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热风炉知识培训第一讲提高风温的措施高风温是高炉最廉价,利用率最高的能源,每提高100℃风温约降低焦比4～7%。当前能源紧张,迫切需要进一步提高风温。影响提高风温的因素很多，提高风温的措施根据各个热风炉的实际情况不同，有很多的方法。结合我厂的实际情况,提高风温可从以下几方面采取措施或加以改进。一、我国近年来高炉设计中采用的几种热风炉形式：1、顶燃式热风炉顶燃式热风炉由于顶部燃烧器的不同和增加部分设计高风温技术的不同，国内大致分为以下几种。（1）BSK（北京首钢卡鲁金）新型顶燃热风炉。以首钢京唐为代表的热风炉，在使用附加燃烧炉将废气预热后的助燃空气加热至600℃，高炉煤气预热至200℃，全烧高炉煤气的情况下，月平均风温达到1300℃。（2）卡鲁金式热风炉。国内用的很多，以鞍钢5#为代表的热风炉，在全烧高炉煤气、助燃空气预热至350、高炉煤气预热至200℃的情况下风温水平达到了1250℃。（3）柳钢和建研院共同研制的顶燃炉。已柳钢为代表的頂燃炉，将頂燃炉和球式热风炉结合起来，用在了2200m3高炉上，其风温水平也达到了1230℃。2、外燃式热风炉目前国内新投产的高炉，热风炉大多采用新日铁式外燃式热风炉。以上海宝钢和太钢的4000级高炉为代表。在空气、煤气双预热的前提下，混烧部分焦炉煤气（采用圆形格栅式陶瓷燃烧器）和对助燃空气富氧等提高热风炉理论燃烧温度的手段，风温长期保持在1250℃。3、霍格文内燃式和改进型内燃式热风炉霍格文内燃式和改进型内燃式热风炉，以宝钢旗下的宁波钢厂为代表，在较早3000级以下高炉设计中采用较多，其有效的克服了传统内燃炉结构上的缺陷，可实现长寿，但在提供风温水平上有着不足，在设计热风炉蓄热面积大的情况下（约高炉鼓风对应热风炉蓄热面积大于40m2／（m3／min））、混烧部分高热值煤气，风温可达到1200—1250℃。4、其它形式的热风炉，如ZSD型、段润心型、合达式、达涅利康力斯ECDC外燃炉等，不是用于小型高炉就是不太成熟。二、提高热风炉的拱顶温度１、拱顶温度的确定１）有耐火材料的理化性能确定。或为防止因测量误差或燃烧控制的不及时而烧坏拱顶，一般将实际的拱顶温度控制在比拱顶耐火砖荷重软化点低100℃左右。２）由燃料的含尘量确定。格子砖因渣化和堵塞而降低寿命。产生格子砖渣化的条件是煤气的含尘量和温度，拱顶温度烧的越高，要求煤气含尘量越低。３）受生成腐蚀介质限制。热风炉燃烧生成的高温烟气中含有ＮＯＸ腐蚀性成分，随着顶温的升高，生成的腐蚀介质的关系，因此，为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，须控制拱顶温度不超过1400℃或采取防止晶间应力腐蚀地措施。从1380℃到1430℃之间,50℃的范围内ＮＯＸ生成量1%升高到9%,而1320以前的ＮＯＸ生成量不足0.3%.2、拱顶温度、热风温度与热风炉理论燃烧温度的关系（1）拱顶温度与热风温度的关系据国内高炉生产实践统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高100~200℃，小型高炉热风炉拱顶温度不平均风温高150~300℃。测量拱顶温度可采用辐射高温计，红外测温仪或热电偶。采用辐射高温计时，为防止镜头沾灰，须压缩空气吹扫。采用热电偶时，插入的合理深度为热电偶热端超出拱顶砖衬内表面50-80mm。（2）拱顶温度与理论燃烧温度的关系由于炉墙散热和不完全燃烧等因素的影响，我国大、中型高炉热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70~90℃。3、配用高发热量煤气提高拱顶温度（1）煤气发热量与热风炉理论燃烧温度的关系若空气和煤气都不预热，他们带入的物理热只占总热量收入的1﹪~2﹪，此时影响t理的主要因素为煤气的发热量。大致上，高炉煤气发热量，每±100kj/m3，t理相应±24℃。高炉煤气混入不同量的焦炉煤气，混合煤气的发热量及理论燃烧温度t理。每增加焦炉煤气1﹪，混合煤气发热量约增加150kj/m3，在混合量不超过15﹪以前，每1﹪焦炉煤气提高理论燃烧温度t理约16℃。每增加1﹪的天然气混合煤气的发热量，约增加325kJ/m3，随之提高约23﹪。需要混入高热值煤气量的比例a高按下式计算：a高﹦(混合发热量﹣高炉煤气发热量)／(焦炉煤气发热量﹣高炉煤气发热量)（2）混入高发热量煤气的方法热风炉混入高发热量煤气的方法有3种：1）采用三孔陶瓷燃烧器，混合效果好、调节方便，但设备较复杂，一般用在大型高炉热风炉上。2）采用引射器，简易方便，操作安全，混合效果也好，但混入比例较窄，高热量低压煤气混入量一般不大于20﹪3）由供气部门按指定发热量事先混合好，再送至热风炉燃烧(轧钢厂加热炉由燃气公司提供采用该方式)。此法没有因不同气种压力变化而产生的热量波动，可避免烧坏热风炉设备。但供气部门须有较复杂的混合装置和自控设备。4、预热助燃空气和煤气（1）预热助燃空气、煤气对理论燃烧温度的影响1）助燃空气预热温度对理论燃烧温度的影响。助燃空气温度在800度以内，每升100度，相应提高t理30~35℃，一般按33℃计算。2）煤气预热温度对理论燃烧温度t理的影响，煤气预热温度每升高100℃，提高t理约50℃。3）助燃空气和煤气同时预热对理论燃烧温度的影响。助燃空气和煤气同时都预热，提高理论燃烧温度的效果为两者分别预热效果之和。例如燃烧QDW=3400kJ/m3的煤气，助燃空气预热到200℃时可提高t理=1360-1303=57℃；煤气也预热到200℃，可提高t理=1381-1303=78。t理提高的总效果为57+78=135℃。（2）热风炉烟气余热回收预热助燃空气和煤气目前国内外已在高炉热风炉上应用的烟道余热回收的换热器，主要有：回转式金属板式、管状式、热媒式和热管式等形式。都取得了较好的效果。热管式换热器回收热风炉烟气余热预热助燃空气和煤气。热管是一种经气一液相变和循环流动来传递热量的高效传热元件，用热管组成的换热器成为热管换热器。热管是一个内部抽成真空，并充以适量的工作介质的密封管。5、烧单一的高炉煤气实现1200℃以上的风温为满足1200℃至1300℃风温，国内外普遍采用配加高发热值的燃料，如高炉煤气、转炉煤气、天然气等，但我国高发热值的燃料比较缺乏，大部分钢厂只能用单一的高炉煤气，要实现1200℃的风温，国内外做了大量研究性试验，并取得一定效果。（1）热风炉自身预热。（燃烧炉3+2或4+2）适合4座风包的热风炉，其原理是热量累加，并不节能，把助燃风预热到800—900℃，风温可达1200℃以上的风温。标志是鞍钢10号高炉（两烧一送一预热）。（2）开发了带自身预热的陶瓷燃烧器。这种陶瓷燃烧器要求的材质必须耐急冷急热。6、降低空气利用系数。空气过剩系数越小，理论上完全燃烧了可燃成分，不要有多余空气，理论燃烧温度最高，获得的顶温就最高。控制空气过剩系数的方法有：（1）烧炉时勤观察、勤动手调节、借助废气中氧气含量，保证合理燃烧。（2）改善燃烧器的结构、改善煤气、空气的混合速度和效果。（3）采用自动燃烧控制系统。7、降低煤气含水量。高炉煤气温度低，含有大量的饱和水和部分机械水。饱和水含量越大，煤气的发热值越低下，在饱和水不超过10%（80g／m3）范围内，每增加1%（8g／m3）煤气发热量降低33．5kJ/m3，理论燃烧温度降低8．5℃；机械水被带往热风炉，对煤气的影响除和饱和水同样外，汽化需要吸收煤气燃烧产生的热量，导致理论温度降低。我厂为干式布袋除尘，降低含水的方法：（1）在煤气上升或拐弯处设立脱水器，经常放水。（2）煤气管道要有良好保温。（3）减少高炉炉顶打水作业。（4）控制入炉焦碳的水分含量。三、缩小炉顶温度和热风温度的差值增加蓄热面积和砖重。热风炉的供热能力和其蓄热面积、蓄热量（砖重）有关。当格子砖量相同时，蓄热面积越大，供热能力越大风温越高。热风炉蓄热面积通常设计为1m3高炉炉容对应70—901或30—37m2（m3鼓风min）。蓄热面积增大，减少了风温降落，可用较低的炉顶温度获得较高的平均风温。我厂旧区三座高炉采用ZSD型顶燃式热风炉。该热风炉的主要特点是：将燃烧室置于顶部，而在炉壳内保留了热风通道；采用了燃烧效果好的短焰燃烧器。该三组热风炉采用两烧一送制，除没有实现计算机控制烧炉技术外，换炉和其他过程实现自动化；助燃空气预热至150—180℃，由于采用布袋除尘煤气温度在100—150℃；助燃风量34000M3／h基本全用；每班换炉已达八、九次，说明已处于强化操作状态。正常工况下该三组热风炉蓄热面积小。出现相同特征。（1）炉顶温度和风温的差值大。炉顶温度1300—1350℃时，风温1100—1150℃，温差达200℃。（2）风温落差大，且高温时间短。初始风温和末风温相差90—100。（3）烟道温度上升快。60分钟烟道温度就已达300℃以上，提前进入烟道管理期，有效烧炉受到制约。以上特征反映了热风炉的蓄热面积小，传统的一些热风炉参数如每M3高炉蓄热面积、格子砖的活面积、每M3格子砖的加热面积、每M3格子砖重量等，随着高炉扩容和风量的增加，都不能真实反映能否作为高炉提供高风温的配置。我认为单位鼓风所对应的蓄热面积（m2／(m3／min)）可直接反映风温的高低，它不受高炉级别和热风炉形式、座数的限制，其数值越大风温越高。六、七高炉，风量1200m3／min，单位鼓风蓄热面积29.54m2／m3／min；三高炉，风量1200m3／min，单位鼓风蓄热面积33.66（m2／m3／min)。八高炉，风量2600m3／min，单位鼓风蓄热面积36.57m2／(m3／min)。四、提高废气温度提高废气温度可增加热风炉中下部蓄热量，因此通过增加单位时间燃烧煤气量来适应的提高废气温度，可以减少周期风温降落，是提高风温的一种措施。在废气温度为200~400℃的范围之内，每提高100℃废气温度，约可提高风温40℃。但单纯采用这种措施会影响热风炉的热效率。如果与烟道废气余热回收余热助燃空气和煤气配合，则热风炉热效率不会降低，反而可以提高。1、影响废气温度的因素主要有：单位时间消耗的煤气量，燃烧时间，热风炉的加热面积，空气利用系数等。1）单位时间消耗的煤气量。实践证明：单位时间消耗煤气量增加，导致废气温度升高。2）燃烧时间的影响。废气温度随着燃烧时间的延长，而近似直线上升，如图7-38所示。3）加热面积。当换炉次数、单位时间燃烧的煤气量都一定时，热风炉加热面积越小，其废气温度越高。2、允许的废气温度范围为避免热风炉热效率的降低和烧坏蓄热室下部支撑结构，炉箅子、支柱。废气温度理论上不得数值520—530℃。3、进一步提高废气温度由于热风炉废气余热的成功回收，废气温度高会影响热风炉热效率的问题，已不复存在，蓄热室下部的支撑构件炉箅子、支柱的烧损问题，可以选用耐高温的金属材料制作加以解决。将废气温度提高到500℃（废气末温）是可能的。再通过余热回收装置，余热煤气和助燃空气。这样可以一举三得：1）能将煤气和空气的预热温度提高到300℃。2）不需要再建什么设备，只要将原来的换热设备的材质稍加改进就可以了。3）由于废气温度提高150℃，又可以提高温度60℃。这样只烧低发热量的高炉煤气，就能将风温提高到1200℃以上。因此适当的提高废气温度结合废气余热回收，将成为今后提高风温的重要措施之一。五、增加换炉次数缩短工作周期热风炉的一个工作周期，包括燃烧、送风、换炉3个过程自始至终所需的时间。热风炉内的温度随之有周期性的变化。增加换炉次数缩短工作周期就是强化热风炉的操作过程，可以提高热风炉的风温水平。1、增加换炉次数缩短送风时间的意义1）缩小热风炉内高温部的温度波动，延长热风炉耐火砌体的寿命。2）减少热风炉送风初期和末期的风温差值，能提高热风炉送风风温的水平。3）用较小的蓄热面积，可以取得较高的风温水平。4）加强了热风炉中、下部的热交换。2、送风时间与风温的关系随着送风时间的延长，风温逐渐下降，因此选择合理送风、燃烧制度，可以提高风温。鞍钢在原8号高炉的3号热风炉上，进行了增加换炉次数，缩短送风时间的试验。送风时间从2h，缩短到1h，热风出口温度提高90℃.热风炉换炉次数少，送风时间过长，增大了炉顶温度降落的数值，不利于提高风温。