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。
张钢“改进型”顶燃式热风炉的设计与应用
李咏茹 王丽 张吉增
山 东省 淄 博 市 张店 钢 铁 总厂 ２ ５ １ ５００
摘 要 热风 炉作 为 高炉 的主 要 配套 设备 ，它 的设 计 质 量 对 高 风 温 的提 供和 炼铁 工序 能耗 的 降 低 至 关重 要 。 本文 重 点 对 张钢 １ ５ ｍ５ 炉 Ｏ 高 ３ “ 进型 ” 热风 炉的设 计特 点和 使 用情 况进 改 行 了阐述 。 关 键 词 热风 管道 ；预 燃 室 ；耐 火材 料
热风 围管 不在 同一水 平面 上 ，需要 有一 段热 风竖 管过 渡到热 风直 管 ，通过 热风直 管 与热 风 围管相连 ，在 这方 面表 现的 更为 突 出。 因 此在 设计 中非 常重视 。热 风 围管被 固定 在高 炉框 架上 ，成 为热风 管道 系统 的 固定件 ，送 风时 受盲 板 力和热应 力 的作用 ，与之相连 的 热风 直管 就沿 着其 中心线 向围管相 反方 向膨 胀 ，为此 设计 中采 用 了两 段波 纹管 补偿 器和 管道 支座 ；热 风支 管与热 风总 管 的连接 上 ， 设 置了波 纹补 偿器 和拉杆 组 ，在 支管和 总管 中心 线 的交点 设置 管道 支座 ，吸收 因盲 板 力 和热 应 力引起 的横 向位移 和轴 向位 移 ；热风 空 气耗量 ：１ ８ ０ Ｎｍ ｈ ００ １ ／ 总 管上设 置 了长拉 杆 、热风总 管 与热风 竖管 煤 气耗 量 ：ｌ ５ ０ Ｎ ／ １０ ０ ｍ。 ｈ 前言 之 间 、热 风总 管端 部设 置 了波 纹 管补偿 器 ， 空 气预 热温 度 ：１ ０ ８℃ 热 风 炉 是 炼 铁 生 产 过 程 中 高 炉 的 以 吸收管 道 的纵 向膨胀 位移和 拉 杆的弹 性 伸 煤 气预 热温 度 ：１０ ８￣ Ｃ 长 ；同 时热风 出 口处 的炉壳钢 板 采取 了加 厚 主 要 附 属 设 备 之 一 ，其 投 资 约 占 高 炉 的 ５ ％～６ ％，它供 给高 炉 热 风的 热 量约 占炼 ０ ０ 热 风炉 效率 ：７ ．５ ８ ０％ 措 施 ，以防止 因盲 板 力和热 应力 使热 风出 口 铁生 产 能耗 的 ２％，它消 耗 的高 炉煤 气约 占 ０ 处 的炉 壳变形 ，进 而造 成炉墙 和 管道耐 火 材 高 炉产 生 煤气 的 ５ ％。提 高风 温 ，不 仅 可以 ３ 设计 的 主要特 点 ０ 料 损坏 ，影 响热风 炉寿 命 。 提 高 炉 缸 温 度 ，使 下 部 热 量 充 沛 ，而 且 也 ３ ３耐 火材料 的 配置 ． ３ ３ １热风炉 蓄 热体 ：上部 高温 区采 用 ．． 不 会 影 响 高 炉 炉 腹 煤 气 量 的 变 化 ，对 顺 行 ３ １预 燃室 结构 特 点 ． 影 响小 ，在 １０ ￣ ～ ｌｏ ℃风温 范 围 内，热 ００ １０ 耐 火度 高 、蠕变率 低 的硅砖 ，设 计 中充分 考 ３１１ ． ． 预燃 室 及 拱顶 背 衬 采用 喷涂 层 、 风 温 度每 提 高 ｌ ０ ０￣ Ｃ，可 以 降低 焦 ｌ ２ ｋ ／ ： ０ ｇ 耐 火纤 维毯 、轻 质保 温 隔热砖 到工 作层 ，该 虑 了高 温 区和低温 区的界面 温度 （ 括热 风 Ｅ 包 ｔ Ｆ ，同时 可增 产３ ｅ ％～５ ％。还 可增 加 喷吹 结构 可以 吸收砌 体 膨胀 ，提高 耐火 材料 隔热 炉 本体 内衬 ） ，设 定硅 砖高 度为 ８５ ｍ，防 ．２ 煤 粉 ４ ｋ ／ 铁 ，相应 地 进 一 步 降 低 焦 比 。 ０ｇ ｔ 保温效 果 ，降低 炉 壳温 度 ，减 少拱 顶温 度与 止 硅砖 温 度频繁 波动 而 引起 硅砖 粉化 ；中部 随 着 国家对 节能 减排 的重 视 及世界 能源 １趋 送风 温度 的温差 。 ３ 有硅 砖 和黏 土 砖混 合 过 渡段 ，硅 砖 ４ （ 层 相 紧张 ，石 油 、煤 炭 、天然 气价 格 １益攀 升 ， ３ 层 ３ １ ２ 燃 室采 用 分 别支 撑 与炉 壳 上的 当于 黏 土砖 ６ ） ；下部 为 采用 热 震稳 定 性 ． ．预 为 保证 热风 炉 的换热 效率 ，更好地 向高 炉提 独立 支撑 结构 ，热 风炉拱 顶 、炉墙 、格 子砖 强的黏 土 砖。 供 恒温 、恒 压 的高温 空 气 ，热风 炉的选 型 、 ３ ３ ２热风 炉本 体 内衬 ．． 和炉 壳均 匀而且 对 称 ，拱顶 只有一 个热 风 出 结 构 参数 的设 计 、耐 火材 料 的配 置等 显得尤 口 ，保 证 热 风 炉拱 顶 在 高温 高压 下 的稳 定 喉 口 ：由炉壳 到工作 层依 次采 用支撑 臂 为 重 要 耐热混 凝 土 、硅酸铝 耐火 纤维 毯 、高铝 砖 。 性。 拱 顶 ：由外到 内依次 采用 喷涂 层 、硅酸 ３ １ ３ 燃 室是 顶 燃式 热 风 炉 的核 心部 ． ．预 １热风 炉 的选 型 位 ，预燃 室结 构参 数正 确与 否 ，直 接 关系到 铝耐 火纤 维毯 、轻 质保温 黏土 砖 、轻 质隔热 煤 气和 助燃空 气混 合是 否均 匀 、燃烧是 否 充 硅砖 ，工 作层 用耐 火度 高 、抗 腐蚀 性好 、蠕 目前 国内 外 热 风 炉 的结 构 型式 有 内燃 分 、烟 气分布 是 否合理 ，也 就决 定 了整个热 变率 低 的硅砖 。 上 部 高 温 区 ： 由外 到 内依 次 采 用 硅 酸 式 、外燃 式 、顶燃 式等 。 由于 内燃式 热风 炉 风 炉的送 风 能力和 热效 率 。因此 ，预燃 室结 铝耐 火纤 维板 、轻 质黏 土砖 、轻 质硅砖 、硅 隔墙 的限 制 ，蓄热 室 气流分 布不 均匀 ，内燃 构 参数 的设计 至关 重要 。 砖。 式热 风炉 在大 型化 方 向上被 外燃 式热 风炉 所 预 燃室 为煤 气和 助燃空 气混 合 的部位 ， 下部 低温 区 ：由外 到 内依次采 用 硅酸铝 取代 。而 外燃 式 在结构 上 由于过 于复 杂 ，限 其 中有 煤气 环腔 和空 气环腔 。上 层 为煤 气环 ８ 制 了风温 的进 一 步提 高。 “ 改进 型 ”顶燃 式 腔 ，有 两排 煤气 喷嘴 ，每排 有喷 嘴 １个 ，喷 耐 火纤 维板 、轻 质黏土 砖 、黏土砖 。 ３ ３ ３预 燃 室 ．． 热风 炉是 山东 冶 金设 计院在 “ 卢金 ”顶 燃 嘴 为矩 形 。两排 喷嘴 水平 砌筑 ，煤 气沿 ３ 。 卡 １ 预 燃 室 球 顶 ：由外 到 内依 次 采 用 喷 涂 式热 风炉 专利 技 术基 础上 ，吸收 其他 形式 的 角切 向喷入 预燃 室 ；下 层为空 气环 腔 ，有 两 ８＂ 顶燃 式热 风炉 技 术优 点研 究开 发的一 种新 型 排 助 燃 空 气 喷 嘴 ，每 排 有 喷 嘴 １ ４ ，呈 矩 层 、硅 酸铝耐 火纤 维毯 、两层轻 质黏 土砖 、 顶燃 式热 风炉 ，取消 了燃 烧室 ，将预 燃 室置 形 ，水 平砌 筑 ，上层 空 气喷嘴将 助 燃空 气沿 红 柱石 砖 。 预 燃室 ：耐 火材料 由外到 内依次 采用 喷 ３ 于 热风 炉顶部 ，煤气 和助燃 空 气环腔 安 置在 １。 角方 向喷入 预燃 室 ；下 层空气 喷嘴 将空 预燃 室 内 ，煤气 和助 燃空 气在 预燃 室 内充分 气沿径 向喷 入预 燃室 中心 。这 种结 构形 式使 涂 层 、硅酸 铝耐 火纤 维毯 、低铁 莫来 石砖 、 红 柱石 砖 ，煤 气环道 、空 气环 道及 个喷嘴 工 混 合 ，在热 风炉 拱顶 燃烧 ，这 样可 以节 省热 煤气 在预燃 室 内产生 边缘 强 中心弱 的旋 流 ， 风 炉的 占地 面积 ，热 风炉 高度 及直 径相 对较 与上 层助燃 空 气产生 的旋 流混 合并 旋转 向下 作面均 采用 莫来 石 复合堇 青石 砖 。 ３３４ 管 道耐材 ．． 小 ，耐 火 材 料 及 钢 结 构 用 量 相 对 较 少 。实 运动 ，被 下 层助燃空 气 喷嘴沿 径 向喷入 的空 热风 支管 ：由外到 内依次 采用 硅酸 铝耐 践 证 明 ，在 相 同高 炉 容 积 条件 下 ， “ 进 气充 分搅拌 切割 ，由喉 口进 入拱顶 ，速 度迅 改 层 型 ”顶 燃式 热风 炉 比其 它形式 热风 炉节 约钢 速降 低并 在拱 顶燃烧 。控制 好旋流 强 度就相 火纤 维 板 、低 铁 莫来 石 砖４ ，充 分 考虑 支 材 ３ ％，节 约 耐火 材 料 １％，总投 资 可节 约 当于 控制 了烟 气在格 子 砖上表 面边 缘和 中心 管 的保温 、隔 热及 热膨胀 ，工作面 采用 蠕变 ０ ５ 的强 度 ，达到 烟气 均匀 合理 的分 布 。因此喉 率低 、耐 火度 高 、热震性 能好 的低 蠕变 高铝 ２ ％。经过 全 面 分析 ，确 定 采用 “ ０ 改进 型 ” 顶 燃式 热风 炉 。 口直 径与 预燃 室直径 的 比例 、喉 口直径 与拱 砖 。 热 风 总 管 及 热 风 直 管 ：下 部 １ ０ 范 ２。 顶 内径的 比例 、煤 气和 空气 喷嘴 的角 度及数 围内 喷涂 ７ ｒｍ厚 喷 涂 层 ，上 部 ２ ０ 喷 涂 ２ ａ ４。 目在 设计 中显 得尤 为重 要 。 ２ “ 改进型 ”顶 燃 式热风 炉 的主要 设计 ５ ｒｍ厚 喷 涂 层 ，下 部 １ ０ 范 围 内 铺 衬 ４ ａ ２。 ３２ ．热风 管道设 计特 点 参 数 ２ ｍ油 纸 ，上 部 ２ ０ ａ ｒ ４ 。铺 衬２ ｒｍ硅 酸 铝 耐 ０ ａ 热 风 管 道 系 统 的 设 计 、安 装 和砌 筑 ， 往往 因为 对热 风盲 板 力和管 道热 应力 考虑 不 本次设 计确 定 的主要 参数 如 下 ： 周到 ，
外燃式热风炉设计及CAD
目录1 热风炉本体结构设计 (1)1.1 热风炉的概述 (1)1.2炉基的设计和选择 (3)1.3炉壳的设计 (4)1.4炉墙的设计 (4)1.5拱顶的设计 (5)1.6蓄热室的设计 (6)1.7燃烧室的设计 (7)1.8炉箅子与支柱的设计 (8)2 燃烧器选择与设计 (9)2.1金属燃烧器 (9)2.2陶瓷燃烧器 (9)3 格子砖的选择 (13)4 管道与阀门的选择设计 (18)4.1管道 (18)4.2.阀门 (19)5 热风炉用耐火材料 (21)5.1 硅砖 (21)5.2 高铝砖 (21)5.3 粘土砖 (21)5.4 隔热砖 (21)5.5 不定形材料 (21)6 热风炉的热工计算 (27)6.1 燃烧计算 (27)6.2 简易计算 (32)6.3砖量计算 (35)7 参考文献 (37)1 热风炉本体结构设计1.1 热风炉的概述（1）热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。
冷风被加热并通过热风管道送到高炉。
目前蓄热室热风炉有三种基本形式，即内燃式，外燃式，顶燃式热风炉。
（2）传统内燃式热风炉如下图所示，它包括蓄热室和燃烧室两大部分，并由炉基，炉底，炉衬，炉箅子，支柱等构成。
热风炉的有效尺寸决定于高炉的有效容积，冶炼强度要求的风温。
图1-1 传统式热风炉我国设计的尺寸参考表1-1。
表1-1 我国设计的尺寸参考下表：100 250 620 1036 1200 1513 1800 2050 2516 4063 V有效D上4346 5400 7300 8000 8500 9000 9330 99600 9000 10100 下5200 6780 9000 9500H D 4.80 5.57 4.80 4.70 4.95 4.93 4.93 5.70 5.57 5.35我所设计的热风炉是外燃式热风炉（3）外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化和发展，他是燃烧室和蓄热室分别在两个圆柱形壳体内，两个室的顶部以一定方式连接起来。
外燃式热风炉设计及CAD
目录1 热风炉本体结构设计 (1)1.1 热风炉的概述 (1)1.2炉基的设计和选择 (3)1.3炉壳的设计 (4)1.4炉墙的设计 (4)1.5拱顶的设计 (5)1.6蓄热室的设计 (6)1.7燃烧室的设计 (7)1.8炉箅子与支柱的设计 (8)2 燃烧器选择与设计 (9)2.1金属燃烧器 (9)2.2陶瓷燃烧器 (9)3 格子砖的选择 (13)4 管道与阀门的选择设计 (18)4.1管道 (18)4.2.阀门 (19)5 热风炉用耐火材料 (21)5.1 硅砖 (21)5.2 高铝砖 (21)5.3 粘土砖 (21)5.4 隔热砖 (21)5.5 不定形材料 (21)6 热风炉的热工计算 (27)6.1 燃烧计算 (27)6.2 简易计算 (32)6.3砖量计算 (35)7 参考文献 (37)1 热风炉本体结构设计1.1 热风炉的概述（1）热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。
冷风被加热并通过热风管道送到高炉。
目前蓄热室热风炉有三种基本形式，即内燃式，外燃式，顶燃式热风炉。
（2）传统内燃式热风炉如下图所示，它包括蓄热室和燃烧室两大部分，并由炉基，炉底，炉衬，炉箅子，支柱等构成。
热风炉的有效尺寸决定于高炉的有效容积，冶炼强度要求的风温。
图1-1 传统式热风炉我国设计的尺寸参考表1-1。
表1-1 我国设计的尺寸参考下表：100 250 620 1036 1200 1513 1800 2050 2516 4063 V有效D上4346 5400 7300 8000 8500 9000 9330 99600 9000 10100 下5200 6780 9000 9500H D 4.80 5.57 4.80 4.70 4.95 4.93 4.93 5.70 5.57 5.35我所设计的热风炉是外燃式热风炉（3）外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化和发展，他是燃烧室和蓄热室分别在两个圆柱形壳体内，两个室的顶部以一定方式连接起来。
热风炉操作讲解
本钢内燃式热风炉结构图
高铝格子砖
热风阀中心线
煤气入口中心 线
热风出口中心 线
助燃风入口中 心线
内 燃热 风炉 横 断面 图
粘土格子砖
助燃风入口中 心线
废气出口中心 线 煤气入口中心 线
第八节 热风炉操作
• 外燃式热风炉
1910年德国人首先取得了外燃式热风炉的专利； 1928年美国人建造了世界上第一座外燃式热风炉。然而，外燃式热 风炉广泛应用于生产还是60年代后期的事。 1960～1965年联邦德国先后建造了地得式、柯柏式、马琴式外燃热 风炉； 1971年日本综合柯柏式和马琴式的优点建造了新日铁式外燃热风炉 。 我国于1968～1971年在安阳水治铁厂和济南铁厂，首先建造了外燃 式热风炉，称“水冶型”外燃式热风炉（类似地得式）。 1972 年本钢5 号高炉（炉容2000m3 ）vfhpb “ 水冶型”外燃式热风炉 （图1.2）； 1976年鞍钢6号高炉（炉容1050m3）建成“鞍外Ⅰ型”外燃式热风炉 （类似马琴式），1977年鞍钢又设计建造了“鞍外Ⅱ型”外燃式 热风炉（类似新日铁式），应用于7号高炉（炉容2580m3）， 1985年宝钢1号高炉引进了日本新日铁式外燃式热风炉。
第八节 热风炉操作
第八节 热风炉操作
• 炼铁系统的能源消耗
• 钢铁工业是能耗大户，其能耗约占全国能耗总 量的10%，而其中炼铁系统（高炉、焦炉、烧 结，下同）的能耗占整个钢铁厂能耗的70%以 上，是能耗大户中的特大耗能户，炼铁系统的 能源消耗主要是煤。 • 炼铁系统的能耗为什么高？一是因为环节多 （包括铁、焦、烧三个工序），又都是高温反 应过程，过程本身耗热多；二是因为生产中排 放的烟气、副产的煤气、熔渣等带走大量的热； 三是焦炭、烧结（球团）都要经过冷却才能进 入高炉，这又损失大量的热量。
某钢厂1080 m3高炉顶燃式热风炉的设计与应用
某钢厂1080 m3高炉顶燃式热风炉的设计与应用李学华【摘要】某钢厂为满足风温要求,设计了1 080 m3顶燃式热风炉.介绍了该风炉蓄热室设计参数、燃烧器设计特点和耐材结构设计方法,以及投产后热风炉的风温、风压、主要部位的温度、换热器的预热温度等实际操作参数.热风炉投产后,风温达到1 200～1 230℃,满足了高炉对风温、热交换及烧炉的要求.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】3页(P21-23)【关键词】顶燃式热风炉;风温;蓄热室;燃烧器【作者】李学华【作者单位】中冶华天工程技术有限公司,安徽马鞍山243005【正文语种】中文顶燃式热风炉概念的提出带来了热风炉设计的革命。
在国内，随着首钢型大拱顶多切向预混燃烧器（2～4个）顶燃式热风炉的淘汰，以卡鲁金热风炉为代表的新型顶燃式热风炉逐渐在各级别高炉中得到推广和运用。
由于使用年限较短，相关的研究和实践数据还较少。
新型顶燃式热风炉取消了传统内燃式、外燃式热风炉的独立燃烧室，将热风炉的拱顶作为燃料燃烧的空间；在拱顶之上另设一个直径较小的预燃室（燃烧器），内有煤气和空气的集气室和喷口，采用扩散火焰燃烧。
燃烧器火焰较短，且燃烧器结构简单、运行中温度较低，使用寿命长。
顶燃式热风炉具有减少散热损失、提高风温、节约占地面积、节约投资、耐材结构稳定、寿命长等许多优点。
某钢厂一期新建2座1080m3高炉，计划年产量200万t。
高炉配3座新型顶燃式热风炉，在全烧高炉煤气的条件下，要求年平均风温1150～1200℃。
采用热管式换热器回收烟气余热，预热煤气和助燃空气。
热风炉蓄热室格子砖分3段，材质分别为RG-95、DRL-135、DRN-115。
热风炉燃烧和热平衡计算得到：单炉平均煤气量，50500Nm3/h；单炉理论平均空气量，36500Nm3/h；单炉平均烟气量，81300Nm3/h。
蓄热室内烟气理论流速：1.78Nm/s。
热风炉原始设计参数见表1。
某钢厂1080m3高炉顶燃式热风炉的设计与应用
某钢厂 １ ０ ８ ０ ｍ３ 高炉顶燃式热风炉 的设计与应用
李 学华 （ 中冶华 天工程 技 术有 限公 司， 安 徽 马鞍 山 ２ ４ ３ ０ ０ ５ ）
【 摘 要】 某钢厂为满 足风温要求 ， 设计 了 １ ０ ８ ０ Ｉ ｌ ｌ 顶燃式热风炉。介绍 了该风炉蓄热室设计参数 、 燃烧器设计特点
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔｏ ｐ Ｆｉ ｒ ｅ ｄ Ｈｏ ｔ Ｂｌ ａ ｓ ｔ Ｓｔ ｏ ｖ ｅ ｏ ｆ １ ０８ ０ ｍ３ ＢＦ ０ ｆ Ｃｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ Ｓｔ ｅ ｅ ｌ Ｐｌ ａ ｎ ｔ
和耐材结构设计方法 ， 以及投产后热风炉的风温 、 风压 、 主要部位 的温度 、 换热器 的预热温 度等实际操作参数 。热风
炉投产后 ， 风温达到 １ ２ ０ ０ ～ １ ２ ３ ０℃， 满足 了高炉对风温 、 热交换及烧炉 的要求 。
［ 关键 词 】 顶 燃 式热 风 炉 ； 风 温； 蓄热室； 燃 烧 器
１ 引 言
量２ ０ ０ 万ｔ 。 高炉配 ３ 座新型顶燃式热风炉 ， 在全烧
高 炉煤 气 的条 件下 ，要求 年 平均 风 温 １ １ ５ ０ ～ １ ２ ０ ０
顶 燃 式 热风 炉 概念 的提 出带来 了热 风 炉设 计
的革命。在国内， 随着首钢型大拱顶多切向预混燃
烧器 （ ２ ～ ４个 ） 顶 燃式 热风 炉 的淘 汰 ， 以卡鲁 金 热风
ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ａ ｔ ｆ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ － ｒ ｕ ｐ ． Ａｆ ｔｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｗａ ｓ ｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ
卡鲁金顶燃式热风炉认识
卡鲁金顶燃式热风炉认识简述了热风炉结构形式的演变，并对现在比较流行的卡鲁金顶燃式热风炉的工艺流程进行了剖析。
标签：顶燃式热风炉；剖析1 卡鲁金顶燃式热风炉主要特点（1）取消了燃烧室，煤气燃烧采用安装在拱顶的喷气-涡流烧嘴来进行。
（2）提供非常好的煤气燃烧条件，废气中的一氧化碳的浓度低。
（3）热风炉内（燃烧室和蓄热室之间）无热“短路”现象。
（4）热风炉阻力较小，烧嘴在满载荷运行时也能满足操作要求。
（5）燃烧时绝对没有脉冲波动和振动。
（6）对耐火砖炉衬没有直接的火焰冲击及局部过热。
（7）在预热室内一般温度较低（平均约为900摄氏度）。
（8）在不进行重大维修情况下的寿命由硅砖和拱顶来确定的，可以达到25～30年，投资明显降低。
2 卡鲁金顶燃式热风炉结构型式2.1 拱顶热风炉拱顶由上部球顶和下部圆柱形预热室组成，拱顶与蓄热室用锥段过渡联接，拱顶与锥段大墙完全脱开，由炉壳支撑，大墙的不均匀膨胀不会对拱顶结构产生不良影响。
燃烧器喷嘴设在拱顶下部圆柱形预热室上，煤气和助燃空气分别经过预热室由喷嘴喷入拱顶燃烧。
2.2 蓄热室上部锥段大墙与蓄热室大墙完全脱开，由炉壳支撑，以增强砌体稳定性。
蓄热室内砌筑十九孔高效格子砖，以提高其传热效率。
热风出口设在蓄热室上部。
2.3 燃烧器燃烧器采用喷气-涡流烧嘴结构型，燃烧100%的高炉煤气。
2.4 炉篦子热风炉采用无梁式炉篦子结构，并且每块相邻的炉篦子相互锁住，形成整体结构。
2.5 余热回收装置采用回收热风炉烟气预热空气及煤气技术，燃烧100%的高炉煤气，使年平均风温达到≥1150℃。
2.6 冷风导流装置为充分发挥格子砖每个格孔的传热效果，热风炉设置了冷风导流装置。
3 卡鲁金顶燃式热风炉的耐火材料热风炉内衬厚度及耐火材料的材质，是根据热风炉各部位的工作条件来确定的。
（1）拱顶及过渡锥段采用硅质、高铝、粘土砖砌筑。
（2）蓄热室内采用十九孔格子砖，自下而上依次采用粘土砖、高铝砖、和硅砖。
“卡鲁金”顶燃式热风炉炉衬施工工法
“卡鲁金”顶燃式热风炉炉衬施工工法中冶实久建设有限公司昆明分公司郑辉彭强1、前言热风炉是高炉的主要附属设备。
它是利用高炉煤气燃烧的热量，借助砖格子的热交换作用为高炉提供高温的热风。
由俄罗斯KALUGIN公司设计的称为“卡鲁金”顶燃式热风炉（见上页示意图）。
与内燃式热风炉相比较，无燃烧室火井墙。
空、煤气自热风炉顶部的空气支管及煤气支管进入预燃室混合均匀，在热风炉“顶部燃烧。
卡鲁金”顶燃式热风炉具有蓄热面积大、气流分布均匀、高温、长寿的特点。
有广阔的发展前景。
由于热风炉在高温条件下工作，炉料砌筑施工质量要求较高。
如：砌缝、泥浆的饱满度，膨胀缝的合理留设等。
各种耐火材料之间衔接部位缝隙处理，特别是炉顶、热风口等区域的施工质量对保证炉衬的整体质量至关重要。
因此，只有采用科学合理的施工方法，才能达到降低成本、缩短工期、确保质量和安全的目的。
针对此类工程，我公司对多个不同施工条件的工程进行了多种技术的运用实践，其施工技术水平已达到国内先进水平。
较成功的解决了砌体泥浆不饱满、炉顶砌筑尺寸不易保证的通病防治等技术难题，我们经总结形成本工法，其内容简述如下。
2、工法特点2.1施工速度快，工序衔接合理。
大墙砌筑与格子砖砌筑分班轮流作业。
提前空气支管及沉煤气支管的砌筑，为拱顶连续施工创造条件。
2.2结构整体性好，便于过程监督、检查。
管孔下半圆采用轮杆控制内径，上半圆采用“弹性支撑”的方式砌筑（详见第5.2.3条），可边砌边检查、控制每块砖的砌筑质量。
2.3格子砖平整、透孔率好。
同一层采用同一公差格子砖砌筑，结合大、小公差格子砖调整高差。
与蓄热室大墙之间膨胀缝采用木楔固定。
3、适用范围该工法适用于俄罗斯“卡鲁金”顶燃式热风炉的施工。
4、工艺原理4.1与传统大墙砌筑严格保证设计内径相比，根据炉内高温气体的流动及冲刷特点，砌筑重点保证炉墙厚度与密实，大墙砌筑时耐材紧贴炉壳。
4.2根据耐火砖自重下坠及圆形砌体之间相互挤紧的原理，拱顶采用金属卡钩挂砖砌筑法砌筑。
卡鲁金顶燃式热风炉燃烧器的燃烧过程模拟研究
ｉ ｍ ｐ ｏ ￣ ａ ｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｃ ｏ ｋ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ， ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ， ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ
卡鲁金顶燃式热风炉燃烧器 的燃烧过程模拟研究
卡 鲁 金顶 燃 式 热 风炉 燃 烧 器 的燃 烧 过 程模 拟 研 究
何增晓 ， 邢桂 菊
（ 天 津钢铁 集 团有 限公 司能 源 中心 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ １ ）
［ 摘 要】 高炉 热风 炉是 高炉炼铁生产 中的重要设备 ， 提高高炉风温是 降低焦 比、 增加喷煤量 、 提高冶炼强度 的重要 措施 ，合适 的燃烧器结构有利 于提 高热风炉的热效率和送风温度 。在对 卡鲁金顶燃式热风炉建立初步 了解 的基础 上， 运用 Ｃ Ｆ Ｄ软件对卡鲁金顶燃式 热风炉的燃烧过程进行 了数值模 拟研究 ， 对 比分析 了不 同燃烧器结构对 温度 场 、
ｂ ｕ ｒ ｎ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ —ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｏｎ ｂａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎｇ ｏ ｎ Ｋａ ｌ ｕ ｇ ｉ ｎ ｔ ｏ ｐ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｏ ｔ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ，ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｗａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ