我国大型顶燃式热风炉技术进步.docx

我国大型顶燃式热风炉技术进步

作者:张福明 刘艳波 毛庆武 倪苹 浏览次数:4首钢设计院

摘 要:本文论述了我国大型顶燃式热风炉技术的开发和应用实践，对顶燃式热风炉的技术成就进行了评述。我国现代高炉炼铁技术在精料、高风温、长寿、喷煤等方面都取得了突出的成就，高风温已成为现代大型高炉的重要技术特征，实践证实，实现高风温的核心是提高热风炉的技术装备水平。大型顶燃式热风炉技术应进一步优化、完善，以适应高风温的要求。

关键字:热风炉 高风温 燃烧器 技术进步

前言

进入20世纪80年代以来，我国高炉炼铁技术取得了飞跃发展，高炉大型化、现代化、高效化、长寿化进程加快。精料、高风温、大喷煤、长寿等一系列高炉炼铁新技术得到推广应用，使我国大型高炉整体技术装备和生产操作水平跃居世界先进行列。近10年间，为提高风温，我国炼铁工作者积极探索，勇于实践，取得了世界瞩目的技术成就。顶燃式热风炉(DomeCombustionHotStove)是30年前由我国开发成功的一种新型高效长寿热风炉，在300～2500m３高炉上得到了成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益，倍受世界炼铁工作者的关注。我国大型顶燃式热风炉的设计研究、综合技术开发和应用实践已处于世界领先水平。本文对近10年来，我国大型顶燃式热风炉技术成就和发展方向进行总结和探讨。

顶燃式热风炉的开发与研究

20世纪50年代，我国高炉主要采用传统内燃式热风炉。传统内燃式热风炉存在着诸多技术缺陷，这些缺陷随着风温的提高而暴露得更加明显。为克服传统内燃式热风炉的技术缺陷，20世纪60年代，出现了外燃式热风炉，将燃烧室与蓄热室分开，显著地提高了风温，延长了热风炉寿命。20世纪70年代，荷兰霍戈文公司(现达涅利-康立斯公司)对传统的内燃式热风炉进行优化和改进，开发了改造型内燃式热风炉，在欧美等国得到应用，获得了成功。与此同时，20世纪70年代，以首钢为代表的我国炼铁工作者开发成功了顶燃式热风炉，并于70年代末在首钢2号高炉(1327m３)上成功应用。 顶燃式热风炉从问世至今已有30余年的发展历程，技术日趋成熟。生产实践证实，顶燃式热风炉完全可以在2500m３级以上大型高炉上应用，而且具有显著的技术优势，是一种符合我国国情的高风温长寿型热风炉，表1是我国大型高炉采用顶燃式热风炉的实绩。

厂名

炉号

高炉容积，m３

表1 大型顶燃式热风炉应用实绩

布置形式 顶燃式热风炉数目，座

投产时间，年.月

首钢

2

1327

矩形 4

1979.12

首钢

2

1726

矩形 4

1991.5

首钢

4

2100

正方形 4

1992.5

首钢

3

2536

正方形 4

1993.6

首钢

1

2536

正方形 4

1994.8

邯钢

4

917

一列式 3

1997.7

顶燃式热风炉的技术特点

顶燃式热风炉其显著的技术特征是将燃烧室置于顶部，国外称之为“无燃烧室式热风炉”。其结构特点是完全取消了燃烧室，将燃烧器直接安装在热风炉的拱顶，以拱顶空间作为燃烧室。此种结构型式的热风炉充分吸收了内燃式、外燃式热风炉的技术优点，克

服了这两种型式热风炉的技术缺陷。同内燃式、外燃式热风炉相比，具有如下特点［1］ 。

同内燃式热风炉相比，取消了燃烧室和挡火墙，从根本上消除了内燃式热风炉的致命弱点，扩大了蓄热室容积，在相同热风炉容量的条件下，可增加蓄热面积25％～30％。

同内燃式、外燃式热风炉相比，结构稳定性增强。钢壳结构均匀对称，气流分布均匀，传热对称均匀性提高。其他两种结构型式的热风炉都不能从根本上消除炉体结构和传热的不对称性。

顶燃式热风炉采用大功率短焰燃烧器，直接安装在拱顶部位，使高温热量集中在拱顶部位，减少了热损失，有利于提高拱顶温度。实践证明，在相同煤气量条件下，可以提高拱顶温度50℃。

热效率高。由于顶燃式热风炉的结构特点，使其在传热过程中热效率提高。热风炉燃烧期，高温烟气由上向下流动，烟气在流动过程中向蓄热室传热，在高度方向上形成了均匀稳定的温度场分布；热风炉送风期，冷风由下向上流动，温度由低变高，这是一种典型的逆向强化换热过程，提高了热效率。通过对首钢2号高炉实测表明，热风炉热效率为81％。

耐火材料工作稳定性提高，热风炉寿命延长。顶燃式热风炉改善了耐火材料的工作条件，使温度均匀分布与耐火材料工作条件相适应，顶部高温区，耐火材料承受较小的荷载；下部低温区，耐火材料承受较大的荷载，延长了炉体寿命，同内燃式、外燃式热风炉相比，对耐火材料的性能要求更符合我国国情。

布置紧凑，占地面积小，节约钢结构和耐火材料。实践证明，在相同高炉容积条件下，顶燃式热风炉比外燃式热风炉节约钢材