龔必俠

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

旋切式頂燃熱風(fēng)爐在改造工程中的應(yīng)用

龔必俠

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

本文簡單論述了旋切式頂燃熱風(fēng)爐的主要技術(shù)特點(diǎn)，分析了球式熱風(fēng)爐及內(nèi)燃式熱風(fēng)爐在生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的問題，提出了在改造工程中，如何在盡可能節(jié)省成本、利用舊有設(shè)備的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮旋切式頂燃熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)對球爐和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行改造的合理方案，以使得老式球爐和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐重新在高風(fēng)溫及高效穩(wěn)定的運(yùn)行中發(fā)揮作用。

旋切式頂燃熱風(fēng)爐 球爐 內(nèi)燃式熱風(fēng)爐 改造

目前，高爐在向高效、長壽、高風(fēng)溫、高富氧、大噴煤方向發(fā)展。而高風(fēng)溫是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，要全面考慮高爐接受風(fēng)溫的能力和熱風(fēng)爐送風(fēng)能力，而提高熱風(fēng)爐的送風(fēng)能力尤其重要［1］。

在高爐煉鐵長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，很多老式設(shè)計(jì)的熱風(fēng)爐生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)了各種各樣的問題，另外還有一些高爐為了增加鐵水產(chǎn)量要進(jìn)行擴(kuò)容大修，其熱風(fēng)爐也需要改造。在熱風(fēng)爐的改造過程中，如何在盡可能節(jié)省成本、利用舊有設(shè)備的基礎(chǔ)上對熱風(fēng)爐系統(tǒng)進(jìn)行升級改造尤其值得我們關(guān)注。

1　旋切式頂燃熱風(fēng)爐的主要技術(shù)特點(diǎn)

中冶京誠工程技術(shù)有限公司開發(fā)的旋切式頂燃熱風(fēng)爐集成了國內(nèi)外熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)，形成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的一系列核心技術(shù)，在提高熱風(fēng)溫度、延長熱風(fēng)爐壽命、節(jié)能環(huán)保以及減少占地面積和投資等方面都具有明顯優(yōu)勢［2］。

旋切式頂燃熱風(fēng)爐的核心技術(shù)是燃燒器專利技術(shù)，研究了熱風(fēng)爐燃燒器在多種工況下的燃燒機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了燃燒器的最佳工作效率，可保證在很小的過剩空氣系數(shù)條件下煤氣完全燃燒，提高燃料利用率的同時(shí)還減少了助燃空氣消耗。

本文主要討論旋切式頂燃熱風(fēng)爐在球爐和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造工程中的應(yīng)用。

2　球爐改造

球式熱風(fēng)爐是前幾年中小型高爐熱風(fēng)爐的主要型式之一，但長期實(shí)踐以來，球式熱風(fēng)爐的不足日益顯現(xiàn)出來。球式熱風(fēng)爐主要存在拱頂易損壞、球床阻損大、耐火球易渣化粘結(jié)、換球周期短、后期維護(hù)費(fèi)用大等諸多問題，所以在合適的機(jī)會對球爐進(jìn)行升級改造就很有必要。

球爐的爐身低，爐體直徑偏大，需要對原球爐的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前熱風(fēng)爐系統(tǒng)的爐殼、設(shè)備、耐材等的運(yùn)行狀況確定改造方案。

通過核算如果熱風(fēng)爐基礎(chǔ)、下部爐殼及其他附屬設(shè)施能夠利舊使用，則原球爐下部冷風(fēng)管道系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)以及爐殼等均可按利舊考慮，僅對球爐中上部按照旋切式頂燃熱風(fēng)爐特點(diǎn)進(jìn)行改造。

以400m3～800m3高爐的球爐改造為例，主要有三種方案：

方案一：僅將球爐燃燒器及拱頂按照旋切式頂燃熱風(fēng)爐形式進(jìn)行改造，下部蓄熱室不作改動，此方案適用于拱頂損壞或燃燒性能不好的球爐改造工程。

該改造范圍只限于拱頂和燃燒系統(tǒng)，充分利用了旋切式頂燃熱風(fēng)爐燃燒器燃燒效果好、蓄熱室氣流分布均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)勢，并結(jié)合了球式熱風(fēng)爐球床換熱系數(shù)大、投資低等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)高效的改造方案。

方案二：保持原熱風(fēng)出口標(biāo)高不變，將球爐燃燒器及拱頂按旋切式頂燃熱風(fēng)爐特點(diǎn)進(jìn)行改造，中下部爐殼利舊，底部爐箅子及支柱更換，蓄熱室采用小孔徑格子磚。

此方案兼具方案一的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本方案通過更換爐箅子及支柱，蓄熱室采用小孔徑格子磚，避免了生產(chǎn)中需要頻繁換球的缺陷。

本方案適用于四座球爐的改造工程，如果是三座熱風(fēng)爐，由于保持熱風(fēng)出口高度不變，格子磚高度受限，蓄熱能力可能不夠。

方案三：熱風(fēng)爐下部爐殼根據(jù)使用情況考慮利舊，加高蓄熱室，頂部按旋切式頂燃熱風(fēng)爐特點(diǎn)進(jìn)行改造。

改造后的熱風(fēng)爐蓄熱室高度增加，熱風(fēng)爐的蓄熱能力加大，可將風(fēng)溫提高到1200℃～1250℃左右。

此方案在利用舊有設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面改造，能夠充分發(fā)揮旋切式頂燃熱風(fēng)爐的優(yōu)勢，三座熱風(fēng)爐完全能夠滿足操作和風(fēng)溫要求，沒有必要像以前一樣配置四座熱風(fēng)爐。

3　內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造

針對內(nèi)燃式熱風(fēng)爐存在的燃燒震蕩問題、火井隔墻裂縫問題、氣流不均等問題對生產(chǎn)的影響，有必要在合適的機(jī)會對其進(jìn)行全面徹底的升級改造。

一般而言，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐爐身較高，由于燃燒器火井占據(jù)一部分蓄熱體容積，爐體直徑也偏大，這就為采用旋切式頂燃熱風(fēng)爐進(jìn)行改造提供了有利條件。

設(shè)計(jì)中首先采用傳熱計(jì)算，在盡量利用舊有設(shè)施的原則上，確定蓄熱體的高度和直徑，以及熱風(fēng)出口的高度，燃燒器的大小等，選擇合理孔徑的格子磚。

主要改造方案如下：保留熱風(fēng)爐下部爐殼，拆除原來的燃燒室火井，補(bǔ)充或者全部更換爐箅子及支柱（依據(jù)所采用的格子磚磚型及原設(shè)備的使用情況等確定），蓄熱室采用格子磚蓄熱，熱風(fēng)出口抬至格子磚上部，熱風(fēng)出口及出口往上按旋切式頂燃熱風(fēng)爐進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

熱風(fēng)爐的煙氣出口和冷風(fēng)出口不動，熱風(fēng)出口、空、煤氣進(jìn)口等需要按照頂燃式熱風(fēng)爐特點(diǎn)重新布置。

改造后的熱風(fēng)爐與新建的旋切式頂燃熱風(fēng)爐基本沒有區(qū)別，能夠在生產(chǎn)中充分發(fā)揮旋切式頂燃熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)。

4　結(jié)語

熱風(fēng)爐的成功改造可為高爐生產(chǎn)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，每年不光可節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用及檢修期間對高爐生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)熱風(fēng)溫度的提高更是能夠降低高爐煉鐵的生產(chǎn)成本。因此利用旋切式頂燃熱風(fēng)爐的優(yōu)勢，在最大程度利用舊有設(shè)備的基礎(chǔ)上對球爐和內(nèi)燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行整體升級改造，以達(dá)到1200～1250℃的送風(fēng)溫度具有很大的投資潛力。

［1］項(xiàng)中庸，王筱留，等.高爐設(shè)計(jì)-煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009：123～125.

［2］姜鳳山.旋切式頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)特點(diǎn)［J］.煉鐵，2010，29（4）：11～14.