4.1富氧/全氧烤包器的應用

在現(xiàn)代鋼鐵冶煉流程中，鋼包（盛裝鋼水的容器）和中間包（連接鋼包和結(jié)晶器）的烘烤質(zhì)量至關(guān)重要。傳統(tǒng)空氣助燃烘烤方式存在能耗高、效率低、烘烤不均勻、排放量大等問題。富氧全氧烤包器應運而生，以其顯著的技術(shù)優(yōu)勢，正成為煉鋼工序節(jié)能降耗、提質(zhì)增效的關(guān)鍵裝備。

4.1.1、富氧全氧烤包器技術(shù)核心

1. 富氧燃燒：將助燃空氣中氧氣的濃度提升至高于21%（通常在23%-35%），替代部分空氣。
2. 全氧燃燒：使用高純度氧氣（通常>90%）替代空氣作為助燃劑，燃料在純氧或富氧環(huán)境下燃燒。
3. 烤包器結(jié)構(gòu)優(yōu)化：結(jié)合富氧/全氧燃燒特點，優(yōu)化燒嘴設計（如高速火焰、低NOx燒嘴）、煙氣回收利用系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)（精準控制溫度曲線、氣氛）等。

4.1.2、主要應用場景與優(yōu)勢

1. 鋼包烘烤（核心應用）：
   • 應用細分：
     1. 冷修后烘烤：新砌筑或大修后鋼包的首次高溫烘烤（至~1200℃以上），徹底去除水分并使耐火材料燒結(jié)。
     2. 熱修后烘烤：周轉(zhuǎn)中局部修補（如渣線）后，快速恢復工作溫度。
     3. 周轉(zhuǎn)保溫烘烤：鋼包在等待承接鋼水期間，維持高溫（通常>800℃），防止溫度大幅下降。
   • 優(yōu)勢深化：
     1. 極致節(jié)能：如前所述，節(jié)能效果顯著（富氧15-25%，全氧25-35%+）。關(guān)鍵點：全氧燃燒煙氣量極小（約為空氣燃燒的20-25%），且煙氣中水蒸氣比例極高（可達70%以上），這使得煙氣余熱回收效率極高（如用于預熱氧氣或燃料），進一步放大節(jié)能效果。
     2. 烘烤質(zhì)量革命性提升：
        1. 溫度均勻性：高速火焰和強輻射傳熱顯著改善包壁軸向和徑向溫度均勻性，避免局部“過燒”（導致耐材剝落）或“欠烘”（殘留水分導致鋼水噴濺或耐材爆裂），大幅減少熱震損傷，延長包襯壽命（通常可延長10-20%）。
        2. 升溫曲線精準控制：智能控制系統(tǒng)結(jié)合快速響應特性，能更精確地執(zhí)行復雜的烘烤曲線（如冷包烘烤的低溫脫水段、中溫排焦段、高溫燒結(jié)段），優(yōu)化耐材性能。
     3. 周轉(zhuǎn)效率最大化：烘烤時間縮短30-50%，意味著鋼包能更快投入下一次使用，減少在線鋼包數(shù)量需求，提高單個鋼包的利用率，尤其適應高效連鑄和快節(jié)奏生產(chǎn)。
     4. 鋼水質(zhì)量保障：
        1. 減少溫降：高溫均勻的包襯使注入鋼水時吸熱量最小化，穩(wěn)定鋼水過熱度，對連鑄順行和鑄坯質(zhì)量（如中心偏析、內(nèi)部裂紋）至關(guān)重要。
        2. 降低增氮風險：全氧燃燒基本消除了助燃空氣中的氮氣，顯著降低了鋼水在烘烤后空包階段或注水初期從氣氛中吸氮的風險，對生產(chǎn)超低碳鋼、高氮控制鋼尤為重要。
     5. 環(huán)保優(yōu)勢強化：
        1. 絕對減排：煙氣量大幅減少，意味著顆粒物、SOx（如果燃料含硫）、CO₂的絕對排放總量顯著降低。
        2. NOx控制：富氧燃燒本身抑制熱力型NOx生成（高溫區(qū)無大量N₂）。全氧燃燒結(jié)合低NOx燒嘴設計（如分級燃燒、煙氣再循環(huán)FGR），可實現(xiàn)NOx排放濃度遠低于空氣燃燒。
        3. 低噪音：相比傳統(tǒng)高速燒嘴空氣燃燒的強烈噴射噪音，富氧/全氧燃燒（尤其全氧）通常運行更安靜。
2. 中間包烘烤（核心應用）：
   • 應用細分：
     1. 冷包烘烤：新砌或長時間停用后烘烤至工作溫度（~1100-1200℃）。
     2. 熱周轉(zhuǎn)烘烤：連澆之間的快速升溫保溫。
     3. 烘烤干燥器：對中間包內(nèi)襯使用的絕熱板、涂料等進行在線干燥（較低溫度）。
   • 優(yōu)勢深化：
     1. 開澆成功率100%：快速、均勻達到高溫確保中間包內(nèi)襯和上水口充分預熱，杜絕“冷鋼”堵塞水口現(xiàn)象，保障連鑄順利開澆。
     2. 提升鋼水純凈度：
        1. 減少耐材吸熱：高溫均勻的包襯使鋼水溫降小，穩(wěn)定澆注過熱度，有利于夾雜物上浮。
        2. 消除水分危害：徹底去除耐火材料中的物理水和結(jié)晶水，防止鋼水二次氧化和增氫。
     3. 適應高拉速連鑄：更短的烘烤時間完美匹配高拉速連鑄機對中間包快速周轉(zhuǎn)的要求。
     4. 延長耐材壽命：均勻加熱減少熱應力，延長中間包包襯、擋渣墻、湍流控制器等耐材壽命。
3. 鐵水包/魚雷罐車烘烤與保溫：
   • 應用：鐵水盛裝容器在周轉(zhuǎn)過程中的烘烤（冷修后）和保溫（等待兌鐵或運輸中）。
   • 優(yōu)勢深化：
     1. 節(jié)能降耗：顯著降低烘烤/保溫過程的燃氣消耗。
     2. 減少鐵水溫降：高溫均勻的包襯/罐襯減少鐵水在運輸和等待過程中的溫降（可減少10-25℃），保障轉(zhuǎn)爐/電爐入爐鐵水溫度穩(wěn)定，降低煉鋼能耗或提高廢鋼比。
     3. 延長罐襯壽命：均勻烘烤減少耐材熱應力沖擊。
     4. 提高周轉(zhuǎn)率：快速烘烤/升溫縮短周轉(zhuǎn)時間。
4. 鋼水罐車/過跨包烘烤與保溫：
   • 應用：在煉鋼車間內(nèi)部轉(zhuǎn)運鋼水的較小容器的烘烤與保溫（特別是精煉前或精煉后等待澆注時）。
   • 優(yōu)勢：與鋼包烘烤類似，側(cè)重于保溫節(jié)能、減少溫降、穩(wěn)定精煉/澆注溫度。因容量較小，對快速升溫要求更高，富氧/全氧優(yōu)勢明顯。
5. 真空精煉爐烘烤：
   • 應用：RH、VD、VOD等真空精煉裝置的鋼水罐（或真空室下部槽）在精煉前的預熱烘烤。
   • 優(yōu)勢：
     1. 保障精煉效果：高溫罐襯減少鋼水在真空處理初期的溫降，確保足夠的精煉溫度和時間窗口，對脫氣、脫碳、成分調(diào)整至關(guān)重要。
     2. 提高效率：縮短烘烤時間，加快精煉爐周轉(zhuǎn)。
     3. 保護真空設備：徹底烘烤去除水分，防止真空抽氣系統(tǒng)因大量水汽冷凝而損壞。
6. 渣罐/渣盤烘烤（特定需求）：
   • 應用：用于盛裝高溫熔渣的渣罐/渣盤在使用前的預熱（主要目的是去除水分，防止熔渣接觸冷罐體發(fā)生劇烈噴濺甚至爆炸）。
   • 優(yōu)勢：
     1. 本質(zhì)安全：快速、徹底去除水分是防止“放炮”事故的關(guān)鍵。富氧/全氧的高效干燥能力尤為重要。
     2. 延長渣罐壽命：預熱減少熱沖擊，避免渣罐因急冷急熱而開裂。
     3. 減少粘渣：預熱后罐體表面溫度較高，可減少熔渣粘附，便于后續(xù)清渣。

4.1.3、應用效益總結(jié)

4.1.4、應用實施關(guān)鍵點

1. 氧氣來源與成本：需要有穩(wěn)定、經(jīng)濟的氧氣供應（制氧機或液氧）。需進行詳細的投入產(chǎn)出分析，確保節(jié)能收益能覆蓋增加的氧氣成本。
2. 燒嘴與系統(tǒng)設計：必須選用或設計適合富氧/全氧燃燒的專用燒嘴，優(yōu)化燃燒室和氣流組織，確保燃燒穩(wěn)定高效、火焰形態(tài)合理、避免局部過熱。全氧燃燒需特別關(guān)注NOx控制技術(shù)（如分級燃燒、煙氣再循環(huán)FGR）。
3. 耐材適應性：極高溫度下需確保包襯耐火材料能承受，避免加速損毀。優(yōu)化烘烤曲線。
4. 智能控制系統(tǒng)：精確控制氧氣濃度/流量、燃料流量、烘烤溫度曲線、爐膛壓力等參數(shù)至關(guān)重要，是發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢、保障安全穩(wěn)定運行的核心。
5. 安全措施：高濃度氧氣環(huán)境對設備密封性、操作規(guī)范、安全聯(lián)鎖等要求極高，必須嚴格遵守相關(guān)安全規(guī)程。

4.1.5、發(fā)展趨勢

1. 與余熱回收深度結(jié)合：利用高溫煙氣預熱助燃氧氣或煤氣，進一步提升系統(tǒng)能效。
2. 智能化與大數(shù)據(jù)應用：基于爐況、耐材狀態(tài)、生產(chǎn)計劃的智能烘烤模型，實現(xiàn)自適應最優(yōu)控制。
3. 低碳/零碳燃料應用：探索富氧/全氧燃燒技術(shù)與氫氣、生物質(zhì)氣等低碳/零碳燃料的結(jié)合，助力鋼鐵行業(yè)深度脫碳。
4. 標準化與模塊化設計：降低成本，便于推廣和維護。