豫兴型顶燃式热风炉在山西通450m3高炉的应用

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1、豫兴型顶燃式热风炉在山西通才450m3高炉上的应用武会卿1陈恩忠2陈维汉3(1山西通才工贸有限公司2西安有色研究设计院3华中科技大学能源学院)摘要：本文对豫兴型顶燃式热风炉在通才450m3高炉上的实际应用情况进行了数据采集、性能评估、及操作经验总结。以此从一个侧面证实豫兴热风炉良好的燃烧状态、优良的传热-蓄热性能、稳定而可靠的整体结构。通过热风炉操作参数的调整实现了在使用单一高炉煤气和仅预热助燃空气的条件下使高炉送风温度在1200℃以上的目标。关键词：高炉炼铁豫兴热风炉运行状态评估实现高热风温度1

2、、豫兴型顶燃式热风炉的结构特征与性能豫兴型顶燃式热风炉是在综合分析带预燃室的顶燃式热风炉和火井平行于蓄热室的内燃式热风炉，以及顶燃式球床热风炉的结构与性能特征的基础上，研究开发的一种新型顶燃式热风炉，并于2007年12月在山西通才工贸有限公司450m3高炉上首先建成并投入使用。豫兴型顶燃式热风炉除了具有其它顶燃式热风炉的主要优势外，还具有结构稳定合理、烟气流场均匀、燃烧充分高效、传热性能优良、及投资费用低等优势，是一种最具潜质热风炉技术。该炉型具体技术特征可大致纳为如下几个方面。1.1悬链线型拱顶

3、结构采用悬链线形拱顶结构，使拱顶能依靠自身重量和砌体之间的锁紧结构而整体处于压紧状态，消除了向外的推力。拱顶与燃烧器组成一体支撑在炉壳上，与热风炉蓄热体大墙之间采取迷宫连接方式，使墙体在热应力作用下能够自由膨胀而不影响拱顶结构的稳定。因此，悬链线形拱顶在结构的稳定性上与其受热应力的状态上都优于其它热风炉的结构形式，是高风温热风炉合理的拱顶结构形式，也是目前被公认的最好的拱顶燃烧室的结构形式。1.2喷嘴环形交错布置气流上喷预混燃烧的陶瓷燃烧器豫兴型热风炉采用拱顶下部设置陶瓷燃烧器，其煤气与空气的喷嘴

4、环形交错布置且喷口向上的结构，这就实现了煤气与空气气流在燃烧室中向上喷射、预混预热、着火燃烧，8然晒后烟气借助拱顶从燃烧室中部折返而向下，并在上喷气流之间形成回流涡旋，以此预热上喷燃气与助燃空气，以及稳定燃烧过程，同时使向下气流形成类似于管内流动的截面速度分布。这种燃烧器结构合理、燃烧强度大、燃烧完全而稳定，布置在蓄热室大墙外和燃烧室底部，热稳定性能好，有效保证了热风炉安全稳定地运行。由于进入蓄热室烟气流具有速度与温度双均匀的特征，有效地提高了蓄热体的传热效率和蓄热体的利用率。1.3结构简单投资省

5、豫兴型热风炉与带预燃室的顶燃式热风炉相比，因没有预燃室而高度相对降低很多，耐火材料及钢结构用量相对减少，燃烧用的煤气和助燃空气的环形集管（环道）安置在热风炉拱顶下部的炉壳内，没有前置装置，可紧凑布置而节省占地面积。实践证明，在相同高炉容积和风温水平条件下，采用豫兴型热风炉比采用外燃式热风炉（三座）和球式热风炉（四座）要节约钢材35%，节约耐火材料20%，其总投资的节约在30%左右。1.4燃烧室气流流场均匀且稳定通过对目前普遍使用的热风炉的燃烧室结构，如火井燃烧室（内燃式、外燃式）、带气流对冲预燃室

6、燃烧室（顶燃式）、气流预混对冲燃烧室（顶燃式）、气流垂直上喷燃烧室（豫兴型顶燃式）的实验测试与数值模拟的结果表明，唯有气流垂直上喷燃烧室流场的流动稳定性最好，进入蓄热式的气流速度分布最均匀，这也是其能够实现高强度稳定燃烧和高效率传热原因所在。2、山西通才豫兴热风炉的工艺配置山西通才公司从自身实际出发，在只有高炉低热值煤气的情况下，采用豫兴热风炉技术，在助燃空气单预热条件下实现高热风温度。助燃空气经安装于热风炉主烟道上的热管换热器预热后，其温度可达190~210℃。高炉煤气采用全干式布袋除尘技术，煤

7、气温度80~150℃，含尘量10mg/m3以下。三座豫兴型顶燃式热风炉采用两烧一送操作模式。设计参数如表1所示。表1：通才450m3高炉热风炉的设计参数项目数值热风炉座数，座3热风炉蓄热室直径,m4.7448热风炉高度，m31蓄热体：七孔格子砖孔径，mm40单位炉容加热面积，m2/m3108拱顶温度，℃1350热风温度，℃1150助燃空气温度，℃200平均烟气温度，℃≤350最高烟气温度，℃³400高炉冷风流量，m3/min1750煤气流量，m3/h45000助燃空气流量，m3/h25000换炉风

8、温波动，℃10~30助燃风机功率，kW250烟囱高度，m603、豫兴型顶燃式热风炉运行状态三座豫兴型顶燃式热风炉，于2007年12月29日建成投产。至今整体运行状态良好，在完全燃烧高炉低热值煤气、空气单预热（烟道废气余热换热）操作周期180分钟（送风60min,换炉10min,烧炉110min）的情况下，2008年2-11月平均风温水平达到1154℃，7月份达到1198℃是最高月平均温度（见表1），统计平均值的热风炉热效率在75%以上。数据也显示，较之正在运行的球床热风炉，热风温度