王连玺  吴  波  于海新    

(首钢通钢炼铁事业部)

摘  要  本文主要对通钢3号高炉热风炉设计特点进行简单介绍，然后对2号高炉热风炉预热系统的缺陷与3号高炉热风炉预热系统的先进技术和设计特点进行对比，3号高炉热风炉预热系统进步以后，稳定的给高炉提供了高风温，风温长期稳定在1255℃。

关键词  高炉  热风炉  预热系统  进步

1  概述

通钢3号高炉配置三座高效旋流扩散式顶燃式高风温热风炉，设计风温1280℃，三座顶燃式热风炉采用一列式布置，热风炉中心距为13.0m，预热炉及混风炉等也与热风炉一列式布置。热风炉的一侧为钢结构框架，框架内布置烟道、煤气管道、助燃空气管道、热风管道、冷风管道及相关阀门。燃料采用低热值的干法高炉煤气。配置低温热管换热器对煤气进行低温预热，配置两座预热炉对助燃空气进行高温预热，热风炉采用新型19孔格子砖，利用上述工艺配置，确保热风炉单烧高炉煤气可为高炉提供1280℃高温热风炉。热风炉以及预热炉的设计参数如下表1和表2。

2  高效旋流扩散式顶燃式热风炉结构特点

2.1  顶燃式热风炉的优点

高效旋流扩散式顶燃式高风温热风炉由蓄热室、拱顶、预燃室组成，高效旋流扩散式燃烧器位于热风炉拱顶之上。

高效旋流扩散式陶瓷燃烧器，其主要特点如下：

①高炉煤气和助燃空气在燃烧器内旋转，混和充分，燃烧产物中CO和O2很低，运行时热风炉烟气中CO含量仅约20ppm；

②燃烧后的高温烟气分布好，能够提高格子砖的利用率；

③预混室温度低；

④工作范围宽，在介质流量20-130%的范围内，均能稳定燃烧；

⑤空气煤气混合均匀，可有效降低助燃空气过剩系数，节约燃料；

⑥燃烧结构简单稳定，能够适应各种温度的燃烧介质；

⑦寿命很长，在服役时间内，不需要单独对燃烧器进行修理和维护。

拱顶和预燃室采用分别支撑于炉壳上的独立支撑结构，这种形式的热风炉，结构稳定。拱顶全部采用硅砖，能承受更高的拱顶温度。

2.2  热风炉的耐火材料及砌筑特点

根据热风炉各部位的工作温度、结构强度和化学侵蚀的特点，分别选用了不同性能的耐火材料。热风炉拱顶与大墙砌体分开，形成各自独立的结构，炉墙可独立胀缩。每座热风炉上部设1个大功率陶瓷燃烧器。蓄热室采用37孔蜂窝格子砖，分四段砌筑，上段为硅质砖，中段为低蠕变高铝质砖和低蠕变粘土砖，下段为粘土砖。格子砖为凹凸形状，使蓄热室内格子砖的位置相对稳定。

采用37孔高效格子砖，格孔直径为φ25mm，与φ30mm格子砖相比，在相同的格子砖重量条件下，换热面积增加12.5%，相同体积条件下换热面积增加15.2%，提高了换热效果。

3  2号高炉热风炉预热系统缺陷简介

炼铁事业部2号高炉热风炉预热系统采用前置炉加扰流子管式换热器对热风炉烧炉用煤气、空气进行预热，同时前置炉产生的热烟气供给2号高炉喷煤做干燥气（喷煤没有设置燃烧炉）。

热风炉预热系统2007年投产运行，在使用过程中由于扰流子烟气进口温度过高，导致扰流子束管弯曲变形，造成风阻，致使预热系统基本失去了预热的功能。另外，2号高炉热风炉预热系统余热回收技术不太成熟，预热系统损坏以后余热已经不能回收。

现阶段由于2号高炉热风炉扰流子管式换热器损坏严重，阻力增加，必须同时运行两台助燃风机才能保证热风炉烧炉用空气压力及流量，且由于2号高炉前置炉担负供给喷煤干燥气的作用，使2号高炉热风炉前置炉及扰流子管式换热器无法停用。由于以上生产现状导致2号高炉电耗及煤气成本升高。

综上所述，炼铁事业部2号高炉热风炉预热系统由于使用过程出现温度控制不当导致扰流子管式换热器损坏严重，阻力增加，致使预热系统出现问题。同时也暴露出2号高炉热风炉预热系统本身的缺陷，预热系统设备存在一定的缺陷。

针对2号高炉热风炉预热系统的缺陷和不足，3号高炉热风炉预热系统不在采用此套系统，而是提出新的技术方案。

4  3号高炉热风炉预热系统的进步以及热风炉余热回收技术的应用

4.1  预热炉技术的应用

在通钢2号高炉热风炉预热系统缺陷的基础上3号高炉首次引用预热炉设计。预热炉说白了其实就是缩小版的热风炉，但是其设计有别于热风炉，主要区别是在耐火材料上，预热炉采用格孔直径φ20mm的37孔高效格子砖，这种小孔格子砖既能满足蓄热要求的同时也有效控制了预热炉的投资。

4.2  热风炉余热回收技术应用

热风炉燃烧以后产生的高温废气，经过烟囱可以直接排入大气中。这样就会白白的浪费资源。3号高炉配备的热风炉采用了烟道废气余热回收技术，在烟道的主管道上（距离烟囱大约10米左右的距离处）安装了一个整体式热管换热器系统，用来预热热风炉和预热炉燃烧所需要的高炉煤气，这样可以使高炉煤气预热到约170~200℃。煤气换热器的工艺参数见下表3。

为了保证设备更换，检修时热风炉正常工作，以及能够对烟气进行调节，在各换热器前设有切换阀门及旁通管路。

5  高炉实际风温情况简介

热风炉的送风制度采用“两烧一送”和预热炉的“一烧一送”。混风炉顾名思义就是混合冷风和热风，预热炉燃烧送出的热风高达1000℃左右，这部分热风是为热风炉提供的助燃空气，热风炉的助燃空气无需这么高的温度，这样混风炉就发挥了其作用，我们的助燃风机通过混风炉，把预热炉提供的热风和助燃风机提供的冷风进行混合，使得助燃空气温度达到600℃左右即可。煤气经过煤气换热器在高温烟气的作用下得到预热，温度可以达到将近200℃左右,这样热风炉燃烧所需的煤气和助燃空气在得到双预热的前提下，在热风炉内燃烧更能使得煤气的热值得到释放，这样就能为高炉提供持续稳定安全的高风温。3号高炉的热风温度在2015年以后长期处于1255℃的水平。

6  结语

3号高炉通过热风炉预热系统的设计使得3号高炉的风温在长年达到1255℃的水平，给高炉降低燃料比创造了很大条件，间接的给公司带来了效益。

7  参考文献

[1] 郝素菊，蒋武峰，方觉．高炉炼铁设计原理[M].北京：冶金工业出版社，2007.   

[2] 周传典．高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.