马钢1#2500m3高炉热风炉工艺说明(审阅稿).doc

马钢1#2500m3高炉热风炉工艺说明第一章 概 述 热风炉是高炉主要附属设备之一，它将鼓风机送来的鼓风(～180℃)加热(至1150℃～l200℃)，并按高炉需要的风温稳定连续地供给高炉 高炉使用热风使炉况改善，并且热风带入的大量显热替代了作为发热剂的部分焦炭，从而增产、降焦、提高生铁质量和降低生铁成本不断提高鼓风温度是保证高炉强化、降低焦比的重要措施风是高炉冶炼过程的物质基础之一，同时又是高炉行程的运动因素，风温、风压的稳定均匀对高炉冶炼至关重要，换炉操作时应尽量减少风压和风温波动，严禁造成断风高炉正常生产时一旦断风有可能造成风口灌渣甚至其他恶性事故 在加热鼓风中热风炉是关键设备换热式热风炉由于其热效率低已被淘汰，目前普遍采用的是蓄热式热风炉由于蓄热式热风炉是燃烧(加热)和送风(冷却)交替工作，为保证向高炉连续不断地供给热风，每座高炉至少要配两座热风炉，一般每座高炉有三座热风炉，为了使设备结构不过于庞大和实现交错并联送风现代大型高炉一般均配四座热风炉第一节 马钢2545m3热风系统简介 马钢2500m3，高炉热风系统基本上套用了宝钢4063m3高炉热风炉系统的形式，与马钢目前一铁总厂中小型高炉所采用的热风炉系统有很大差别，首先是热风炉的型式采用了新日铁式的外燃式热风炉，而不是马钢一铁总厂中小型高炉现在所用的考贝式内燃式热风炉，另外热风炉的配置座数也由传统的每座高炉配3座热风炉增至每座高炉配4座热风炉，并且增设了高炉煤气预热和助燃空气预热等先进的工艺装置。

1.1.1新日铁式外燃式热风炉的特点 早在1910年，德国人FrangDahl就提出了降蓄热室和燃烧室分开的设想，以进一步提高热风炉热效率和延长热风炉的使用寿命但是直到五十年后，才从理论上过渡到实际生产中成为现实，并相继发展成地得式、科珀斯式、马琴式三种基本形式七十年代日本人在引进西方技术的基础上，综合科珀斯式和马琴式的特点，发展成了—种新的热风炉形式一一新日铗式外燃式热风炉，如图l所示； 新日铁式外燃式热风炉的主要特的点在于，蓄Fig.1.新日铁式外燃式热风炉热室上部有—个锥体段，使蓄热室拱顶直径缩小至和燃烧室拱顶直径大小相同，拱顶直径减小使拱顶下部耐火砖所承受的荷重减小，从而可以减少由于高温蠕变引起的拱顶耐火砖的变形，提高结构的长期稳定性另外，拱顶直径缩小也有利于砌体的稳定，拱顶柔性结构吸收了部分水平和垂直位移，提高了寿命由于燃烧室和蓄热室对称的拱顶结构，有利于烟气在蓄热室中均匀分布，因而可以提高热风炉的传热效率，从根本上解决内燃是热风炉隔墙短路和煤气分布不匀限制大型化的问题1.1.2热风系统的平面布置10800450014500145001450030°30°30°煤气入口中心线30°高炉中心线1#2#3#4#蓄热室中心线燃烧室中心线 Fig·2·马钢2500m3高炉热风炉系统的平面布置1.l.3热风炉的主要技术性能 a、设计条件 送风量 最大5500m3／min送风温度(围管处) 1150℃，最大l200℃拱顶温度 1350℃烟道温度 250℃，最大350℃冷风温度 180℃左右燃 料 高炉煤气+焦炉煤气(10％，最大，已不用)b、主要技术参数热风炉座数 4座格子砖型式 7孔高效格子砖单位体积格砖加热面积 38.06 m2／m3格砖通道面积 0.409 m2／m3格砖全高 35m其中 硅质格子砖 8.5m 高铝质格子砖 10.0m 粘土质格子砖 16.5m一座热风炉格子砖加热面积 58000 m2／座一座热风炉格子砖重量 1951.4t/座1m3炉容格砖加热面积 91 m2／m3lm3炉容格砖重量 3.04t／m31m3／min鼓风对应格砖加热面积 42.15 m2／m3lm3／min鼓风对应格砖重量 1.41t／m3.min蓄热室断面积 (Φ7500) 44.18 m2燃烧室断面积 (Φ3740) 10.99 m2热风炉全高 53.030m高径比 蓄热室 5.932（H53030/Φ8900） 燃烧室烟囱高 80m1.l.4热风系统配置及特点 2545m3高炉设计配置了4座新日铁式外燃式热风炉，较之马钢目前的中小型高炉，多配置了一座热风炉。

什么原因呢?由于热风炉属于交替性的工作，按照其正常的工作状态来说，就有燃烧、送风，休止等，因此一座高炉至少要有3座热风炉然而据调查表明，一座高炉配置三座热风炉时，如果一座停炉检修的话，就有两个炉子工作，此时的燃烧能力仅仅是三座热风炉工作时燃烧能力的50％，相当于降低数百度的风温，很大程度上限制了高炉的生产能力但是如果一座高炉配置4座热风炉，仅有三座工作就可保持其全部工作能力，在三座热风炉工作的情况下，降低的风温可以通过提高废气温度（在不超过废气温度上限的条件下)来弥补 另外，配置四座热风炉也为送风制度中的并联送风和交错并联送风提供了可能 热风炉系统由热风炉本体和管道各阀门以及高炉煤气，助燃空气预热装置、助燃风机、加热装置等组成 不包括助燃风机和风门，热风炉系统共有各种控制阀门97个 煤气和助燃空气的预热装置采用分离式热管换热器，助燃空气和高炉煤气经预热后，温度可分别达到146℃左右和135℃左右，排出的烟气温度约为150℃ 为了方便检修，燃烧室侧设置了20／5t桥吊，蓄热室侧设了l0t电葫芦，两室之间各设置了3t电葫芦一台，以实现各阀门吊运第二节热风系统工艺流程 马钢2545m3，高炉热风系统工艺流程图，如图3所示： 由助燃风机输出的助燃空气和高炉煤气管道输出的高炉煤气经过分离式热管换热器预热后，沿助燃空气主管和高炉煤气主管，经各热风炉的助燃空气支管和高炉煤气支管进入燃烧室的陶瓷燃烧器，另外，焦炉煤气经焦炉煤气主管和支管也进入陶瓷燃烧器（拆除不用），在燃烧期，焦炉煤气（不用）、高炉煤气和助燃空气经三孔式陶瓷燃烧器混合燃烧，燃烧烟气由燃烧室，拱顶联络管，进入蓄热室，烟气穿过格子砖，进行热交换，最后经蓄热室下部的烟气出口进入烟气总管，经烟囱排出。

为了确保陶瓷燃烧器安全工作，在进煤气管上设有N2吹扫装置 在拱顶温度或烟气温度达到设定值后，该热风炉进入拱顶温度管理期或废气温度管理期，在燃烧期结束后，可以进入送风期 在送风期，冷风鼓风机，经加湿装置，沿冷风总管，再到各热风炉的冷风支管，进入蓄热室，穿过格子砖、拱顶联络管，进入燃烧室，完成热交换，成为热风，最后沿热风支管，进入热风主管、热风围管，送入高炉 在各气体管道上，都设有切断阀门、调节阀，以及燃烧阀和放散阀等各类阀门，进行控制调节思考题 1、热风炉系统在高炉生产中的作用和影响 2、马钢2545m3高炉的热风炉的型式和特点 3、马钢2545 m3高炉热风炉的主要技术性能(风温．．拱顶温度，lm3炉容格砖加热面积和重量等) 4、请画出热风炉系统的工艺流程简图第二章 热风炉结构第一节 热风炉基础和金属结构2.1.1热风炉基础 随着高炉炉容的扩大和风温的提高，热风炉的蓄热面积大大增加，耐火砌体的重量也有增加，热风炉基础承受的负荷也随之增加，这些荷重通过基础的地下部分均匀地传递到土壤为保证热风炉的生产，基础不能发生过分的沉降和不均匀的下沉。

热风炉组4座热风炉共有一个基础，用钢筋混凝土浇注，为扩大基础的底面积，基础的地下部分带有底盘 为了克服热风炉基础设计中存在的因热风炉底板上翘，造成地脚螺栓被拔起的问题，以及防上由于底板变形引起漏风，在基础设计中改进了地脚螺栓的固定方式，在热风炉下部设置加固的钢圈，地脚螺栓伸长到基础钢圈上面，直接与炉壳钢圈相连按如图4所示 另外，炉底结构采用了如下一些措施： a、增加炉底板钢度，炉底板厚30mm，在炉底板上焊上大型工字钢，再浇注一层500mm厚的钢筋混凝土b、炉底板与炉壳直筒段采用弧线连接，以适应高压气体作用的形状 c、炉底板下部的基础面上铺有经过烘干的砂子，既方便施工，还可作为缓冲层吸收炉壳膨胀反力下段炉壳(6带)安装完毕后，从底板上的灌浆孔向底板下进行压力灌浆，使炉底和干砂接触紧密 直接支撑蓄热室350层格砖重量的是31根炉篦子支柱炉 图4 蓄热室底部结构篦子采用托粱式结构，依靠下部支柱上的二根横梁支承，横梁间用螺栓固定炉篦子支柱用楔铁、螺栓找平、定位 炉篦子 厚330 mm 孔径 每个蓄热室 材质为 Φ44mm 32块 QT500-7 托粱 高420mm 每座蓄热室48根 材质为QT500-7 支柱 Ф340×35mm 每座蓄热室31根 材质为QT500-72.1.2炉壳2.1.2.1炉壳 2545m3高炉热风炉的炉壳，除承受自身重量外，还要承受锥台以上的砌体，内衬通过砖托传给炉壳的重量，另外，热风炉内的高温和高压作用也使得热风炉炉壳的工作条件恶劣，当然，似这样高达五十多米的庞然大物；还要受到风的负荷，因此，热风炉炉壳采用了晶粒细、具有较高耐应力腐蚀能力的低合金结构钢BB502，每座热风炉45带炉壳，4座热风炉的炉壳总重达1602t。

热风炉拱顶和园柱形过度部位，以及联络管与拱顶的过度部位的结构比较复杂，容易产生应力集中，因此设计时都按照压力容器的原则，将炉完转折点都采用曲线连接，以减少应力集中 高温区炉壳在制造厂加工焊接(2545m3高炉热风炉的高温区炉壳是在江南造船厂制造焊接的)，并整体退火以消除内应力，工地焊缝在施工结束后也进行退火处理 炉壳内有喷涂层的部位都在炉壳内焊有喷涂锚固件2.1.2.2晶界应力腐蚀及共防护措施 高风温热风炉的炉壳，在应力的作用下受酸性液体的腐蚀而开裂，其裂纹一般是沿着原奥氏体晶粒边界进行的，称为晶界应力腐蚀 经调查研究发现，热风炉中同时出现下列因素时，将引起应力腐蚀开裂： a、由于热风炉砌体的绝热良好，使得炉壳温度会在露点以下，热风炉炉壳及热风管道内形成冷凝液；b、提高拱顶温度，氧的浓度及延长气体的停留时间都会使得NOx(NO,NO2)的浓度升高，同时冷凝液中的硝酸根浓度增加，而材料在承受应力的作用下，当硝酸盐这种特定介质以离子状态存在时，就会产生应力腐蚀；c、热风炉使用的煤气含有硫，它是燃烧反应物中形成硫的氧物的根源，在SOx(S02，S03)介质的侵蚀下，冷凝液溶解三价铁，在冷凝液这种酸性介质和三价铁离子的作用下，大大加快了应力腐蚀开裂的速度；d、炉壳焊缝热影响区内存在残余应力；e、材料承受拉应力，而且在燃烧和送风周期变化中还受缓慢变化的疲劳应力的作用。