DC60T电炉上氧燃烧嘴的设计及实践

　　是1998年从瑞士ABB公司引进的超高功率直流炉。在实际生产实践中，60T电炉存在东西炉壁及EST区挂料严重的问题（见）。主要原因与炉体结构形状、第二孔除尘、偏弧等因素有关，其中偏弧是在整个导体电路中大电流通过时，在电弧位置产生强大的电磁场，使电弧射流受到电磁力的作用而引起的。这可以f过改变炉底二次导电布线方式进行有效但并非彻底的改善，当前*有效的冷区解决方案是在炉壁或炉盖设置烧嘴以便补充能量输人从而平衡炉内热量分布，消除热点。

　　通过比较国内外烧嘴技术，结合本厂的实际情况，决定采取轻油氧烧嘴一拉瓦尔单孔喷头相结合的方案。

　　2氧燃烧嘴的设计2.1总体布置根据炉体的结构和挂料特点，规划中安装4支油氧烧嘴和两支拉瓦尔单孔喷头在60T电炉上，其布置分别见（a）、（b）。

　　E、F枪安装在渣门两侧以弥补BSE自耗式碳氧枪机械手旋转摆角的盲区。由于BSE枪可以喷碳粉进行助熔，故E、F枪为拉瓦尔纯氧枪，其水平线与电炉中心线成34*角，垂直面与炉壳水冷板成30°~40°角，根据该枪的试验射流特性见。压力P=0.75MPa时，推荐离液面高度L=0.8m，由炉壳结构情况实取布置高度为0.5m. A、D两枪装在炉壁水冷板上，与炉体水平中心线相交成71*角；B、C枪装在EBT半月板上，与炉体水平中心线成25*角，A、B、C、D枪安装垂直线与水冷板成25°~40°角。其油氧枪的火焰特性（见）。当压力P=0.75MPa时，穿透深度L=0.95m，实际安装篼度为0.6m较佳。

　　2.2各烧嘴的技术参数2.2.1拉瓦尔单孔烧嘴设计参数的计算单支烧嘴的喷孔数目为一个，安装垂直倾角为86~2.1；单支的氧气流量为465Nm3/h，滞止压力P.=0.6~1.IMPa；设炉内环境压力为0.102MPa；查等熵流量表，当M=2.0喉口面积；设计工况压力；氧气滞止温度；一修正系数，取e=0.92则有：故喉口直径：出口直径de的确定：M=2.0时，等熵流量表，入。/义=1.688，计算得de~ 13.9mm扩张段长度的确定：半锥角按3.52*计，则=26mm理论操作枪位：冲击深度：冲击深度无法从实验测得，由佛林公式计算如下。

　　-3.81穿透深度；H喷头距液面高度（cm）；当考虑到该E、F枪附近区域有两支BSE氧枪可以深插渣层进行吹氧操作，故调整E、F枪至H=0.5m，以加强熔化期时的废钢切割及化清后的二次燃烧。从垂直空间上看，E、F枪处于BSE枪及A、B、C、D枪的上空，在冶炼后期以稳定小流量的氧气，在泡沫渣层上吹扫，有利于CO等气体的二次燃烧，充分释放化学能。二次燃烧的用氧按如下公式确定：Wc吨钢碳的氧化量（熔池脱碳量、喷碳量、燃料中的含碳量和电极消耗之和）kg/t；PCR无CO再燃烧操作时CO再燃烧率的原始值％。

　　2.2.2A、B、C、D油氧烧嘴的参数选取油氧烧嘴完成工艺任务后，需要以多大速度向炉内补充多少的热量，是一个极其复杂的多系统问题，目前国内外尚无适用于电炉的数学模型和计算方法，一般根据经验酌取（见表2），故选取设计油量为表2电炉烧嘴实例表项目区亚洲德国意大利加拿大法国炉量t装人量（前/后）t变压器容量MVA化钢电耗kWh/t之前之后出钢周期（前/后）m油耗kg/r天然气m3/t烧嘴的效率由50%至70%不等，导热主要受废钢的温度、面积和控制等因素的影响，在此取热效率为70%.评估烧嘴作用的参数为代替值，即每立方米供氧所节省的电耗，由下式计算：（替代值kWh/Nm202）x（电能效率）56X（烧嘴效率）5.6为使用柴油为燃料时，每立方米氧气所产生的热量，kWh/Nm3. 41.4进行评估电能效率为80%，烧嘴效率为70%；则（代替值）x（0.80）代替值=4.9kWh/Nm3即油氧烧嘴每燃烧1立方米的氧气可节省4.9kWh的电能。

　　油管直径：0mm：B油的流量kg/h；W2压缩气的流速，取值范围为15~压缩气拉瓦尔喷口的出口断面：300=138.3mm：VK压缩气在拉瓦尔管内的流量Nm3/h；W3压缩气的喷出速度m/s，取值范围为由此得拉瓦尔喷口直径d=2（/3/7r）* 5=13.3mm柴油理论燃烧供氧量为2.3m3取规格管径=32mm.综上所述，烧嘴的参数见表3.表3烧嘴的设计参数目介质\管径流童压力温度粘度t：°E纯度柴油氧气压缩气含水量小于15mg/m3以上各工作参数通过PLC控制系统进行多级设定，使烧嘴可以适应不同工艺时期的要求，每一级的三种工作介质都能按理想配比进行动态调节控制。在外部管网条件变化的情况下，仍可以维持烧嘴火焰的形状和长度，从而保证了燃烧的稳定性和烧嘴热能效率。

　　3实践分析2001年6月该项工程正式投入运行，一年多以来经过磨合和不断完善，各项生产技术经济指标都取得了显著改善见表4.表4生产实践数据对照表目期限\月均产量t吨钢电耗kWh/t出钢周期min电极消耗kg/t油耗kg/t氧耗m3/t氧管消耗kg/t生产速度t/h金属收得率由表4可知，随着附加能量的输人，支持并加速熔化期的完成；*小化精炼期，通过与BSE碳氧枪的配合使用而使造泡沫渣操作持续、稳定，从而保证了大功率输人和长弧操作，并提高了生产率；消除了冷点及出钢口堵塞；使得关起炉门炼钢成为现实；且氧气的利用率也大大提高；加强了炉内二次燃烧；使氧气射流以篼冲击性和深穿透性进人熔池；较快地形成成分均匀的熔池并减少钢渣飞溅；快速去碳；减少了自耗式氧枪的氧管消耗；提高了自动化操作水平，大大地降低了工人的劳动强度。

　　4效益该系统的经济、社会效益主要由以下部分构成：4.1提高年产钢量电炉的年生产天数为330天，该系统投人运行后，使冶炼周期由72分钟减至55分钟，出钢量按6It/heel，则：以目前工业用电价格为0.55元/度，每年节电所产生的经济效益为：55=2567.97万元/年4.3节省电极消耗新系统投人使用后，电极消耗降幅为。25kg/t，电极单价为20000元/吨，由此产生效益：总之，新系统投人使用后，年综合效益得到了较大的提高，年节约资金1998.96万元，为电炉厂增产、节支作出了贡献。

　　5结论根据上述分析，该系统使用后，效益十分可观，此项技术值得大力推广。随着全球经济一体化的有力推进，世界市场成为共同体，竞争的核心将是价格，而价格的重要构成是能源，因此，能源之一的电能会愈争愈烈。故通过研发、应用**的能源替代昂贵电能在炼钢行业将成为主流。而应用氧油一氧、天然气一氧或煤粉一氧烧嘴再结合炉口氧枪机械手进行大量化学能输人，缩短冶炼周期、降低电耗就是典型、有效的手段。