1080m

1080m³高炉热风炉改造及烘炉实践
摘要：介绍了三宝1080m³高炉大修。

利旧原有的三座热风炉，增加一座热风炉及配套设施。

阐述了大修后热风炉系统能力核算和新增热风炉设计特点等及烘
炉过程。

此次施工满足了两烧两送（交错并联）送风制度，能实现热风炉高风温、长寿的目的。

关键词：大修；利旧；增加；烘炉；两烧两送；目的
公司于2021年3月开始对2#高炉进行大修，炉容为1080m³不变，保留三座
热风炉原有炉壳，煤气管路、阀门、补偿器等全部更新，在原有3#热风炉和烟囱
之间增设一座热风炉，与原来的三座热风炉一列式布置，热风炉间距12000mm，
配套改造、重新设计该区域的管路和换热器。

本文对大修后热风系统能力进行了
核算和热风炉设计特点进行了讲述，同时对烘炉操作进行总结分析。

1热风炉改造情况及特点
1.2热风炉系统能力核算
原热风炉设置有3座顶燃式热风炉，采用热管换热器预热助燃空气和煤气，
助燃风机一用一备，主要参数见表1。

改造后，热风炉加热风量按4000Nm3/min
计算。

利旧原有的三座热风炉，增加一座热风炉及配套设施，热风炉格子砖孔径
为φ25mm，将现有的助燃空气和煤气预热系统改造为采用板式换热器进行预热。

新增热风系统主要参数（表2）、4座热风炉系统主要参数（表3）如下。

表1 热风系统主要参数对比
Table 1 Comparison of main parameters of hot air
system
项
目
名
单
位
原
热
风
新
增
热
称炉
数
值风炉数值
热
风
炉
结
构
顶燃式顶燃式
热
风
炉
座
数
座31
热
风
炉炉壳内径
m
m
φ7900/φ9420/
φ6030
φ7900/φ9420/
φ6030
热
m43.1643.16
风
炉
全
高
蓄热
室断面积
m
2
34.834.8格
子
砖
总
高
度
m22.3222.32
格
子
砖
型
式
19孔高效格子砖19孔高效格子砖格m
φ30φ25
孔
直
径
m
格子
砖加热面积
m
2
/m³
48.6156.68格
子
砖活面积
m
2
/m2
0.3650.35每
座热
风炉加热面
m
2
3775744020
积
每
座
热
风
炉
格
子
砖
砖
重
t9901020
表2 4座热风炉系统主要参数
Table 2 Main parameters of 4 hot blast stove system
项目
名称
单
位
数值
热风
炉结构形
式
顶燃式
热风
炉座数
座4
加热风量Nm3/mi
n
4000
热风
炉燃料
高炉煤气
高炉
煤气发热
值
KJ/Nm3≥3150
煤气
预热后温
度
℃200
助燃
空气预热
温度
℃200
热风
温度
℃1200单位
风量平均加热面积
m2/Nm3
·min
44
单位
风量格子砖加热面
积
t/Nm3
·min
1.02
热风
炉工作制
度
交错并联
1.21 主要阀门的改造
对小阀门进行利旧，主要阀门使用情况如下：热风阀采用液动高温衬里水冷
闸阀（DN1200），空气燃烧阀、煤气切断阀、煤气燃烧阀、烟道阀采用液动楔式
闸阀（DN1300），冷风阀采用液动楔式闸阀（DN1200）,充气阀、废气阀采用液
动楔式闸阀（DN250），煤气放散阀采用液动球阀（DN200）,煤气主管放散阀采
用电动+手动球阀（DN250），倒流休风阀采用液动高温衬里水冷闸阀（DN700），混风切断阀采用液动楔式闸阀（DN600），冷风放风阀采用电动活塞式蝶阀
（DN1400）。

1.22预热器的选择
原热管换热器更换为双预热板式换热器，配套设计换热器区域管路及阀门和
补偿器，板式换热器设计参数见表3。

表3 板式换热器设计参数
Table 3 Design parameters of plate heat exchanger
项目
名称
单
位
数值
热风炉烟气量
m
3
/h
240000
烟气温度℃
320，最大
450℃
换热
后烟气温
度
℃不小于140
预热煤气量
m
3
/h
160000
（60℃，11KPa）
煤气
预热后温
度
℃不小于200
预热助燃空气
量
m
3
/h
100000
（25℃，13KPa）
空气
预热后温
度
℃不小于200
1.23其他改造
（1）新增一座热风炉的热风主管、支管及耐材、阀门、补偿器、拉杆、人
孔等；现有热风炉主管利旧、围管更新；现有热风支管耐材、补偿器、拉杆更新，阀门利旧；所有三岔口上部采用浇筑，下部采用组合砖。

（2）新增一座热风炉的煤气管路及阀门、补偿器等；现有煤气支管、阀门
利旧，补偿器更新；煤气主管更新，补偿器重新设计更新，管径DN2000。

（3）冷风主管（含放风阀、补偿器、人孔、富氧环管等附属设备）更换，
管径DN1400;新增一座热风炉对应的冷风支管及阀门、补偿器等；现有冷风支管、阀门利旧、补偿器重新设计。

（4）现热风炉区域烟气管道、阀门利旧，内村补充喷涂；换热区域烟道、
阀门、补偿器重新设计。

（5）两台助燃风机及配套设施更换，助燃风机风量133500m3/h，一用一备；助燃空气主管、补偿器重新设计，管径DN1600;助燃空气支管、阀门利旧，补偿
器重新设计。

（6）增加智能润滑系统，更换液压及润滑管路。

（7）现有热风炉烟囱下内径φ5.2m，上部出口内径φ3.7m，高度60m，本
体改造后，现有烟囱利旧。

1.3新增热风炉设计特点
（1）顶燃式高效燃烧器
本次新增热风炉采用高效顶燃式燃烧器，空、煤气在燃烧器内充分混合，以
降低空气过剩系数。

空气过剩系数≤1.03，相对于过剩系数1.1时，可以提高风
温20-30℃。

烟气分布均匀度≥95%，有利于格子砖换热和蓄热的充分利用，从而
提高送风温度。

热风炉系统热效率≥85%。

（2）优选耐材
根据热风炉各部位不同的工作特点合理选材，燃烧器在燃烧和送风周期工作
中温度波动较大，但最高工作温度≤1000℃，设计选用具有优异热震稳定性的红
柱石-莫来石-堇青石砖组合砖砌筑。

燃烧室工作温度高，但在燃烧和送风周期工
作中温度波动较小，该部位选用高温性能好的硅砖。

位于燃烧室和燃烧器之间的
喉口部位，既要承受较高工作温度，又要承受周期性温度波动，故在此部位选用
抗热震和抗蠕变性能均优异的红柱石砖。

蓄热室大墙和格子砖从上部高温区到下
部根据温度分布情况分别采用硅砖、低蠕变黏土砖、黏土砖。

热风管系工作衬采用180mm厚，蠕变温度为1450℃的红柱石莫来石复合砖砌筑，隔热衬为轻质高铝砖、轻质黏土砖和轻质喷涂料，且管道上部范围内留有填
充陶瓷纤维毯的膨胀缝，材料厚度475mm。

设计能保证管壳温度低于100℃。

（3）结构稳定
a）本体设计采用三段式砌筑结构，混合室、燃烧室、蓄热式耐火材料分三
段分别支撑在炉壳砖拖或炉底板上，相互之间采用迷宫式滑动缝连接，不受热膨
胀影响；
b）燃烧器煤气喷口采用防微爆无位移结构，解决煤气喷口砖错位设置掉砖
问题；
c）炉箅子采用带横梁多孔型技术，材质选用耐热铸铁，能够在450℃高温下
长期稳定工作；
d）热风炉筒体和炉底以及炉壳变径处采用圆弧连接，各孔口全部采用组合
砖砌筑（热风管道三岔口采用整体浇筑），合理设置径向和轴向膨胀缝等；
e）采用低应力热风管系技术。

三岔口设置固定支座，固定支座之间设置波
纹管以吸收支座间管道的热膨胀，热风总管和支管均设全程拉杆，热风总管自由
末端设置波纹管以吸收全程拉杆的变形。

为避免热风出口上部开裂，热风支管采
用大抱箍拉缸结构，热风阀两侧采用弹簧支座支撑；
f）各三岔口上部采用整体浇筑，下部采用组合砖。

三岔口外侧加挡环固定，防止管道砖受热膨胀对三岔口浇注料及组合砖产生挤压，导致三岔口耐材移位、
破损。

热风出口侧增加挡砖环结构，能有效避免热风支管管道砌对热风炉出口组
合砖（浇注料）的挤压。

g）为保证复式波纹管变形后砖衬的密封性能，复式补偿器部位采用“关节管”砌体先预变形，正常生产后再愈合密封。

2热风炉烘炉
根据顶燃式硅砖热风炉及硅砖升温特性,新增的4#热风炉烘炉时间定为20天，原1-3#热风炉烘炉时间定为12天。

2.1烘炉的目的
由于热风炉主体结构复杂，运行方式独特，蓄热材料量大，水份含量较多，
施工结束后应严格根据材料的特性进行烘炉。

因此，热风炉在正式投运前，烘炉
是至关重要的一个环节，常温-300℃时的低温烘炉可将材料中的游离水的充分排出；300℃-600℃时的中温烘炉可以使材料中的结晶水的充分排出；600℃-1000℃时的高温烘炉可使材料完成晶格转变，达到应有的使用性能。

2.2烘炉的工艺要求
（1）烘炉燃烧器安装于热风炉上部热风出口平台 DN800烘炉人孔处,烘炉介
质为高炉煤气，伴烧介质为瓶装液化气,火焰位于燃烧器内部,向热风炉内吹入高
温烟气,按照烘炉曲线对热风炉进行加热烘炉。

（2）烘炉燃烧器本体直接与烘炉人孔连接,烘炉结束后直接拆除,封堵人孔,
热风炉转主燃烧器烧炉。

（3）烘炉采用远程操作，配置安全联锁保护（熄火连锁、空气及煤气压力
连锁)及视频监视技术。

（4）烘炉要求:烘炉结束后,拱顶温度达到1000℃以上,废气温度达到150℃
以上。

2.3烘炉曲线
原1-3#热风炉烘炉曲线见图1，新增4#热风炉烘炉曲线见图2。

图1 1#、2#、3#热风炉烘炉曲线图2 4#热风炉烘炉曲线
Fig. 1 1#, 2#, 3# hot blast stove oven curve Fig. 2 4#Hot blast stove oven curve
2.3烘炉准备工作
（1）烘炉全套设备运输到现场。

（2）烘炉设备电气部分的具体接线调试。

（3）热风炉各管道、阀门、设备的调试。

（4）完成临时敷设的高炉煤气管路进行压力试验和泄漏试验。

（5）每座热风炉保证有拱顶测温用K分度热电偶5支(4用1备）。

（6）完成烘炉用临时管道的压力、泄漏试验和管道吹扫、烘炉点火前的煤气爆发试验工作。

（7）烘炉前72小时将热风炉烟囱用劈材烘干，使烟囱有负压抽力。

（8）做好能源介质的供应及各关键部位的膨胀检查。

（9）做好安全、消防等一系列准备工作。

烘炉期间严格按照烘炉曲线升温、保温，现场布置见图3。

图3 烘炉现场布置
Fig. 3 Oven site layout
3结束语
（1）将原有三座热风炉改为四座，保障风温的同时也利于灵活安排热风炉维修。

（2）通过优选材料、稳定设计结构、运用新工艺等手段，最大限度保证热风炉的稳定、长寿。

（3）科学制定烘炉曲线，保证材料中的水分蒸发干净，延长热风炉寿命。

（4）先进的建设方法和管理方法，从技术和经济层面，满足高炉的发展趋势。

参考文献
1.
李洋龙,程树森.高炉烘炉质量的研究.钢铁研究学报,2014(02):22-27.
2.
杨俊,杨雄.酒钢1#高炉新增热风炉改造设计.甘肃冶金,2013(06):16-18.
3.
徐广春.韶钢6号高炉热风炉改造施工技术.山西冶金,2017(04):131-132.
4.
郝素菊.高炉炼铁500问[M].北京:化学工业出版社,2008:312-325.
5.
任国庆.新型顶燃式热风炉设计特点.黑龙江冶金,2013:43-44.
6.
彭朝文,向武国.武钢5、6、7号热风炉设计比较.炼铁,2008(01):1-4.
7.
李占国,安文,张文来,林佐华.唐钢2560m³高炉热风炉设计.钢
铁,2001(04):8-12.。