旋切式頂燃熱風爐在改造工程中的應用

龔必俠

【摘 要】 本文簡單論述了旋切式頂燃熱風爐的主要技術特點，分析了球式熱風爐及內燃式熱風爐在生產中容易出現的問題，提出了在改造工程中，如何在盡可能節省成本、利用舊有設備的基礎上，充分發揮旋切式頂燃熱風爐的優點對球爐和內燃式熱風爐進行改造的合理方案，以使得老式球爐和內燃式熱風爐重新在高風溫及高效穩定的運行中發揮作用。

【關鍵詞】 旋切式頂燃熱風爐 球爐 內燃式熱風爐 改造

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

在高爐煉鐵長期的生產實踐中，很多老式設計的熱風爐生產系統出現了各種各樣的問題，另外還有一些高爐為了增加鐵水產量要進行擴容大修，其熱風爐也需要改造。在熱風爐的改造過程中，如何在盡可能節省成本、利用舊有設備的基礎上對熱風爐系統進行升級改造尤其值得我們關注。

1 旋切式頂燃熱風爐的主要技術特點

中冶京誠工程技術有限公司開發的旋切式頂燃熱風爐集成了國內外熱風爐的優點，形成了具有完全自主知識產權的一系列核心技術，在提高熱風溫度、延長熱風爐壽命、節能環保以及減少占地面積和投資等方面都具有明顯優勢[2]。

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

本文主要討論旋切式頂燃熱風爐在球爐和內燃式熱風爐改造工程中的應用。

2 球爐改造

球式熱風爐是前幾年中小型高爐熱風爐的主要型式之一，但長期實踐以來，球式熱風爐的不足日益顯現出來。球式熱風爐主要存在拱頂易損壞、球床阻損大、耐火球易渣化粘結、換球周期短、后期維護費用大等諸多問題，所以在合適的機會對球爐進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參數進行分析，同時結合當前熱風爐系統的爐殼、設備、耐材等的運行狀況確定改造方案。

通過核算如果熱風爐基礎、下部爐殼及其他附屬設施能夠利舊使用，則原球爐下部冷風管道系統、煙道系統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爐特點進行改造。

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爐形式進行改造，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，充分利用了旋切式頂燃熱風爐燃燒器燃燒效果好、蓄熱室氣流分布均勻、結構穩定的優勢，并結合了球式熱風爐球床換熱系數大、投資低等優點，是一種經濟高效的改造方案。

方案二：保持原熱風出口標高不變，將球爐燃燒器及拱頂按旋切式頂燃熱風爐特點進行改造，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點，同時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，如果是三座熱風爐，由于保持熱風出口高度不變，格子磚高度受限，蓄熱能力可能不夠。

方案三：熱風爐下部爐殼根據使用情況考慮利舊，加高蓄熱室，頂部按旋切式頂燃熱風爐特點進行改造。

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

此方案在利用舊有設施的基礎上進行全面改造，能夠充分發揮旋切式頂燃熱風爐的優勢，三座熱風爐完全能夠滿足操作和風溫要求，沒有必要像以前一樣配置四座熱風爐。

3 內燃式熱風爐改造

針對內燃式熱風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的影響，有必要在合適的機會對其進行全面徹底的升級改造。

一般而言，內燃式熱風爐爐身較高，由于燃燒器火井占據一部分蓄熱體容積，爐體直徑也偏大，這就為采用旋切式頂燃熱風爐進行改造提供了有利條件。

設計中首先采用傳熱計算，在盡量利用舊有設施的原則上，確定蓄熱體的高度和直徑，以及熱風出口的高度，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：保留熱風爐下部爐殼，拆除原來的燃燒室火井，補充或者全部更換爐箅子及支柱（依據所采用的格子磚磚型及原設備的使用情況等確定），蓄熱室采用格子磚蓄熱，熱風出口抬至格子磚上部，熱風出口及出口往上按旋切式頂燃熱風爐進行重新設計。

熱風爐的煙氣出口和冷風出口不動，熱風出口、空、煤氣進口等需要按照頂燃式熱風爐特點重新布置。

改造后的熱風爐與新建的旋切式頂燃熱風爐基本沒有區別，能夠在生產中充分發揮旋切式頂燃熱風爐的優點。

4 結語

熱風爐的成功改造可為高爐生產帶來較大的經濟效益，每年不光可節約檢修維護費用及檢修期間對高爐生產造成的經濟損失，同時熱風溫度的提高更是能夠降低高爐煉鐵的生產成本。因此利用旋切式頂燃熱風爐的優勢，在最大程度利用舊有設備的基礎上對球爐和內燃式熱風爐進行整體升級改造，以達到1200～1250℃的送風溫度具有很大的投資潛力。

參考文獻：

[1]項中庸，王筱留，等.高爐設計-煉鐵工藝設計理論與實踐[M].北京：冶金工業出版社，2009：123～125.

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