本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐技術(shù)特點(diǎn)及烘爐實(shí)踐

趙蘭舟

摘要：本文介紹了本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和熱風(fēng)爐、預(yù)熱爐烘爐實(shí)踐。通過合理制定烘爐曲線及烘爐預(yù)案，順利完成了烘爐作業(yè)，烘爐效果良好。熱風(fēng)爐系統(tǒng)運(yùn)行7個(gè)月以來，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)優(yōu)異，可為高爐提供≥1250℃的高風(fēng)溫。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐;設(shè)計(jì)特點(diǎn);烘爐;高風(fēng)溫

提高風(fēng)溫是高爐降低燃料消耗的重要措施。在當(dāng)前環(huán)保、經(jīng)濟(jì)條件下，提高高爐風(fēng)溫使用水平是降低煉鐵成本的重要手段。高爐熱風(fēng)爐的型式及烘爐過程都對風(fēng)溫水平和熱風(fēng)爐長壽水平有重要影響。

1 本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐概況

本鋼北營新2#高爐公稱容積3200m3，配置3座中冶京誠設(shè)計(jì)的旋切式頂燃熱風(fēng)爐，設(shè)有熱管換熱器和小預(yù)熱爐分別對煤氣和助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的煤氣溫度180℃，助燃空氣溫度400℃，兩臺助燃風(fēng)機(jī)集中送風(fēng)，一用一備，熱風(fēng)爐燃料為高爐煤氣，計(jì)算機(jī)自動燃燒控制、送風(fēng)溫度控制和換爐控制。

熱風(fēng)爐系統(tǒng)的基本參數(shù)見表1。

2 熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本鋼北營新2#高爐熱風(fēng)爐為中冶京誠旋切式頂燃熱風(fēng)爐，具有高風(fēng)溫、長壽命、節(jié)能環(huán)保、占地面積少和投資低的優(yōu)點(diǎn)。

2.1高風(fēng)溫技術(shù)

1）采用強(qiáng)化燃燒和強(qiáng)化換熱技術(shù)，在空氣過剩系數(shù)1.03條件下可保證煤氣完全燃燒;

2）采用高效格子磚專利技術(shù)，提高換熱面積和單位風(fēng)量加熱面積;

3）采用帶橫梁的多種孔型爐箅子專利技術(shù)，將燃燒末期廢氣溫度提高到400℃，增加蓄熱室下部蓄熱量并將煤氣預(yù)熱溫度提高≥180℃;

4）采用冷風(fēng)均勻分配技術(shù)，將冷風(fēng)分配不均勻程度控制在5%以內(nèi)，提高格子磚利用率;

5）設(shè)置前置預(yù)熱爐，將助燃空氣預(yù)熱到400℃。

2.2熱風(fēng)爐長壽技術(shù)

1）優(yōu)化砌筑結(jié)構(gòu)，具有完全對稱性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，溫度分布均勻性高，減小溫度應(yīng)力造成的破壞;

2）根據(jù)熱風(fēng)爐各部位不同工作特點(diǎn)合理選材;

3）采用帶橫梁的多種孔型爐箅子專利技術(shù)，受力均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，材質(zhì)能適應(yīng)較高廢氣溫度要求;

4）采用熱風(fēng)爐管道吸收膨脹及拉緊裝置和關(guān)節(jié)管專利技術(shù);

5）筒體和爐底以及爐殼變徑處采用圓弧連接，各孔口全部采用組合磚砌筑，合理設(shè)置徑向和周向膨脹逢等。

2.3 節(jié)能環(huán)保技術(shù)

1）采用高效燃燒器，在1.03的過?？諝庀禂?shù)條件下煤氣完全燃燒，提高燃料利用率的同時(shí)還減少了助燃空氣消耗;

2）爐殼散熱面積小，并加強(qiáng)了熱風(fēng)爐高溫區(qū)和熱風(fēng)管道的保溫隔熱措施，減小散熱損失;

3）采用熱管換熱器回收熱風(fēng)爐煙氣余熱預(yù)熱煤氣，控制熱風(fēng)爐廢氣排放溫度≤150℃;

4）在助燃風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口設(shè)置消音器，降低噪聲污染。

2.4 減少占地面積和投資

1）燃燒器在熱風(fēng)爐頂部，不另占據(jù)平面上的位置。管道和閥門布置在熱風(fēng)爐一側(cè)，占地面積比內(nèi)燃熱風(fēng)爐小13%，比外燃式熱風(fēng)爐小30%;

2）旋切式頂燃式熱風(fēng)爐爐內(nèi)空間利用充分，耐火材料和鋼材的耗量較外燃式或內(nèi)燃式熱風(fēng)爐少，耐火磚磚型簡單，容易加工制造。

3 熱風(fēng)爐烘爐

3.1 烘爐的意義

熱風(fēng)爐砌筑完成之后，在高爐投產(chǎn)之前，必須要對熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐作業(yè)，主要目的是要脫去耐火材料及砌體的水分，并使其升溫，做到能具備向高爐輸送900℃以上的風(fēng)溫[1]。因要在烘爐中使水脫盡，并且保證砌體在受高溫膨脹時(shí)的穩(wěn)定性，所以在烘爐時(shí)的溫度要緩慢上升，而熱風(fēng)爐硅磚的烘爐除了要注意以上問題以外，硅質(zhì)耐火磚中熔燒后殘余的-石英、-石英、-石英在不同溫度下它們之間會相互轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換會引起線膨脹和體積膨脹[2]。若升溫規(guī)定不合理或?qū)嶋H烘爐過程中操作不當(dāng)，會嚴(yán)重?fù)p壞砌體，對熱風(fēng)爐今后的使用壽命影響非常大。硅磚拱頂熱風(fēng)爐的烘爐對于大型高爐熱風(fēng)爐尤其重要，從升溫曲線的制定到實(shí)際操作升溫控制都有及其嚴(yán)格的技術(shù)要求[3]。升溫速度及溫度控制點(diǎn)的制定是根據(jù)不同硅磚做理化檢驗(yàn)的實(shí)際數(shù)據(jù)做出的。

本次烘爐使用的介質(zhì)是熱值較高的焦?fàn)t煤氣，易造成溫度波動大而不易控制，因此采用小型外置低溫烘爐烘烤器烘爐，并保持烘爐過程中爐內(nèi)微正壓烘爐，保證煤氣流量控制精確。

熱風(fēng)爐烘爐前要保證熱風(fēng)爐的主體設(shè)備、液壓系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、各管道、各閥門以及其余相關(guān)設(shè)備全部安裝完成，并且保證各設(shè)備能夠連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2烘爐溫度控制

2012年8月14日開始對三座熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐作業(yè)，根據(jù)熱風(fēng)爐所用耐材，制定烘爐曲線，烘爐歷時(shí)39天。熱風(fēng)爐烘爐曲線見圖1所示。

熱風(fēng)爐烘爐后期因低溫烘爐烘烤器燒壞和儀表損壞，及時(shí)停止燒爐并處理，雖造成拱頂溫度波動，但波動幅度得到控制。

2012年11月15日開始對預(yù)熱爐進(jìn)行烘爐作業(yè)，設(shè)計(jì)烘爐10天，因煙氣含水量>4%，提高烘爐溫度并延長烘爐時(shí)間，共計(jì)13天，預(yù)熱爐烘爐曲線見圖4所示。

3.3 低溫烘爐烘烤器的拆除與熱風(fēng)爐保溫

本次熱風(fēng)爐采用焦?fàn)t煤氣為介質(zhì)烘爐，通過低溫烘爐烘烤器燃燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的高溫廢氣對熱風(fēng)爐進(jìn)行烘爐。當(dāng)烘爐作業(yè)完畢（熱風(fēng)爐拱頂溫度大于1100℃）后，將低溫烘爐烘烤器拆除，轉(zhuǎn)用熱風(fēng)爐主燃燒器燃燒點(diǎn)火。

熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為主燃燒器保溫燃燒，一直到開爐期間，熱風(fēng)爐要經(jīng)歷打壓試漏、高爐涼爐、高爐填充料等作業(yè)，為了保證熱風(fēng)爐硅背溫度不低于850℃，要定時(shí)進(jìn)行燒爐，而每次燒爐都會使?fàn)t箅子溫度升高，必須進(jìn)行降溫作業(yè)，本次熱風(fēng)爐保溫階段采用逆送風(fēng)降溫：開倒流休風(fēng)閥→全開熱風(fēng)閥→高爐全關(guān)爐頂放散閥→開冷風(fēng)均壓閥，同時(shí)關(guān)放風(fēng)閥50%→開一個(gè)或多個(gè)風(fēng)口大蓋觀察氣體流向。逆送風(fēng)階段嚴(yán)密監(jiān)視熱風(fēng)圍管前的熱風(fēng)溫度和混風(fēng)前的熱風(fēng)溫度，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)停止逆送風(fēng)。

4熱風(fēng)爐使用情況

本鋼北營新2#高爐于2011年11月6日送風(fēng)點(diǎn)火，熱風(fēng)爐正式投用以來使用風(fēng)溫最高達(dá)到1260℃，首末溫差小于10℃，送風(fēng)時(shí)熱風(fēng)爐壓差<10kPa，開爐以來風(fēng)溫水平見表2。

5結(jié)論

通過制定合理的烘爐曲線，做好烘爐前期的準(zhǔn)備工作，完備的應(yīng)急預(yù)案，結(jié)合特定的熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)特性，使3座熱風(fēng)爐拱頂溫度、廢氣溫度等達(dá)到了烘爐要求，生產(chǎn)實(shí)踐證明此次熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)以及烘爐是成功的。

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