顶燃式热风炉剖面图.pdf
顶燃式热风炉刚性炉底上翘原因分析及改进
顶燃式热风炉刚性炉底上翘原因分析及改进摘要：介绍了带预燃烧室的顶燃式热风炉钢性炉底的结构；建立力学模型分析了钢性炉底上翘的原因；提出了炉底结构的改进方案。
关键词：带预燃烧室的顶燃式热风炉；辐射梁；刚性炉底；引言山东省冶金设计院股份有限公司研究开发并有自主知识产权的带预燃室的顶燃式热风炉除莱钢从2001年起全部采用外，天钢3200m3高炉、安阳3200m3高炉、通钢2600m3高炉、济钢1750m3高炉、杭钢1260m3高炉、南钢1250m3高炉、首秦1260m3高炉、山东石横1080m3高炉、凌钢750m3高炉、济源450m3高炉、重钢2500m3高炉、吉林建龙1800m3高炉等均采用了带预燃室的顶燃式热风炉。
其中1000m3及以下级别高炉在2006年以前均采用了带辐射梁的刚性炉底，这种炉底结构简单，刚性足，自稳定性好。
但是部分热风炉在使用几年甚至刚建成后炉底就出现了上翘的现象，虽然这一问题对热风炉的正常操作不会有很大影响，但热风炉自身稳定性及抗震性将受到削弱，必须加以改进。
1引起顶燃式热风炉炉底上翘的原因顶燃式热风炉炉底上翘的原因是多方面的，归纳起来有三个方面。
1）制造误差。
顶燃式热风炉炉底结构较为复杂，特别是中间H型钢焊接时和容易产生变形，使得热风炉还没有投入运行炉底就已经产生了部分上翘。
对于热风炉这种大直径设备来说完全避免是不可能的。
2）热风炉炉内压力及静载荷引起的弯曲变形。
热风炉正常工作气体压力为0.3~0.45MPa，内部气体压力对热风炉炉底产生均布载荷。
热风炉壳体、炉箅子、铁块等自重约1400t，通过炉柱子对炉底形成集中载荷。
这两种载荷叠加作用会对炉底梁产生弯曲挠度，这就会使炉底产生上翘。
3）温度效应产生变形。
由于炉壳和炉底结构保温形式和所处坏境不同，在炉底部分炉壳温度和炉底结构的温度相差较大，所以在经向上二者膨胀量有较大不同，二者协调结果而产生炉底上翘。
制造误差引起的的炉底上翘因其随机性暂不作讨论。
卡鲁金顶燃式热风炉的装备特点与理论分析
卡鲁金顶燃式热风炉的装备特点与技术分析何丽珠（昆明工业职业技术学院，云南昆明650302）摘要：对昆钢1350m3高炉配置的卡鲁金顶燃式热风炉的内型结构、耐火材料、技术特征及工艺特点进行了全面的介绍和理论分析。
关键词：高炉顶燃式热风炉高风温耐火材料Characteristics of Kalugin Top Combustion Hot BlastStove and Technical AnalysisHe Lizhu（Kunming Vocational Industrial and Technology College of Industry, Yunnan Kunming, 650302）Abstract: Give detailed introduction and theoretical analysis about inner structure, refractory, technique characteristics and process to KISCO 1350m3 Kalugin top combustion hot blast stove. Key words:blast furnace top combustion hot blast stove high blast air temperature refractory0 引言高风温是高炉节能降耗强化冶炼的有效措施。
随着高炉炼铁技术的发展，对风温的要求不断提高，顶燃式热风炉的优势日益明显，特别是卡鲁金顶燃式热风炉，以其高温长寿、节约资金等诸多优点，在国内迅速得到推广应用。
昆明钢铁股份公司下属的红河钢铁的有效容积为1350m3的3#高炉，配置了3座卡鲁金顶燃式热风炉，在使用单一的低发热值高炉煤气的情况下，达到了1200℃以上的高风温，取得了较好的技术经济指标。
1 卡鲁金顶燃式热风炉的特点昆钢1350m3高炉配置的卡鲁金顶燃式热风炉是从俄罗斯引进的一种新型高效节能型热风炉。
酒钢7号高炉热风炉的设计特点研究
酒钢7号高炉热风炉的设计特点研究酒钢7号高炉热风炉型式为顶燃式热风炉，拱顶部位设置环形陶瓷燃烧器，高温区选用硅砖，蓄热室采用19孔高效格子砖，采用冷风均匀分配技术，独立支撑无梁式炉箅子，利用废烟气预热助燃空气和煤气，以使热风平均温度达到1200℃以上。
标签：顶燃式热风炉；硅砖；冷风导流；炉箅子1概述酒钢集团本部在现有生产规模的基础上调整产能结构，初步使本部的铁-钢-材生产环节达到合理衔接，在现有的规模上增加一座1800m3高炉（7号），要求其工艺技术装备水平达到国内先进；热风炉系统在整个炼铁系统中占据非常重要的地位，所以热风炉的设计质量会影响整个炼铁工程的运行状况。
酒钢7号高炉配置了三座顶燃式热风炉，预留一座热风炉的位置。
热风炉高温区采用硅砖。
热风炉燃料为单一高炉煤气，利用烟气余热回收装置预热煤气和助燃空气。
热风炉高温阀门采用软水密闭循环冷却，热风炉系统燃烧、送风、换炉实现自动控制。
三座热风炉正常工作时，采用“两烧一送”工作模式，在富氧鼓风的条件下，热风温度可达1200℃以上。
2热风炉本体设计特点顶燃式热风炉主要技术性能参数见表1。
表1顶燃式热风炉主要技术性能参数项目1数值热风炉座数13热风温度，℃1>1200热风炉炉壳直径（上部/中部/下部），mm111504/10670/10120热风炉高度，m150.145蓄热室断面积，m2164.95格子砖类型119孔格子砖孔径，mm130格子砖蓄热面积，m2/m3148.56单位鼓风加热面积m2/min143.72.1燃烧器及拱顶结构環形陶瓷燃烧器设置在热风炉顶部预混室中心区域，环形陶瓷主燃烧器由一条煤气和一条空气环形通道组成，在煤气和空气通道上分布有多个旋流喷射孔，喷射孔沿圆周切线方向布置，喷出的气流以一定的速度在预混室内交叉混合并向下旋流，煤气在拱顶锥段空间燃烧，此环形陶瓷燃烧器为短焰燃烧器，火焰不接触砌体，砌体不会出现局部过热现象。
环形陶瓷燃烧器预混室与锥形拱顶的几何结构使通过气流在拱顶空间内的收缩、扩张、旋流、回流而实现煤气的完全燃烧和高温烟气的均匀分布。
热风炉设备和除尘设备简介(PPT 52页)
热风炉
通常下部采用粘土砖，中部采用 高铝砖，上部高温区采用硅砖、低蠕 变高铝砖等 。
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• 除尘设备 • 高炉煤气的成分：CO2:15～20％，CO:20～26％，
H2,N2,CH4 • 一.煤气除尘设备 • 按除尘方法为： • 1）干式除尘设备，如惯性重力除尘器，袋式除尘
器，旋风式除尘器； • 2）湿式除尘设备，如洗涤器和文式管洗涤器等； • 3）电除尘设备，如板式电除尘器。
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• 3．顶燃式 • 不设专门的燃烧室，拱顶空间作为燃烧室
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• 四．热风炉的拱顶
• 要求:有利于气流进入蓄热室时分布均匀，砌体结 构稳定及散热损失小。
• 按形状分 • 1）半球形 • 2）锥球形 • 3）悬链形
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• 热风炉本身是一个壳体装置，留有人孔在休风时 进行检修和换砖，内部由于助燃空气及烟气（煤 气，废气）的缘故，非常危险，同时内部也是高 温条件，所以正常生产时，工作人员是进不去的。
影响除尘效率的主要因素：
（1）水的消耗量；
（2）水的雾化程度；
（3）煤气流速。
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• 3．文式管 • 工作原理：利用高炉炉顶煤气所具有的一定压力，
通过文式管喉口时形成高速气流，水被高速煤气 流雾化，使水和煤气中的尘粒凝聚在一起，在扩 张段因高速气流顿时减速，使尘粒在脱水器内与 水分离沉降至集尘槽中。 • 按有无溢流水膜 溢流文式管 • （可调文式管） 无溢流文式管
• 少用，一般采用插板阀（燃烧器与热风炉隔开）
• 3.烟道阀
• 安装在热风炉与烟道之间
• 盘式烟道阀的优点：外部结构紧凑，阀体本身 就是管道的弯曲部分，不需另设角形弯头。
•
缺点：质量较大，阀盖工作时密封
第5章 高炉送风系统
5.1.3 高炉鼓风机的选择 1. 高炉鼓风量 的确定： (1)高炉入炉风量
1440 式中： V0 ——标态入炉风量，m3/min；
Vu ——高炉有效容积，m3；
I ——高炉冶炼强度，t/(m3· d)，取最高值；
qv
Vu Iq j
qj——每吨干焦消耗标态风量，m3/t。
灰分为10%~16%一般在2750～2604 m3/t之间 。 （2）考虑漏风率： 0 大高炉0.1，中小高炉0.15 q qv
5 高炉送风系统
高炉生产1吨铁需要1400~1600m3 空气， 约2吨；热风带入的热量约占总热耗的1/4； 约有1/2的高炉煤气用于热风炉；热风炉 的基建投资约占高炉车间总投资的1/2。 高炉送风系统包括 ：鼓风机、冷风管道、 热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门 等。
5.1 高炉鼓风机
5.1.1 高炉冶炼对鼓风机的要求: 高炉鼓风机是高炉的心脏，是高炉冶炼
2 结构示意图：
四级离心式鼓风机
1－机壳；2－进气口；3－工作叶轮；4－扩散器；5－固定导向叶片；6－排气口
3. 特性曲线：
鼓风机特性曲 线：在一定吸 气条件下，鼓 风机的风量、 风压、效率及 转速之间的关 系曲线
K－4250－41－1型离心式鼓风机特性曲线
特性如下：
①在一定转速下，风量增加，风压降低;反之，风 量减少，则风压增加。 ②风机转速越高，风量与风压变化特性曲线的曲 率越大，并且末尾段曲线变得越来越陡。即风量 过大时，风压降低得很多，中等风量时，曲线比 较平坦。中等风量区域，风机的效率较高，这个 较宽的高效率风量区称为风机的经济运行区，风 机的工况区应在经济运行区内。风机转速越高， 稳定工况区越窄，特性曲线向右移动。
旋流顶燃式热风炉在宣钢5~#高炉的应用及改进
冶 金 丛 刊
总 第 １ ３期 ９
力 差 变化 小 ， 以提 高蓄 热体 的使用 寿命 ， 可 蓄热体 热
交换 面积 得 以充分 利用 ， 以热交 换效 率提 高 。 所 （ ）拱顶 温度 低 ， 命 长 。烧 嘴 射 流 形 成 与 平 ３ 寿 面 向下小 于或 等 于 ５ 的 夹 角 ， 高温 燃 烧 产 物做 向 。 使 下 涡旋 流动 ， 避免 了火焰 直接 冲刷 拱顶 ， 在烧 嘴所 在
关键 词 热风 炉 ； 井 ；风 温 ； 用 寿 命 火 使 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １— ８ ８ ２ １ ） ３—０ ２ ０ １７ ３ １ （０ １ ０ ０ ９— ３
中 图 分 类 号 ：Ｆ ７ Ｔ ５８
ＡＰＰＬＩ ＣＡＴＩ ｏＮ ＡＮＤ Ｍ ＰＲｏ ＶＥＭ ＥＮＴ Ｆ ＳＷ Ｉ Ｉ ｏ ＲＬ ＴｏＰ ＢＵＲＮＥＲ ＴｏＶＥ Ｓ ｏＮ Ｎｏ ． ５ ＢＬＡ Ｓ ＦＵＲＮＡＣＥ Ｔ
烧 嘴形 成旋 转气 流环 绕 蓄热体 顶端 横 截面 作涡 旋 向
气
出 口 冷 风 人【 ＿ ＝ ｉ ＝
下 运 动。其 结构 见 图 １ 。
１２ 旋 流 顶 燃 式 热 风 炉 的 特 点 ．
图 １ 旋 流顶 燃 式 热 风 炉 结 构
（ ）空气 、 气 进 一 步 强 紊 流 充 分 混 合 ，使 燃 １ 煤
ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｔ ｈ ｉｅｉ ｆｔ ｅ ｈ ｔｓｏ ｅ ｗａ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔｏ ｌｓ ｕ ｎ ｃ ｒ ｄ ｃ ｉｎ． ｏ ｅ ｎ ，ｔ ｅ ｌｆｔｍｅ ｏ ｈ ｏ ｔｖ ｓｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｒｍ ｎ ｆｂａ ｔｆ ｒ ａ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｏ
顶燃式热风炉工作原理过程
蓄热式，按热风炉内部的蓄热体分球式热风炉（简称球炉）和采用格子砖的热风炉，按燃烧方式可以分为顶燃式，内燃式，外燃式等几种。
如何提高风温，是业内人士长期研究的方向。
常用的办法是混烧高热值燃气，或增加热风炉格子砖的换热面积，或改变格子砖的材质、密度，或改变蓄热体的形状（如蓄热球），以及通过种种方法将煤气和助燃空气预热。
优点：换热温度高，热利用率高。
缺点：体积大，占地面积大，热风温度不稳定,切换机构多，容易出问题，蓄热体寿命短，维修成本高，购置成本极高。
热风炉加热期拱顶温度的上升速率和进入拱顶温度管理期废气温度的上升速率，主要取决于燃烧过程的空燃比和煤气流量，同时还受煤气、空气质量和压力波动的影响。
实现热风炉燃烧过程自动控制的关键是随着煤气、空气压力和质量的波动及热风炉燃烧状态的变化对煤气流量和空气流量进行实时调整，空气流量的调整可以转化为对空燃比的调整。
故在加热期，可以最大空气流量进行加热，据此来调整合适的煤气流量或者以最大煤气流量进行加热，并调整合适的空燃比，迅速提高拱顶温度；到达拱顶温度管理期，适当减小煤气流量，并调整合适的空燃比，保证拱顶温度不变的情况下，提高废气的升温速率。
这样就能大大增加效率且消耗资源少。
八钢高炉三种类型热风炉的应用实践与比较
2008年第3期新疆钢铁总107期八钢高炉三种类型热风炉的应用实践与比较邹庆峰刘文壮郑拥军(宝钢集团八钢公司炼铁分公司)摘要：对八钢I号、5号、新区A高炉三种类型热风炉设计参数、结构形式及应用效果进行比较．寻找功能价值比更优的热风炉结构形式，促进风温的保持与提高。
关键词：内燃式热风炉；球式热风炉；卡鲁金改进型热风炉；高风温中图分类号：T F544文献标识码：B文章编号：1672—1221(2008)03--0011一01‘1概况八钢公司1号高炉采用内燃式热风炉，于1992年6月建成投产，采用湿法除尘的煤气(以下简称湿煤气)烧炉。
热风炉系统经过燃烧器改造、火井隔墙的喷补，运行至今风温一直处于较好水平；5号高炉采用球式热风炉，于2005年6月建成投产，采用空气预热技术和高炉煤气布袋干法除尘，风温一直处于较高水平，热风炉系统运行中出现燃烧口及热风出口发红的现象，2007年4～10月因发生燃烧口、热风出口砖体拱碹破裂塌落事故，被迫凉炉修补；八钢新区A高炉(2500m3)采用卡鲁金改进型顶燃热风炉．于2008年2月27日建成投产，一直处于良好运行状态。
使用布袋干法除尘煤气(以下简称干煤气)及双预热的情况下，拱顶温度可快速燃烧到1320C，废气温度控制在370C．在未掺烧焦炉煤气的情况下可为高炉提供1130C以上稳定的风温。
针对三种类型热风炉的应用实践．进行对比分析。
2八钢三种类型热风炉的设计特点三种热风炉的运行指标见表1，三种热风炉设计技术参数对比见表2，结构比较见图1。
表I近几年八钢热凤炉风温指标C2．1内燃式热风炉八钢l号高炉采用内燃式热风炉，各项设计技术参数见表2。
八钢l号高炉热风炉的主要结构(如图1a)特点：(1)眼睛形燃烧室和套筒型陶瓷燃烧器；(2)隔墙为自立式独立结构，与大墙之间不咬砌．两者间自由滑动；(3)使用湿煤气为燃料烧炉；(4)蓄热室为三段式。
低温段选用粘土砖，中温段选用高铝砖，高温段选用低蠕变高铝砖；(5)拱顶采用低蠕变高铝砖锥形结构。