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高炉设计节能分析

文档作者：王宜利孙晓东朱玉峰文档来源：中钢集团石家庄设计院		点击数：	更新时间： 2021年03月17日
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高炉设计节能分析
王宜利，孙晓东，朱玉峰
(中钢集团石家庄设计院，河北石家庄050021)
摘要：从鼓风机风量、煤气除尘系统煤气量、热风炉蓄热面积、高压变频电机的选择等方面分析了高炉设
计中参数选择的重要性。提醒设计者必须树立节能意识，不可预留过多的富余能力，从源头上杜绝不必
要的浪费。
关键词：高炉；设计；节能；分析
中图分类号：TF062 文献标识码：A 文章编号：1006—5008(2014)03—0069—02
doi：10．13630／j．cnki．13—1172．2014．0321
ANALYSIS ABOUT ENERGY
SAV G BLAST I 瓜NACE DESIGN
w ang Yili，Sun Xiaodong，Zhu Yufeng
(Shijiazhuang Design Institute，Sinosteel，Sh~iazhuagn，Hebei，05002 1)
Abstract：It is analyzed the importance of parameters selection in blast furnace design in the following as—
pects：air quantity of blower， gas amount in gas dust—collecting system ， regenerative area of hot blast
stove，selection of high—voltage frequency—conversion motor．It reminds the design personal to remember
energy saving，better not to obligate too much surplus capacity and SO eliminate unnecessary waste from the
source．
Key W ords：blast furnace；design；energy saving；analysis
0 引言
前一时期由于钢铁市场繁荣，企业以完成产量
为主，产能大幅度扩张，却忽视了品种、质量。在今
后产能过剩的形势下，企业将以降低成本、提高质量
为主要任务。为此如何更好的为业主降低成本，减
少投资成了设计者必须关注的问题，本文从鼓风机
风量、煤气除尘系统、热风炉蓄热面积、高压变频电
机的选择等方面就高炉设计节能措施进行分析。
1 鼓风机风量的选择
高炉鼓风机是高炉冶炼最重要的动力设备。不
仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气，而且还要为
炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。
高炉鼓风机是高炉的心脏。
高炉人炉风量计算公式：
收稿日期：2014一Ol一2O
作者简介：王宜利(1974一)男，工程师，1998年毕业于东北大学钢
铁冶金专业，现在中钢集团石家庄设计院从事炼铁设计工作，E—
mail：zgsjywyl@163．corn
r) ：
l 440
式中，Q—— 入炉风量，nl ／min；
— — 高炉有效容积，m ；
，-——冶炼强度，t／m ·d；
q— — 于焦耗风量，m ／t。
近些年来，高炉富氧鼓风发展很快。富氧鼓风
不仅能增强冶炼强度，而且富氧鼓风与喷吹燃料相
结合，已成当今高炉强化冶炼的重要途径。
富氧率是指富氧后，鼓风中氧气含量增加的百
分数。一般在3％左右，甚至更高。
采用富氧后，高炉入炉风量计算公式：
式中，Q —— 富氧后鼓风量，m ／min；
-厂—— 富氧率，％ ；
Q— — 人炉风量，m ／min。
如果富氧率按3％ ，则P =0．85 Q
很多设计者在设计时，为今后提高产能选择高
69
总第219期
炉人炉风量时不考虑富氧，高炉入炉风量选择过大，
约有15％ 的富余，造成风机用电浪费严重。以1 000
m 高炉为例。鼓风机功率约18 000 kW，按15％ 的
富余，电价0．7元／kW ·h，每年运行350天计算，则
一年浪费的电费为：18 000×0．15×24 X 350×0．7／
10 000=1 587．6(万元)。
每吨铁水成本增加约13元。所以，由于高炉鼓
风机用电占整个炼铁厂总用电量的50％左右，在高
炉鼓风机风量的选择上，一定要选择富氧后的风量，
避免浪费。
2 煤气除尘系统的选择
煤气除尘系统包括粗煤气除尘系统和净煤气除
尘系统。
粗煤气除尘系统主要是重力除尘器，净煤气除
尘系统主要是煤气干式除尘装置。
本文主要说明煤气量的选择，因为煤气量的选
择将决定煤气管道的大小及除尘装置的大小。
在以往设计中，很多设计人采用煤气的标准煤
气量来设计煤气管道及除尘装置，这样做是不合适
的，应采用工况煤气量。以1 000 m 高炉为例。
炉顶高炉煤气温度按250 oC，炉顶压力按0．18
MPa计：
P标× V标P工X V工
一== 一
标 ]==
Vr P标× T工
V标P工× T标
则 = 一刊o-‘ 68
式中，P标—— 标况压力，MPa；
P — — 工况压力，MPa；
；— — 标况体积，Nm ；
— — 工况体积，m ；
标— — 标况温度，K；
— — 标况温度，K。
由上例可知，1 000 m 级高炉的工况煤气量约
为标准煤气量的0．7倍左右。如果采用标准煤气量
来设计将会导致煤气除尘系统设备能力至少有
30％ 的富余，造成不必要的设备及建筑浪费。
3 热风炉蓄热面积的选择
蓄热面积是热风炉的主要参数，一般用每立方
米高炉的蓄热面积表示。这个值越高，说明热风炉
70
的蓄热能力越大，允许缩小风温与热风炉拱顶的温
度差，从而向高炉提供更高的风温。目前高炉炼铁
工艺设计规范要求宜为65～75 m ／m’，不得超过85
m ／m 。在现代高风温热风炉上，该数值偏小，因为
现在高炉强化冶炼，加热的风量增加很多，所以应采
用加热l m ／nin鼓风所拥有的蓄热面积作为指标
来判断热风炉的加热能力。该指标要达到42～48
m ，才能获得1 200 oC的风温水平。而只有获取高
风温，高炉燃料比才可能下降，从而降低生产成本。
所以在这方面增加一次性投资是必要的，因为它将
使高炉一代炉役受益，是长期的收益。
4 高压变频电机的选择
高炉的主要高压电机用在除尘风机、水泵房等
部位。在正常情况下，由于出铁场除尘电机及冲渣
水泵是间断的工作状态，所以均采用了变频电机。
而其他的如矿槽除尘、净环水泵等由于是连续工作
制度，大多不采用变频电机。实际上也应采用变频
电机。因为在进行工厂设计时，各专业都会按最不
利的使用情况来进行设备选型，该做法是正确也是
合理的。但这样就造成设备能力有了一定的富余量
(一般10％ ～20％)，而在正常情况下就造成该部分
能量的浪费。为此也应采用变频电机，在正常生产
时节约该部分能量，降低成本。
以1 000 kW 电机为例，富余量按15％ 、电价
0．7元／kW ·h、全年工作350天，则一年浪费的电
费为：1 000×0．15 x 24 X 350×0．7／10 000：88．2
(万元)。
而1座1 000 m 级高炉该部分电机功率约
6 000 kW ，每年就浪费电费约500万元，每吨铁水成
本增加约4．5元。
5 结语
从上述分析可以看出，仅第1项和第4项合起
来，每吨铁水成本增加约17．5元。如果将它们节省
下来，则经济效益非常可观，所以不论建设者和设计
者都应充分认识到以上几项节能措施的重要性，避
免浪费情况的发生。
参考文献
[1]项中庸，王筱留．高炉设计一炼铁工艺设计理论与实践[M]．北
京：冶金工业出版社，2007．
[2]周传典．高炉炼铁生产技术手册[M]．北京：冶金工业出版社，
2008．
f 3]胡洵璞高炉炼铁设计原理fM]．北京：化学工、Ik出版社，2O1O．

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