张钢“改进型”顶燃式热风炉的设计与应用

Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ８ ７ ．０ ２ １ ．４ Ｏ ：１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ － ９２ 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 ，