鋼鐵工業在冶煉生產過程中，會產生富含熱值的焦爐煤氣，同時也會產生低熱值的高爐和轉爐煤氣。長久以來，高熱值的焦爐煤氣獲得了比較多的利用，但低熱值的高爐、轉爐煤氣卻大量直接的排放掉，能源利用效率不高，同時造成環境污染，對企業節能減排、降本增效和可持續發展都造成了極大影響。

山東某鋼鐵企業在高爐生產過程中存在部分剩余煤氣，公司為實現廢氣零排放的環保目標，在分廠成立了回轉窯技術攻關小組，嘗試將回轉窯的燃料從單一煤粉變為高爐煤氣與煤粉混燒，并獲得初步成功，項目配套燃燒器的高爐煤氣使用流量達到最大值5000m3/h。為進一步增加高爐煤氣使用量，該企業積極與襄陽中和技術有限公司進行技術交流與合作，為回轉窯開發出高效節能新型燃燒器，安裝運行后使用效果良好。

1 石灰煅燒工藝

該企業年產26萬噸活性石灰回轉窯采用豎式預熱器—回轉窯—豎式冷卻機工藝。

石灰從輸送機提升至豎式預熱器頂，經過預熱器由1050-1150℃的高溫煙氣預熱至約900℃之后，由推桿推入窯尾煙室逐漸滾動到窯頭，在回轉窯內逐漸升溫，經過分解、煅燒，煅燒溫度1250-1350℃，在窯口下料落入豎式冷卻器中，由冷卻空氣（二次風機）降溫至環境溫度約40℃，二次風經換熱后進入回轉窯時一般在600-700℃，窯內產生的高溫煙氣經過預熱器換熱后溫度降低至約170-190℃，隨后進入除塵器，由高溫風機排到煙囪。

2 高爐煤氣的利用

高爐煤氣因可燃成份CO、H₂、烷烴之類總含量較少約25%，其熱值低，單位熱值生成的煙氣量大，煙氣溫度較低，如單純使用高爐煤氣很難達到回轉窯工藝要求，需要摻燒煤粉等其他好熱值燃料。粉由輸送空氣送入窯內，煤粉濃度一般控制在2-6kg/m³_空氣，單位熱值約合10000-40000kCal/m³，同時煤粉細度控制在200目以下合格率≥92%，可燃氣體需要較長時間才能完全燃燒，煤粉在回轉窯內充分燃燒的情況下，煅燒溫度最高可達1600℃以上。因此，在回轉窯燃燒器的設計上考慮煤粉中摻燒若干量的高爐煤氣，以滿足活性石灰的煅燒要求。原來設計的燃燒器只能燃燒3000 - 5000 Nm³/h的高爐煤氣，并且火焰形狀短粗，窯內溫度很不均勻，混燒效果差，熱耗偏高。經過襄陽中和技術人員科研攻關，最終設計出摻燒大氣量高爐煤氣的多通道煤、氣混燒的SR2高效節能燃燒器。

該企業于2019年10月開始使用SR2高效節能燃燒器，經過雙方技術人員協同調試，最終達到滿意效果，煤粉與高爐煤氣在窯內燃燒速度快、燃盡率高，火焰形狀好，長度適宜，高爐煤氣使用量提高至8000 - 11000 Nm³/h，相比于之前，單位綜合熱耗8%以上，單位煤粉使用量13%以上。具體數據見下表：

3 高爐煤氣節能應用機理分析

高爐煤氣典型成份如下：

在20℃及1個大氣壓下的層流火焰前沿移動的正常速度值如下：

根據文獻¹，在CO 30.3%、H₂ 6.3%、CO₂ 19.2%、N₂ 44.2%的情況下和空氣混合物在20℃及1個大氣壓下測定其層流火焰最小傳播速度為(16.66±0.63)cm/s，最大傳播速度為(20.74±0.68)cm/s。

根據文獻²，在CO₂從40%增加到60%再增加到80%時火焰傳播速度大幅降低，在O₂從20%增加到30%再增加到40%時火焰傳播速度大幅提高。

高爐煤氣的火焰傳播速度偏低，并且在窯內一定量空氣的情況下，從最初燃燒到燃盡過程中CO₂濃度逐漸提高，而O₂濃度逐漸降低，火焰傳播速度會受到一定的限制。

同時，高爐煤氣作為氣體燃料，與煤粉固體燃料相比，空氣混合擴散速度提高了數十倍，因此石灰回轉窯采用高爐煤氣與煤粉混燒，與單純煤粉相比，燃燒器出口處燃燒迅速一些，冷卻帶偏短些；但后期燃燒緩慢，煅燒帶更長一些，預熱帶、窯尾溫度也進一步提高，石灰石在窯內煅燒時間加長，使預熱器中預熱溫度更高，從而可以在保證石灰活性度和成品率的情況下，降低窯內煅燒帶溫度。

4 結束語

通過將近兩個月的生產實踐證明，SR2高效節能燃燒器在活性石灰回轉窯上的應用是成功的。高爐煤氣雖然有低熱值、難燃燒、煙氣量大特性，但如果合理利用，可以取得優化燃燒、節能降耗的效果。

關鍵詞  高爐煤氣 高效節能  石灰回轉窯系統