高爐熱風爐特殊溫場溫度解決方案

摘 要：本解決方案介紹了高爐熱風爐特殊溫場的特點，并提出了解決方案。

關鍵詞：高爐熱風爐；工況特點；解決方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.049

1 引言

溫度的準確測量和嚴格控制是保證工藝正常運行的關鍵因素，其將直接影響工藝過程是否在理想的條件下進行，甚至會影響到整體設備的使用壽命、安全生產及環境保護。目前，在冶金行業的高爐熱風爐，其工況因其爐體構造、內部介質、反應過程、操作條件具有極高的特殊性，所以對相應溫度計的選擇也凸顯其特殊的重要性和復雜性。筆者憑借多年豐富的經驗，將具有代表性和典型性的工況，以及相應溫度計的選擇原則和注意事項與大家探討，旨在為不同用戶提供參考性的指導建議。

2 高爐熱風爐

按工作原理可分為蓄熱式和換熱式兩種。

蓄熱式熱風爐，按熱風爐內部的蓄熱體分球式熱風爐（簡稱球爐）和采用格子磚的熱風爐，按燃燒方式可以分為頂燃式，內燃式，外燃式等幾種，提高熱風爐熱風溫度是高爐強化冶煉的關鍵技術。如何提高風溫，是業內人士長期研究的方向。常用的辦法是混燒高熱值煤氣，或增加熱風爐格子磚的換熱面積，或改變格子磚的材質、密度，或改變蓄熱體的形狀（如蓄熱球），以及通過種種方法將煤氣和助燃空氣預熱。

蓄熱式格子磚熱風爐是現代高爐、尤其是大高爐最常用的熱風爐形式。

優點：換熱溫度高、熱利用率高、工作風量大，適合于大高爐生產需要。

蓄熱式格子磚熱風爐，其特殊的測溫點有：拱頂燃燒室溫度點。

3 工況特點

以4000立方高爐熱風爐為例，拱頂燃燒室溫度為1350～1450℃，最高壓力0.5MPa，流速約20m/s，介質成分主要有CO，H2，CO2，H2O，O2等，燃燒室殼體內襯耐火磚。我在這里介紹的特殊工況，不是溫度和壓力的特殊，而是其燃燒室殼體與其安裝下法蘭配管，由于下法蘭配管在與燃燒室殼體焊接時，配管中心線與殼體該點的法線難以保證重合（理論上要求配管中心線與殼體該點的法線重合），致使配管中心線與殼體該點的法線形成一定的誤差夾角∮。而該處殼體內襯耐火磚厚度為850～1000mm，該處的下法蘭厚度及下法蘭配管露出熱風爐外殼體的長度應在200mm以上；如果此處配管中心線與殼體該點的法線形成一定的誤差夾角∮（如下圖1示）。

誤差夾角∮，就會引起該處溫度測量用熱電偶產品在安裝過程中熱電偶遠離法蘭的一端有向上下或左右等方向發生下述關系的偏差情況：假設耐火磚厚度為900mm，下法蘭配管露出熱風爐外殼體的長度為200mm，焊接制造誤差夾角為2℃，則該處帶來的偏差為：（900+200）Xtg2°=38.4mm，這樣的偏差會導致熱電偶產品在安裝過程中熱電偶遠離法蘭的一端與熱風爐的耐火磚發生干涉（耐火磚的開孔尺寸不夠大時，一般為80mm左右）。而適合該溫度工況的溫度熱電偶產品，只能用非金屬保護管（外徑為∮30mm左右），而非金屬保護管的機械強度差，導致熱風爐熱電偶非金屬保護管折斷。

4 解決方案

針對這些特殊要求，在安裝下法蘭配管和燃燒室殼體焊接時，不能單獨簡單的焊接，必須要求下法蘭配管和燃燒室殼體焊接時要與該點的熱電偶產品配合焊接。具體方法是：首先，將安裝下法蘭與下法蘭配管單獨焊接，焊接時必須保證下法蘭安裝密封面與配管中心線垂直（可通過三角尺兩直角邊與法蘭平面及配管圓柱母線緊靠，并通過裸眼觀察的方法）；其次，將帶固定安裝法蘭的熱電偶產品與上述焊好的法蘭及配管組件用螺栓及安裝組件固定安裝成組件；最后，將上步組合的足見一同方入燃燒室殼體所開的開孔中，并將組件中的下法蘭配管與燃燒室殼體金屬焊接焊接即可。

作者簡介：吳磊（1971-），男，四川開江人，工程師。