：TYMEC型電爐廢鋼預(yù)熱裝置
4.1.現(xiàn)有廢鋼預(yù)熱裝置的缺陷
利用電爐煉鋼的高溫爐氣對(duì)廢鋼進(jìn)行預(yù)熱是電爐煉鋼節(jié)能的主要途徑. 當(dāng)前,全球業(yè)界推出的廢鋼預(yù)熱裝置, 型式很多, 其中TECHINT公司的CONSTEEL 預(yù)熱設(shè)備和FUCHS 公司的SHAFT FURNACE 預(yù)熱裝置已在多家鋼廠運(yùn)行, 可謂當(dāng)前的主流設(shè)備. 但是,運(yùn)行表明這些設(shè)備突顯出了許多嚴(yán)重的缺陷:
(1)都要增加巨額的投資: CONSTEEL 預(yù)熱的廠房面積要擴(kuò)大, SHAFT FURNACE預(yù)熱的廠房高度要提高, 這些要求都會(huì)過分增加鋼廠的投資.
(2)在CONSTEEL 預(yù)熱設(shè)備中, 高溫爐氣在送料隧道中沿廢鋼上部表層一掠而過, 它與廢鋼未經(jīng)充分熱交換就被抽出, 預(yù)熱的最高溫度很難超過400攝氏度, 而且廢鋼上下溫差大,預(yù)熱極不均勻; 廢鋼預(yù)熱效果差是這種設(shè)備的主要缺陷.
(3)在SHAFT FURNACE 預(yù)熱設(shè)備中, 高溫爐氣直接來自鋼水熔池, 溫度太高的爐氣將豎井中的下部廢鋼燒結(jié)成塊, 它可能粘到豎井壁上而不落入熔池中; 雖然豎爐中的廢鋼能預(yù)熱到較高溫度,但若廢鋼在豎井中粘接不下(架橋現(xiàn)象), 熔煉就不能連續(xù)進(jìn)行,這將顯著地降低電爐的生產(chǎn)效率. 豎爐預(yù)熱的運(yùn)行不穩(wěn)定是這種設(shè)備的主要缺陷.
為了加快電爐煉鋼的發(fā)展, 當(dāng)前全世界的電爐鋼廠與設(shè)備廠商都將注意力聚焦到節(jié)能, 高效, 減排, 降耗與改善環(huán)境等技術(shù), 其中尤以節(jié)能為重中之重的課題.
西安桃園冶金設(shè)備公司經(jīng)過不斷創(chuàng)新, 已經(jīng)成功申報(bào)了“TYMEC型電爐廢鋼預(yù)熱裝置”發(fā)明專利. 本文對(duì)此專利的基本要點(diǎn)加以介紹, 以期得到國(guó)內(nèi)外用戶的普遍共識(shí)與推廣應(yīng)用.
4.2.TYMEC型電爐廢鋼預(yù)熱裝置
桃園冶金公司的TYMEC廢鋼預(yù)熱裝置特別針對(duì)CONSTEEL 和SHAFT FURNACE 兩種預(yù)熱設(shè)備的缺陷而發(fā)明的專利設(shè)備具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):
(1) 采用傳統(tǒng)的料藍(lán)預(yù)熱, 但高溫爐氣在料藍(lán)里由上而下地穿透全部廢鋼, 預(yù)熱溫度可達(dá)450—600攝氏度, 預(yù)熱效果好.
(2) 采用間隙式加料: 預(yù)熱了的廢鋼由特殊的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)送到電弧爐的正上方, 用傳方法打開料藍(lán)將廢鋼加入爐內(nèi), 保證電爐煉鋼能連續(xù)地進(jìn)行.
(3) 預(yù)熱廢鋼的料藍(lán)具有變徑結(jié)構(gòu), 在應(yīng)急情況下為消除廢鋼粘接到料藍(lán)壁上, 可將料藍(lán)直徑變大, 借此而將廢鋼順利地加入爐中.
4.3.TYMEC 電爐廢鋼預(yù)熱設(shè)備具有以下技術(shù)經(jīng)濟(jì)性:
（1）本發(fā)明集機(jī)械、液壓、PLC控制于一體，充分利用電弧爐高溫?zé)煔獾奈锢砘瘜W(xué)余熱（10000C左右）在線（離線）實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧爐煉鋼原材（廢鋼）的預(yù)熱，并兼顧除塵系統(tǒng)對(duì)電弧爐的高溫?zé)煔膺M(jìn)行過濾、降溫。從而達(dá)到電弧爐的節(jié)能（電能）降耗（電極消耗、耐材消耗等）減排環(huán)保的目的，同時(shí)提高電弧爐煉鋼的生產(chǎn)率（10%左右）；克服了現(xiàn)有各種廢鋼預(yù)熱設(shè)備的諸多缺點(diǎn)，在充分利用電弧爐高溫?zé)煔馕锢砘瘜W(xué)熱的同時(shí)，保障了設(shè)備的可靠性及運(yùn)行成本，并極大的降低了設(shè)備投資和對(duì)廠房的特殊要求；
（2）適應(yīng)各種容量的電弧爐，包括新建或者改造；
（3）對(duì)電弧爐車間廠房無特殊要求，同時(shí)不改變現(xiàn)有電弧爐的工藝流程；
（4）設(shè)備投資少、運(yùn)行成本極低，設(shè)備機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、故障率低；
（5）廢鋼預(yù)熱效果好，預(yù)熱溫度可達(dá)4500C～6000C, 電爐節(jié)電可達(dá)80kwh/t;
（6）實(shí)現(xiàn)電弧爐全冶煉過程的高溫?zé)煔饫?，具有良好的除塵效果。
（7）由于廢鋼的熔化速度快,電爐的熔煉周期可以縮短約5分鐘.
若對(duì)TYMEC 電爐廢鋼預(yù)熱設(shè)備有興趣，請(qǐng)與我公司聯(lián)系
