181 高风温组合换热系统的应用及有关问题

高风温组合换热系统的应用及有关问题
许永贵
安徽工业大学冶金与资源学院
摘要本文介绍了“助燃空气二次预热、煤气一次预热”以及“助燃空气二次预热、煤气不预热”的两种“高炉高风温组合换热系统”的应用实践和所取得的效果，分析了在应用中已经出现或可能出现的问题，并针对所述存在问题应该采取哪些应对措施，以使“高炉高风温组合换热系统”充分发挥作用、显著降低炼铁焦比。

关键词高炉热风炉高风温组合预热系统节能降耗
1 概述
作者已先后两次在全国中小高炉炼铁学术年会上介绍了“空气两次预热、煤气一次预热”及“空气两次预热、煤气不预热”两种组合换热工艺系统以及它们与高炉风温及节能降耗的内在关系【1】【2】。

从2001年开始，高炉高风温组合预热换统已先后在12座不同炉容的高炉上获得了成功应用并且取得了显著的节能效果，另有2座高炉正在实施应用。

但在应用实践中也出现了一些实际问题以及发现一些可能出现的问题。

本文针对这些问题加以分析讨论并提出应对措施，以求引起用户重视。

2 “高炉高风温组合换热系统”技术的由来
2001年本文第一作者在“工业炉”上发表题为“用热管技术提高高炉鼓风温度的局限性及对策探讨”的文章【3】，提出了带附加燃烧炉(即前置炉)的空气2次预热、煤气1次预热的工艺流程。

其后，在为宝钢4#高炉进行的“全烧高炉煤气实现1250℃鼓风温度”的科研论证课题中，这种工艺流程得到了宝钢的认可与肯定。

几乎与此同时，这种组合预热工艺系统被南昌钢铁公司新3#420m3高炉首先采用，并且取得了成功。

2004年作者向国家知识产权局申请了实用新型专利“高炉高风温的组合换热系统”，2005年1月5日被授权公告。

此后，作者根据通化钢铁(集团)公司的应用情况，于2006年申请了“高炉高风温多功能组合换热系统”实用新型专利，并于2007年1月31日被授权公告。

直到现在，已有12座高炉成功采用了“高炉高风温组合换热系统”，另外还有2座高炉正在实施过程中。

3 “高炉高风温组合换热系统”的实际应用
3．1应用实例汇总
表1汇总了12座高炉采用“高炉高风温的组合换热系统”及“高炉高风温多功能组合换热系统”的情况。

表2汇总了这12座高炉的组合换热系统的有关参数。

①煤气不预热，但扰流子换热器排出的烟气送去中速磨烘煤粉。

3．2应用效果摘录
高炉高风温组合换热系统及高炉高风温多功能组合换热系统的应用效果不可能全部在本文中表示出，只能摘登部分实例，详见表3及图1、图2、图3、图4、图5、图6。

表3中“实际”的数据均取自用户热风炉主控室计算机画面的实测数据。

关于前置炉煤气消耗量一栏的数据，有的是流量计没有调整好，有的是装了流量计尚未使用。

但实际煤气消耗量均小于设计所需要的量，其原因就是设计院所提供的热风炉煤气消耗量都偏大。

②设计要求是>1200℃，实际风温1220℃为兑冷风后的风温。

4实际应用中已出现或可能出现的问题及应对措施
4．1 实际应用中已出现的问题及应对措施
4．1．1 电动阀门执行器电路板烧坏
烟气、煤气、空气管路尽管已经采取保温包扎措施，但因环境温度过高而使电动阀门执行器的电路板被烧坏。

彻底解决这个问题的措施就是采取分体安装的办法，即电动执行器的控制部分与机械部分分体安装，并且把所有阀门电动执行器的控制部分集中安装在一个控制箱中，同时仍能使信号远传。

4．1．2扰流子换热器高温段管子变形弯曲、一端塌头
为了减少占地面积，扰流予换热器一般都是立式布置，即烟气在管外由上往下流动，而管子则是水平排列。

这样，当扰流子换热器进口烟气温度超过规定值时，高温段管子就会变形、向下弯曲，严重时使活套安装在花板上的一端管子塌头，被预热的空气一部分就流向到烟气中，减少了热风炉助燃空气量及降低了空气二次预热效果。

解决这个问题的有效措施是：
(1)严格控制好扰流子换热器烟气进口温度，控制系统中增加超温报警功能；
(2)最好采用自动控制程序。

当扰流子换热器烟气进口温度偏离设定值时，往前置炉兑
入热风炉烟气的调节阀会自动开大或关小，以保证进口温度稳定：
(3)将换热管伸出花板外的管长增加约50mm。

这样，即使管子受热变形向下弯曲，管子也不会塌头，就不会影响应用效果；
(4)在换热管中间增加一块花板支撑，以减小弯曲变形程度。

4．1．3热风炉助燃风机风压、风量不够
曾有一个企业在应用本高风温组合换热系统时，发现热风炉助燃风机风压、风量均严重不够，使得热风炉煤气负荷上不去。

查风机名牌参数及厂家提供的测试报告，都符合设计要求。

问题就在于该供货单位不是国内知名的大型风机制造厂，其检测报告也难以令人相信。

后来，该企业换了2台风机，问题得到解决。

4．2可能会出现的问题及应对措施
4．2．1热风炉入炉空气量可能会减少的问题
一般说来，煤气总管的煤气压力都>10KPa，煤气仅预热到200℃并且是1次预热，流路上煤气压力降落不大，因此热风炉入炉煤气量不大可能减少【3】。

但是，助燃空气2次预热到400℃以上，气体体积膨胀，流动阻力增加，整个空气流路上的总阻力大约在1500～3000Pa 之间。

因此就有可能会出现入炉风量不够的问题。

解决这个问题的措施有三个：
(1)加大管径，使空气在管道内的流动阻力不增加或增加不大；
(2)将燃烧器的空气、煤气喷口断面积加大：
(3)确保助燃风机实际全压>13KPa，最好为15KPa，以确保嘴前原有空气压力能够增加(1+t／β)倍。

4．2．2热风炉拱顶耐材问题
采用了高风温组合换热系统后，热风炉拱顶温度可能会>1400℃。

这时必须采用硅砖炉顶或采用卡卢金式热风炉。

如果是球式热风炉，则因拱项温度与热风温度差值较小(约80℃)，拱项温度可控制在1350℃，则可考虑仍用高铝砖炉顶。

4．2．3热风围管及直吹管等被烧红问题
解决这个问题唯有增加围管及直吹管内忖材料厚度和改进材料配方。

参考文献
[1] 许永贵．全烧高炉煤气实现1250"C风温的两种组合预热系统，炼铁，2008(2)：17—20
[2] 许永贵．论组合预热系统与高炉鼓风温度节能降耗的关系，2008年6月全国中小高炉炼铁学术年会论文集，431～434
[3] 许永贵．用热管技术提高高炉鼓风温度的局限性及对策探讨，《工业炉》，2001，N0．04。