浅谈提高高炉热风炉温度的措施

乔玉林

【摘 要】本文将针对提高热风炉高风温技术的改进和提高进行深一步的研究和探讨，从影响热风炉风温的因素着手，探讨提高热风炉风温温度的方法。

【关键词】提高 高炉 热风炉 温度 措施

前言

随着高炉冶炼强度的不断提高，高炉热风温度有很大程度的增长，热风温度在高炉冶炼中已从以前的1000C提高到1200C，我厂大小高炉有10座，热风温度普遍较低，只有1080C，对此提出比较适合提高热风温度的措施。

1热风炉的作用

高风温是现代高炉的重要技术特征。高炉热风炉是炼铁厂高炉主要配套的设备之一，是一种热交换设备。它主要用来为高炉提供高温热风，以供炉内的反应。热风炉的作用是为高炉持续不断的提供1000°以上的高温热风，高炉炼铁所需热量的25%都来自热风炉。其消耗的能源为煤气燃烧产生的热量，占高炉产生煤气的一半。一般一座高炉配3～4座热风炉，目前先进的现代热风炉风温可以达到1300°。

热风炉被广泛应用在工业生产的诸多领域，因工艺要求不同、燃料种类不同、热风介质不同而派生出不同用途与不同结构的热风炉。本文要介绍的，是为高炉冶炼提供高温热风的热风炉。

2热风炉风温的影响因素

2.1热风炉的结构对风温的影响

现代的热风炉主要分为内燃式、外燃式和顶燃式几种。内燃式热风炉成本较低，且占地面积较小，易于建设，散热面积小，热效率高。不过，内燃式热风炉的燃烧室结构太过复杂，而且大多数的内燃式热风炉没有在太高的温度下使用过。外燃式热风炉的燃烧室独立简单，并且长期在高温下使用。但是，外燃式热风炉成本高，占地面积大，不易于建设，并且散热面积较大，热效率低。在高温条件下，钢壳可能会发生开裂。顶燃式热风炉具有结构简单、节约材料、成本低廉等特点。同时，它也有寿命短、操作不变、高温区易损坏等缺点。其中，内燃式基本上已经淘汰不用，现在大部分炼铁企业用的均为外燃式，而顶燃式的使用数量正在逐年上升。

2.2耐火材料和格子砖对风温的影响

热风炉大体上由燃烧室和蓄热室两部分构成。炉体内不同的部位，温度是不同的，并且在温度变化以及一些化学反应的破坏下，不同部位的损伤程度也是不同的。为了能够承受炉内的高强度的热负荷和机械负荷，热风炉的耐火材料必须具有高度的稳定性，同时要具有抗高温低蠕变的性能。格子砖的作用是贮存热量，其大量存在于蓄热室。贮存热量的多少取决于单位体积的格子砖具有的受热面积，可以通过改变格子砖的孔数和单孔的孔径来改变格子砖的受热面积。

2.3操作制度对风温的影响

煤气热值流量和温度以及助燃空气的流量和温度是影响风温的两个重要指标。只有这两个指标都达到合理的要求，才能最大限度地提高热风温度，尽可能地降低成本。在炼铁过程中，基本的送风制度是交错并联送风制，现在大多数的高炉在整个过程中都是用双炉送风，一主一副，交替进行送风，即所谓的“两烧两送”。另外，还有“两烧一送”和“三烧一送”等。与后两者相比，“两烧两送”能够使风炉的热效率得到更大的提高。实践证明，当热风炉拱顶的温度保持在1420℃左右时能够使风温达到更高的温度。这个温度既不能太高也不能太低，一般要控制在1400℃～1450℃之间。这样既能尽可能地提高风温，又能防止由于高温产生氮氧化物与水结合产生硝酸，对热风炉造成腐蚀。

3提高热风炉风温温度的措施

3.1使用顶燃式热风炉

顶燃式热风炉是在内燃式和外燃式两种结构形式的基础上逐渐产生的一种全新的结构形式。上文比较了三种不同结构的热风炉的特点之后可以发现，顶燃式热风炉同时具有了内燃式和外燃式两种热风炉的优点，那么在不久的将来，顶燃式热风炉必将会取代其他两种结构形式的热风炉，所以未来应该将顶燃式热风炉的设计和改进作为主要的研究方向。

3.2使用更优质的耐火材料和格子砖

热风炉内的温度自下而上逐渐升高，根据此规律，可以将热风炉分为高温区、中温区和低温区三个不同的温度区，在拱顶和蓄热室以及燃烧室上部等部位温度最高。根据三个区段温度的不同，我们可以合理的选择耐火材料。在实际生产中，高温区应该使用抗高温、低蠕变、体积稳定性好、抗腐蚀能力强的材料，比如硅砖和高铝砖，鉴于我国属于铝土资源丰富的国家，因此，国内可以使用高容重、低蠕变的高铝质耐火材料；中温区也可以使用高铝砖；低温区由于对耐火要求较低，所以通常使用普通的黏土砖。这样既能更大限度地提高风温，又能节省成本。

在保证送风周期内风温稳定的前提下，使用合理数量的格子砖，以提高换热速度。除此之外，还可以通过增加格子砖的孔数，以及适当减小格子砖的孔径来增大格子砖的受热面积。现在，世界上已经生产出了第三代格子砖，与第一代相比，第三代格子砖的受热面积增大了将近十倍，成本缩减为原来的十分之一。国内的部分热风炉已经在合理使用耐火材料、改进格子砖等方面取得了比较不错的效果。

3.3优化操作制度

设置合理的操作参数可以大大提高提高热效率，降低成本。其中以合理匹配煤气热值流量和温度以及助燃空气的流量和温度两个参数最具代表性。一座高炉配有四座热风炉，让四座热风炉交替送风可以增加格子砖的数量和炉内受热面积，极大地提高热风炉的热效率。除此之外，还应该在保证充分利用蓄热炉热容量的前提下，合理地增加换炉的次数，缩短送风的时间。

3.4其他措施

除了以上的措施之外，还可以通过提高理论燃烧温度来提高热风炉风温。提高理论燃烧温度可以通过多种方式实现，例如：将焦炉煤气混入高炉煤气中以提高煤气的热值；利用一些设备将煤气中的水分脱去，以避免煤气中大量的水分会带走过多的热量；利用热风炉自身产生的余热来预热助燃空气达到一定的温度，既充分利用了能源，用提高了效率；向爐内注入充足的空气，使煤气能够尽可能地燃烧等等。

3.5.热风炉自身预热法

在单一烧低热值高炉煤气的热风炉，热风温度较低，不能满足现有高炉对热风温度的需要。自身预热法就是利用热风炉给高炉送风后的余热来预热助燃空气，提高理论燃烧温度达到提高风温的目的。它能用低发热量的煤气烧出1200C以上的风温，它的基本原理是热量的叠加，把低温热量转换成高温热量。4座热风炉的高炉采用二烧一送一预热的工作制度，在进行热风炉自身预热。具体的操作方法是一座热风炉烧好后，开始先给高炉送风，给高炉送完风后，再改送助燃空气，送完助燃空气后再转为燃烧。如此周而复始地进行，这样能将助燃空气预热到800—900C。按助燃空氣温度在800C以内每升高100C可提高理论燃烧温度33C计算，热风温度可提高200C，达到1200C以上。热风炉自身预热法的改造，从我厂现状来看，改进方法为烟道处加装助燃空气入口，以热风炉现有助燃空气入口为热空气出口。因热空气温度过高，热空气管道阀门应使用耐高温的材质，自身预热法降低了热风炉燃烧器使用寿命，有机会应更换成新型陶瓷燃烧器。热风炉自身预热法能有效的提高热风温度，经济效益显著。

3.6冷空气分配器

内燃式热风炉在送风期的气流分布是冷风入口的对面隔墙的附近区域和隔墙与大墙相交的两个死角，气流强度、流速大即在这个区域流过大量冷风而靠近大墙内壁气流次之，而在冷风入口附近中线两侧区域气流最弱，流速最小，即冷风通过该区域最少，冷风在蓄热室横截面的气流分布均匀度只有60—70%。

出现上述分布的主要原因是：热风炉送风期冷风由冷风入口流入箅子下的空间时，主气流由于惯性和冲力靠近隔墙和孔面格孔内的气流强，通过的冷风量多，当气流抵达隔墙分成两个部分，分别沿着大墙向入口回流，在流抵主气流的两侧形成一对较大形似椭圆的旋流区，这就是主冷风入口中线两侧区域气流最弱、流苏小，通过风量少的原因，我厂热风炉大中修时可以看出热风炉蓄热室砖面呈锥状（以球式热风炉表现明显）。

热风炉在燃烧时烟气在蓄热室横截面上气流分布很不均匀，气流分布均匀度只有60—70%，在燃烧室对面气流量最大而燃烧室两侧附近区域气流量又显著减少形成这种不均匀分布的原因，对于内燃式热风炉来讲因为燃烧期烟气量分配大的区域，恰是送风期冷风流量较小的区域，相反烟气分配较小的区域，却又是冷风量分配较大的区域，这就是内燃式热风炉风温第，炉顶温度与热风温度差值大的局面。

热风炉冷风均匀配气装置，它是由气流整流器和数个阻流导向板组成，气流整流器安装在箅子冷风入口的内侧其作用是整流和均匀分流，导向阻流板安装在箅子下安装，通过遮挡与导向破坏涡流均匀分布气流，使热风炉冷风均匀分布度由60——70%提高到80——90%，提高热风温度30——50C，该装置是老是热风炉快速提高热风温度的好办法。

4.小结

提高热风温度的方法还有很多，如制定合理的工作周期，提高热风炉工作效率，富氧鼓风烧炉，富化高炉煤气等多种方法，只要努力研究，我厂的热风温度一定能达到同行业领先水平。

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