内燃热风炉在太钢实践.pdf

第23卷 增 刊 2 004年 7月it敬Vo l . 23I RONMAKI NG， S U P P I .2 0 0 4内燃式硅砖热风炉在太钢的应用实践尚秋丽邓跃都计根( 太钢炼铁厂)摘 要 对太钢3 号高炉3 号热风炉使用霍高文内燃式热风炉的情况进行了总结， 分别从热风炉的结构、 耐火材料 的使用及投产后的运行效果等方面阐述了内燃式热风炉在使用低热值高炉煤气获取高风温方面的优越性关健词热风炉砌筑高风温1 引言2 热风炉用耐火材料太钢炼铁厂3 号高炉( 1 2 0 0 m 3 ) 3 号热风炉是高 风温 热风炉对高温区 域的 耐火材料的 材质要 太钢首次引进达涅利一 康力斯( D C E ) 公司先进技求越来越高， 各部位耐火材料的合理使用不但是提 术的一座内 燃式硅砖热风炉， 是我公司为提高高炉高风温的前提， 而且对热风炉的寿命和操作安全性 风温水平、 降低能耗、 学习国外先进技术、 提高冶炼有着重大的影响3 号热风炉的高温段( 燃烧室标 装备水平而进行的一项技术改造工程D C E公司高为1 9 . 8 7 1 m以上， 蓄热室标高2 7 . 4 5 5 m以上) 设计的3 号热风炉采用了一系列的新技术， 如拱顶采用了硅砖。

与大墙砌体的 独立结构， 拱顶关节、 内 衬的板块式结为了提高砌体的结构强度， 针对热风炉的关键 构， 在炉内 不同部位使用不同的耐火材料及膨胀材部位和某些薄弱部位如拱顶、 燃烧器、 管道出人口 处 料， 标准格子砖等， 使该热风炉在使用单一高炉煤气等， 都分别选择了 相应的耐火材料， 3 号热风炉部分 烧炉的前提下， 风温达到了1 0 7 0℃的水平耐火材料和使用部位及其理化性能见表t o裹1 3 号热风炉部分耐火材料使用都位及性能化学成分 代码名称使用部位SiO2 A l , 0 , F C Z 0 1显气孔率常温抗折 永久线变化蠕变率 一强度， M P a( 1 5 0 0 9 C , 4 h ) ( 1 5 0 0 9C, 2 0 -K硅砖%5 0 h , 0 . 2 M P a 一0 . 2一0 . 2 --0 . 2荷重软化温度， ℃‘ 0 . 2 MP a l --1 2 1 0 0 5 7 --1 . 5 >2 4 0 0 5一1-0--7 0 0 0 . 3 0>1一1-039 7 5 0 . 5 > 238 5 0 0 . 4 5>1 . 5一1-0一1-0门.且. 鉴月.鉴由表1 可以看出， 粘土砖X热震稳定性好， 耐 火度较低， 荷重软化温度在1 2 6 0 一 1 4 3 0℃， 其价 格也比 较便宜， 容易加工， 所以用在热风炉的中低温 区; 而隔热砖I A , I E , I G , I H密度小， 导热系数低， 机 械强度差， 随着导热系数的升高， 其使用部位也从低 温区到高温区; 红柱石砖H S 的机械强度较高， 荷重 软化温度在 1 4 2 0 一 1 6 0 0℃， 因此用在陶瓷燃烧器 及燃烧室下部等强度和温度要求较高的部位。

根据 使用部位、 工作温度和操作条件的不同， 选取相应的 耐火材料， 其不同的特性， 使各部位砌体的强度和耐 高温性进一步提高， 从而大大提高了热风炉的使用 寿命， 为提高风温奠定了基础 3 热风炉的结构 3 . 1 拱顶结构( 1 ) 蘑菇状悬链线形结构3 号热风炉拱顶为 蘑菇状悬链线形结构， 上部拱顶半径缩小， 下部所承 受的推力也减小， 使热风炉的拱顶受力均匀， 且蓄热 室断面上的气流分布也更均匀 2 ) 单致密层设计拱顶致密层的设计由两层 变为一层， 这样， 一层砖厚度的增加使其楔形部分更 长， 结构更稳定且双锁扣结构的砖型应用使拱顶 砖衬的稳定性进一步加强 3 ) 拱顶关节拱顶关节是在拱基沿圆周分布 的4 2 组两端带关节砖的组合结构由于关节砖与 其配合砖的接触面是半圆柱状， 因此当拱顶耐火材 料受热膨胀时， 拱顶关节砖能够适应拱顶耐火材料 向各个方向膨胀时的相对滑动， 从而避免了因高温 膨胀而损坏耐火材料的情况 4 ) 拱顶独立支撑结构拱顶砌体支撑在钢壳 上， 在拱顶钢壳扩张部分焊了3 层托砖圈， 拱基部分 垂直的耐火材料支撑在这3 层托砖圈上， 这样， 克服 了拱顶支撑在大墙上的缺点。

在温度升高时， 拱顶 和大墙能够各自 独立膨胀， 大大提高了拱顶的稳定 性和寿命 5 ) 细节设计拱顶的两个关节板块之间通体 使用硬塑料板， 不但保持了关节之间的间隙， 而且高 温情况下， 硬塑料板整体融化， 为关节膨胀提供了空 间; 关节板块与拱顶外环隔热砖I H及隔热砖I H与 隔热砖I E之间使用聚乙稀泡沫材料填充， 这样受热 时这些砌体之间能够产生相对滑动且能自由膨胀 另外， 2 层关节砖上部各设计1 层凸角砖( 带有凸出 的边缘) ， 以遮挡关节砖， 防止灰尘进人关节砖的间 隙， 影响其滑动效果; 拱顶耐火砌体的隔热砌体中各· 6 2 ·设6 个和1 2 个均压孔， 当膨胀缝中的聚乙稀泡沫烧 掉之后， 炉内压力大于膨胀缝的压力， 可以通过这些 均压孔来均衡膨胀缝与炉内的压力， 从而达到释放 炉内压力的作用 3 . 2 燃烧室和蓄热室结构燃烧室断面为“ 眼睛” 形， 这种“ 眼睛” 形的结 构， 使蓄热室的蓄热面积增大， 同时还使烟气进人格 子砖均匀分布由于燃烧室工作条件不同， 高温下 产生的应力也不同为了防止应力变化的影响， 燃 烧室与隔墙和大墙之间用聚乙烯泡沫隔开， 既不咬 砌也不连接， 这样使燃烧室成为一个可以独立膨胀 的 罄体。

蓄热室内填充七孔格子砖， 这是一种高效率的 标准格子砖， 格孔直径为4 0 m m， 每立方米格子砖蓄 热面积为4 2 . 1 4 m 2 / 耐， 其热 交换系 数高， 格子砖利 用率高， 参与热交换的有效砖量大， 有效地利用了热 风炉蓄热室容积炉算子以上前7 层为格子砖柱状 结构， 互不交错， 这种砌筑特点是通孔率高另外， 当冷空气进人时， 会产生微小的振动， 这种柱状的结 构会使其在小范围内有运动余地， 不会损坏格子砖 第8 层以上则交错砌筑， 这种结构使其成为一个整 体， 稳定性高 3 . 3 陶瓷燃烧器燃烧器是热风炉加热能力好坏的关键设备3 号内燃式硅砖热风炉的燃烧器为陶瓷燃烧器， 采用 矩形双通道多喷口结构陶瓷燃烧器剖面如图1 所 示， 矩形双通道多喷口结构如图2 所示这种陶瓷燃烧器截面为矩形， 中间的通道为煤 气通道， 空气通道则分布在煤气通道的两侧， 为2 2图1 陶瓷燃烧器剖面11.1!1!刃111件11〔1!111 ! 3 ! 5 ! 7 ! 9 ! 11 13 ! 15 ! 17 191 !o }o }o ;o }o }a o }o }o }a 日尸 - ，1尸 户 户 ，1 1 ， ， ， I -I 尸 ， ， . a尸 ， ， i d i 尸 ， ， I!尸 ， ，‘ 2 ! 3 4 { 5 6 ! 7 8 ! 9 1 0 冲2 !1 3 1 4 '1 5 1 6 !1 7 1 8 '1 9 2 0 !2 1 2 2I _ 一 」 日I - I - I - I - I -f l - - JI ‘ . 种 JI -~1‘ - 日 一E I I I I i i i R i ,6 !H H H iH lH ii i I i i I i I日 .铆I〔I!I!I I了红外线高温计及热电偶， 在使用过程中适时、 准确 地反映拱顶及各部位的温度， 便于控制和操作。

4 性能比较在一年多的运行实践中， 3号内燃式硅砖热风 炉运行可靠， 提供风温水平高， 为3 号高炉的高产、 优质、 低耗创造了较好的条件与原1 号、 2 号热风 炉的性能比较见表2 0 3号高炉各项经济技术指标 见表 3 0图2 矩形双通道多喷口结构 表2 1 号、 2 号、 3 号热风炉性能比较( 二烧一送)1 号热风炉2 号热风炉3 号热风炉9 04 59 0459 04 51 1 8 01 0 4 31 1 4 63 5 0叫咖腮350眼姗朋350热风炉性能烧炉时间， m i n 送风时间， m i n 拱顶平均温度， 送风平均温度， 平均末温， ℃ 烟道温度， ℃℃℃由表2 可以看出， 在同样的燃烧时间内， 3 号硅 砖热风炉拱顶温度烧得较高， 提供平均风温相应亦 较高表3 3 号商炉各项技术经济指标《 2 0 0 2 年)时 间产 量利用系数N( m· d )焦比煤比休风率%379.4 IL5右-nUZ 乡一n︶0 LK-，.且，1%31613002﹃eso12011311395105乙一︻7lR︸飞︸0︸01 峪一4D393438385336个矩形小孔这种新的结构能够使空气和煤气交叉 均匀混合， 燃烧时形成一个矩形火焰流， 使燃烧室气 流分布更加均匀， 且具有燃烧稳定， 燃烧空气过剩系 数小， 燃烧强度大、 效率高等优点。

另外， 陶瓷燃烧 器下部还装有一个混凝土浇注的隔板墙( B a f fl e w a l l ) ， 此隔板墙的作用是使煤气进人后产生分流， 避免了 煤气死区的存在， 使煤气分布均匀 3 . 4 内衬及隔墙D C E设计的内衬结构最显著的特点是耐火内 衬的板块式结构， 即合理地使用膨胀缝和滑动缝 膨胀缝为高温时砌体的膨胀提供了空间， 滑动缝为 板块膨胀时的相对位移提供了条件在每个板块 内， 耐火砖连接采用锁扣结构， 增强了内衬的整体稳 定性根据热风炉内工作温度的不同， 由低温区至 高温区膨胀缝逐渐增大， 内部填充厚度不同的聚乙 烯泡沫或陶瓷毡滑动界面用油纸隔开， 一方面增 强了滑动效果， 另一方面也保护了滑动界面的耐火 材料不受损伤这种合理的板块式内衬结构为实现热风炉高温 长寿奠定了坚实的基础 3 . 5 各出口及孔道热风出口内侧两环组合砖是由特制的环形模具 制成， 因此结构牢固、 可靠这两环砖的上部增加了 辅助拱， 这是为了保护组合砖和支持上部耐火材料 出口 外部由H S 砖和轻质保温砖环状砌筑而成， 由 内至外依次为: H S , Z H , I E , I E ， 各自 单独成环。

煤气、 空气人口及废气出口均为X粘土组合砖 单环砌筑而成， 上部有单环X粘土砖辅助拱 各孔 道的组合砖及辅助拱结构， 增加了其使用稳定性 由于热风出口大量使用隔热砖， 减少了热损失， 从而 提高了热效率 3 . 6 其他为了精确并全方位地测量拱顶温度， 拱顶设置5月6月7月8月9月1 1 月1 2月7 6 6 5 17 5 9 7 67 5 5 6 78 0 2 3 97 5 6 9 17 2 4 2 58 5 8 2 02 . 0 6 12 . 1 12 . 0 3 12 . 1 5 72 . 1 0 42 . 0 1 52 . 3 0 7风温℃1 0 5 41 0 5 11 0 5 81 0 7 31 0 5 11 0 5 01 0 7 45 结语内燃式硅砖热风炉在太钢的应用实践， 为我们 找到了热风炉长寿、 高效的一条新路， 生产实践证明 是可靠、 安全的它有如下一些特点:( 1 ) 高温区域有良 好的抗蠕变性， 热膨胀系数 小， 抗剥落性高 2 ) 热效率高， 热损失小 3 ) 燃烧器燃烧能力大、 升温快 4 ) 炉体稳固， 偏移小联系人: 尚秋丽， 工程师。