卡鲁金式热风炉存首秦1 200 m3高炉的应用

关键词 高炉 热风炉 高风温 双预热

1 卡鲁金顶燃式热风炉的结构特点

卡鲁金顶燃式热风炉是20世纪70年代前苏联全苏冶金热工研究院研究开发出的一种顶燃热风炉，并于1982年在下塔吉尔冶金公司的l 513 m³高炉上建成。

卡鲁金顶燃式热风炉与其他形式顶燃式热风炉相比有明显不同，它采用了内置于炉顶中心顶部独特的涡流式陶瓷燃烧器，煤气、空气混合均匀、充分，燃烧完全、稳定，燃烧效率高，热工特性良好，温度分布比较均匀，减小了温差引起的热应力，延长了热风炉寿命。

1．1 悬链线形拱顶结构

悬链线形拱顶结构跨度小，依靠自身的重量和砌体之间的锁紧结构，使拱顶处于整体压紧状态，消除了向外的推力；拱顶与热风炉墙体完全脱离，使得墙体能够自由膨胀，不影响拱顶结构；悬链线形拱顶利于空间气体流畅，温度均匀分布，能够承受温度和送风压力的变化。因此，悬链线形拱顶在机械稳定性和热应力以及气流分布等方面都优于其他结构形式，是高风温热风炉的合理拱顶结构形式。

1．2 高效拱顶陶瓷燃烧器

卡鲁金顶燃式热风炉无燃烧室，燃烧用的煤气和助燃空气的环形集管安置在热风炉的顶部炉壳内，采用陶瓷燃烧器，此种燃烧器既能适合预热后的较高温度的助燃空气(400℃)及高温煤气(200 ℃)，又能适合常温下的空、煤气条件，而且燃烧功率大、燃烧效率高、燃烧稳定、使用寿命长。

1．3 拱顶结构合理稳定

热风炉拱顶、炉墙、格子砖和炉壳均匀而且对称，拱顶只有一个热风出口孔，保证热风炉拱顶在高温高压下的稳定性。

1．4高效蓄热室

卡鲁金顶燃式热风炉没有燃烧室，蓄热室有效利用率高，蓄热室格子砖砖孔直径30 mm，加热面积48．0m²／m³，具有很高的换热面积，热效率高。

1．5 投资省，占地少

书鲁金顶燃式热风炉没有燃烧室，热风炉高度及直径相对较小，耐火材料及钢结构用量相对较少；燃烧用的煤气和助燃空气的环形集管安置在热风炉的炉壳内，这样可以节省热风炉组的占地面积。

实践证明，在相同高炉容积条件下，卡鲁金顶燃式热风炉比外燃式热风炉节约钢材30％，，节约耐火材料15％，总投资可节约20％。

2首秦卡鲁金热风炉的工艺配置模式

首秦公司从自身实际出发，在没有富裕的高热值煤气的情况下，将金属换热器法、自身预热法、掺入热风法、辅助热风炉法等几种工艺技术有机结合，取长补短，采用了低热值高炉煤气和助燃空气的双预热技术。

首秦公司l 200m³高炉和l780m³高炉的热风炉工艺系统，采用“3 2”全新的配置模式(3座卡鲁金顶燃式热风炉，2庵}鲁金顶燃式预热炉)，这种配置模式在日前国内的大型高炉工艺系统中是独有的，而且也是合理的。

首秦公刖高炉煤气采用全干式布袋除尘技术，荒煤气除尘后送入煤气管网，煤气温度在80 ℃左右，经安装于热风炉主烟道上的热管换热器预加热后，煤气温度可达170～190℃。预热炉风温1 200℃左右，经混风室混合后，得到350～400℃的助燃空气。由于提高了热风炉燃烧用高炉煤气和助燃空气的物理热，热风炉的加热能力得到相应提高，高炉风温达到l 250 ℃，甚至更高。

预热炉是小型化的卡鲁金热风炉，其结构形式与热风炉完全一样，配备2窿预热炉，采用一烧一送工作方式，预热炉燃烧得到1 200 ℃左右热风，经预热空气混风室混合后，得到350～400℃的助燃空气，在供应热风炉燃烧使用的同时，也供应燃烧的预热炉使用。

3座热风炉采用两烧一送，2座预热炉采用一烧一送，工艺流程及控制系统如图1所示。首秦1号1 200m’高炉热风炉的设计参数见表1。

3 提高风温的措施

在热风炉工艺技术先进、设计合理的前提下，总结首秦1号高炉热风炉提高风温的经验，归纳有以下几点：

3．1 提高热风炉的热效率

在全烧纯高炉煤气发热值较低(3 010 kJ／m³)的情况下，用最小的空气过剩系数，保证煤气完全燃烧，尽量加大煤气量，最短时问达到炉顶温度最高，加快热风炉蓄热速度。在操作上做到了勤调节、巧燃烧、增加换炉次数，换炉次数由原来的每班换炉7次增加到现在每班9次以上，特殊情况下换炉10次。

热风炉设计最大煤气燃烧量为57 000 m³／h，理论空燃比0．73～0．78。根据不同的情况，调整煤气量、空气量和空燃比，延长或缩短燃烧时问和送风时间，满足风温要求。同时提高热风炉作业率，避免长期单炉送风。

3．2减少煤气压力波动的影响

积极向有关部门反映煤气波动给热风炉造成的危害，通过与各部门协调，稳定了煤气压力，使热风炉在燃烧时处在比较稳定的状态下，减少了炉顶温度的波动，炉顶温度原来在1 260～1 350℃，稳定后在1 330～1 380℃(见表2)，这样就为向高炉提供较高的风温提供了先决条件。

3．3 合理加大燃烧量

随着高炉冶炼强度向高台阶迈进，降低消耗、提高产量是高炉冶炼发展的方向，提高风温使用水平是降低焦炭使用量的主要措施。因此，在热风炉100％使用热值较低的高炉煤气的情况下，进行热风炉强化燃烧，助燃风机的吸风口开度由原来的40％提高到60％，助燃风量由原来的281300m³／h提高到32000m³／h；煤气调节阀开度由原来的35％提高到现在的44％，煤气流量由原来的51000m³／h提高到现在的57000m³／h；炉顶温度由原来的l 280℃提高到1 350℃以上。

3．4加强设备巡检，保证设备正常运转

加强设备巡检，保证设备正常运转是保证高风温供给的基本条件。针对易坏设备作好重点监护，在维检人员定时检查的同时，岗位人员在每班巡检3次的基础上，增加2次设备巡检，确保了设备正常运转，把设备事故消灭在萌芽状态，减少突发事故对高炉稳定顺行生产造成的影响。

同时，在加强巡检的过程中，进一步了解设备的运行状态及设备能力，做到心中有数，可以在条件允许的情况下，进一步深挖设备潜力，从而进一步提高风温水平，最终实现在保证高风温供给的情况下，延长热风炉设备使用寿命的目的。

3．5 提高煤气和助燃空气温度

对于发热值为3000 kJ／m³的高炉煤气，其温度每升高1℃，将吸热1．4512 kJ／m³，而燃烧该热值的1m³高炉煤气昕需要的空气量仅吸热0．8306kJ／m³。助燃空气和煤气双预热，提高理论燃烧温度的效果为两者分别效果之和。当燃烧全高炉煤气时，若将空气过剩系数从1．10降为1．05，理论燃烧温度_t理还将提高约20℃。

充分利用热风炉废烟气温度，把废气余热利用率提高到最佳的水平，进一步提高高炉煤气预热温度，提高烟气理论燃烧温度和拱顶温度，同时增大燃烧强度，进而进一步提高风温水平。

预热炉的采用，为高风温实现提供了必备条件，通过调节助燃空气混风调节阀．将助燃空气温良提高到合理水平，可以有效保证1 250℃的人炉风温。

煤气和助燃空气预热情况见表3、表4。

3．6 总结烧炉经验

燃烧前期，尽量加大煤气量和空气量，采取快速烧炉法；燃烧过程中，综合观察煤气压力、煤气成分，根据其变化，及时相应地进行调节，保持炉顶温度最高。总原则：以煤气压力为依据，以煤气流量为参考，以调节空气量和煤气量为手段，达到炉顶温度七升的目的。

4 卡鲁金热风炉风温使用情况

首秦1 200m³高炉热风炉在完全燃烧高炉煤气的情况下，2005年全年月平均风温水平在1150℃，2006年全年月平均风温水平在1 228℃，尤其是2006年5月份风温平均达到125l℃，创开炉投产以来风温水平新高，风温水平达到国际先进水平(见表5)。

表5 首秦1号1200m。高炉2005、2006年风温比较，℃

5 结语

卡鲁金顶燃式热风炉作为一种新型热风炉，在首秦公司1 200 m³高炉和1780 m³高炉的投产使用，在完全使用高炉煤气的情况下，风温水平达到了l 200～1 260℃，取得了良好的经济效果，助燃空气和预热煤气温度可进一步提高，以利于提供更高风温。

从首秦公司卡鲁金顶燃式热风炉的使用来看，这种新型顶燃式热风炉工艺系统及高温预热技术具有极大的发展潜力和推广价值。