卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的裝備特點(diǎn)與理論分析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的裝備特點(diǎn)與技術(shù)分析何麗珠（昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 云南 昆明 ）摘 要：對昆鋼1350m3高爐配置的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的內(nèi)型結(jié)構(gòu)、耐火材料、技術(shù)特征及工藝特點(diǎn)進(jìn)行了全面的介紹和理論分析。關(guān)鍵詞：高爐 頂燃式熱風(fēng)爐 高風(fēng)溫 耐火材料Characteristics of Kalugin Top Combustion Hot Blast Stove and Technical AnalysisHe Lizhu（Kunming Vocational Industrial and Technology College of Industry, Yunnan

2、Kunming, ）Abstract: Give detailed introduction and theoretical analysis about inner structure, refractory, technique characteristics and process to KISCO 1350m3 Kalugin top combustion hot blast stove.Key words: blast furnace top combustion hot blast stove high blast air temperature refractory0 引言高風(fēng)溫

3、是高爐節(jié)能降耗強(qiáng)化冶煉的有效措施。隨著高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展，對風(fēng)溫的要求不斷提高，頂燃式熱風(fēng)爐的優(yōu)勢日益明顯，特別是卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐，以其高溫長壽、節(jié)約資金等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)迅速得到推廣應(yīng)用。昆明鋼鐵股份公司下屬的紅河鋼鐵的有效容積為1350m3的3#高爐，配置了3座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐，在使用單一的低發(fā)熱值高爐煤氣的情況下，達(dá)到了1200以上的高風(fēng)溫，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)昆鋼1350m3高爐配置的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐是從俄羅斯引進(jìn)的一種新型高效節(jié)能型熱風(fēng)爐。具有如下特點(diǎn)：1）燃燒用的煤氣和助燃空氣的環(huán)形集管安置在熱風(fēng)爐爐殼內(nèi)，節(jié)省了熱風(fēng)爐組的占地面積；2）改進(jìn)了

4、環(huán)形燃燒器煤氣和助燃空氣的供給方式，取消調(diào)節(jié)裝置，改為微機(jī)控制的渦流供給，煤氣與助燃空氣混合很好，燃燒完全；煙道廢氣中CO含量僅為20mg/m3，有利于環(huán)保；3）熱風(fēng)爐火墻和燃燒器磚型簡化；4）新設(shè)計(jì)的37孔新型蜂窩格子磚可大幅度增加蓄熱面積，提高熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)爐的熱效率；5）蓄熱室熱交換系數(shù)高； 6）整個熱風(fēng)爐的投資節(jié)約了20%+ 。2 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的主要性能參數(shù)見表1 表1 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的主要性能參數(shù)Tab.1 Main Parameter of Kalugin Top Combustion Hot Blast Stove 序號 名 稱 單 位 指 標(biāo)1 結(jié)構(gòu)形式 頂燃式2 熱

5、風(fēng)爐座數(shù) 座 33 爐體高度 m 38.854 格子磚總 m3 39126受熱面積5 單位體積格子 m2/m3 64.0磚加熱面積6 蓄熱室格子磚段數(shù) 段 37 格子磚孔徑 mm 20.08 廢氣溫度 450（最高）9 冷風(fēng)溫度 15010 冷風(fēng)壓力 MPa 0.3611 一座熱風(fēng)爐 m2 40980總蓄熱面積12 單位高爐有效 m2/m3 91.07 容積蓄熱面積13一座熱風(fēng)爐 t 1068格子磚總重14 設(shè)計(jì)拱頂溫度 135015 設(shè)計(jì)風(fēng)溫 12503 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的內(nèi)型結(jié)構(gòu)卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐是一種新型高效節(jié)能型熱風(fēng)爐。具體結(jié)構(gòu)包括：較為獨(dú)特的爐殼外型，拱頂選用受力結(jié)構(gòu)很好的懸鏈線拱

6、頂，高效陶瓷燃燒器與部分爐墻組成預(yù)燃室，圓筒形爐墻圍成蓄熱室，爐體下部為冷風(fēng)室，冷風(fēng)室與蓄熱室之間用耐高溫材質(zhì)爐箅子及支柱支撐蓄熱室內(nèi)中放置的蓄熱體，并布置有冷風(fēng)入口和雙煙道煙氣出口，拱頂設(shè)有熱風(fēng)管道出口。其主要特征是在拱頂上設(shè)置小直徑的預(yù)燃室，采用煤氣與空氣切向進(jìn)入在其中旋流混合后使燃燒過程穩(wěn)定，有效避免燃燒脈動現(xiàn)象，從而增加燃燒強(qiáng)度，提高蓄熱體中煙氣流速，改善傳熱效果。3.1 爐型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）取消了側(cè)面的燃燒室或外部的燃燒室，從根本上消除了內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的致命缺點(diǎn)； （2）利用拱頂空間直接在拱頂下燃燒，減少了燃燒時的熱損失；（3）爐頂是穩(wěn)定對稱結(jié)構(gòu)，爐型簡單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，受力均勻；（4）燃

7、燒器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、簡單合理，煤氣與空氣分配環(huán)道均設(shè)置在爐體大墻外，在熱風(fēng)爐燃燒周期與送風(fēng)周期均能保持在不高的溫度狀態(tài)且變化較小，運(yùn)行狀態(tài)良好； （5）熱風(fēng)爐爐殼轉(zhuǎn)折點(diǎn)采用曲面連接，設(shè)計(jì)爐殼厚度增加，鋼板用量較國內(nèi)設(shè)計(jì)值增加了280t，較好地解決了爐殼的薄弱環(huán)節(jié)；（6）熱風(fēng)爐大墻、燃燒器、拱頂互相分離，使?fàn)t體大墻和拱頂可以上下自由漲落，以此保證爐頂大墻、拱頂和燃燒器的長壽；（7）熱風(fēng)爐大墻與爐殼、不同品種材質(zhì)磚型錯臺；格子磚與大墻磚、燃燒器和爐體大墻之間均設(shè)有一層耐火纖維，熱風(fēng)爐上部磚全部采用上下互相咬合的凹凸槽磚，保證了在內(nèi)襯受熱、膨脹時隔熱良好，避免溫差過大造成損壞并減少熱損失。（8）各部位溫度

8、區(qū)域分明，改善耐火材料工作條件。 3.2 耐火材料熱風(fēng)爐是一個高溫高壓系統(tǒng)，其工作層耐火材料砌體要能承受長期高溫高壓的作用，熱風(fēng)爐墻體與拱頂熱風(fēng)口及送風(fēng)管道三叉口還要承受由于氣流收縮、擴(kuò)張及轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的沖擊和震蕩作用，因此，要求熱風(fēng)爐工作層使用的耐火材料應(yīng)具有荷重軟化溫度高、常溫耐壓與抗折強(qiáng)度大、密度大及低蠕變性能的特點(diǎn)，以承受爐內(nèi)高溫高壓和氣流沖擊震蕩，提高高溫區(qū)域砌磚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而延長熱風(fēng)爐的使用壽命。熱風(fēng)爐砌體由蓄熱室、拱頂、陶瓷燃燒器、爐箅子、支柱熱風(fēng)管道組成。昆鋼1350m3高爐配置的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐根據(jù)爐內(nèi)溫度分布情況合理選擇各部位耐火材料。熱風(fēng)爐爐襯在高溫區(qū)采用硅磚，中溫區(qū)

9、采用低蠕變高鋁磚，低溫區(qū)采用粘土磚；隔熱材料為輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)高鋁磚、耐火纖維氈；蓄熱室采用37孔新型蜂窩格子磚，分三段砌筑，上段為硅磚，中段為低蠕變高鋁磚，下段為粘土磚。格子磚為凹凸形狀，使蓄熱室內(nèi)格子磚的位置相對穩(wěn)定。熱風(fēng)爐各孔口及熱風(fēng)管道三叉口均為組合磚。爐箅子及支柱采用耐高溫材質(zhì)，具有良好的高溫性能，能在450以下長期穩(wěn)定工作，各種耐火材料理化性能指標(biāo)見表2。此外，為防止卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐高溫區(qū)存在NOx、SOx與爐殼冷凝水作用生成H2SO3和H2SO4而發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，在鋼殼內(nèi)表面噴涂有50mmMS-1型耐酸噴涂料，既增加爐子氣密度，又有良好的隔熱作用。專心-專注-專業(yè) 表2

10、卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐主要耐火材料理化性能 Tab. 2 Physical and Chemical Performance of Main Refractory in Kalugin Top Combustion Hot Blast Stove 項(xiàng) 目 體積密度 / 荷重軟化 耐火度 / 顯氣孔率 / 常溫抗壓強(qiáng) 熱震次數(shù) / 高溫蠕變率/ g·cm-3 溫度/ % 度/MPa 1100-水 ， %燃燒器用 2.35 1400 1750 22 45 100 1200 ，0.8高鋁磚熱風(fēng)口用 2.8 1650 1790 19 80 8 1500 ，0.7高鋁磚 大墻用 2.15 1400

11、 1750 20 40 10 1250 ，0.8粘土磚大墻用 1.8 1650 1710 22 45 10 1550 ，0.8硅磚管道用 1.2 1600 1790 26 60 6 1400 ，0.8組合磚3.3 高效格子磚與陶瓷燃燒器3.3.1 高效格子磚蓄熱室內(nèi)砌筑的格子磚是熱風(fēng)爐的重要蓄熱、傳熱載體，格子磚熱交換能力的強(qiáng)弱是熱風(fēng)爐向高爐穩(wěn)定輸送高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)的關(guān)鍵。一般要求格子磚應(yīng)具有較大的蓄熱面積進(jìn)行熱交換；有一定的磚量來蓄熱，以保證送風(fēng)周期內(nèi)沒有過大的風(fēng)溫降；氣流在格孔內(nèi)流動保持紊流狀態(tài)以提高熱效率。昆鋼1350m3高爐配置的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐使用37孔新型蜂窩格子磚，格子孔直徑20.0

12、mm，格子磚高度195mm，每塊格磚設(shè)有3格凹凸槽。較小的格孔直徑，可以大幅度增加蓄熱面積，提高熱風(fēng)溫度及熱風(fēng)爐的熱效率；格子磚高度增加，增加了蓄熱體的體積，且提高流體通道的利用率，可以提高熱風(fēng)爐蓄熱與傳熱效率，使每座熱風(fēng)爐總蓄熱面積達(dá)到40980m2，高爐單位有效容積具有的加熱面積達(dá)到91.07m2，高爐單位有效容積鼓風(fēng)的加熱面積達(dá)到45.53m2/min。3.3.2陶瓷燃燒器 燃燒器是熱風(fēng)爐的重要設(shè)備，是用來將煤氣與助燃空氣混合并送進(jìn)燃燒室進(jìn)行燃燒的設(shè)備。其性能直接影響著煙氣最高溫度和煤氣利用狀況。它應(yīng)具有足夠的燃燒能力和調(diào)節(jié)范圍。目前，國內(nèi)外高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐均采用陶瓷燃燒器?？斀痦斎际綗犸L(fēng)

13、爐不設(shè)燃燒室，渦流噴射式陶瓷燃燒器設(shè)置在熱風(fēng)爐預(yù)燃室內(nèi)。燃燒器煤氣、空氣兩種噴口沿環(huán)形平行均勻布置?？諝狻⒚簹忭槙r針切向25°進(jìn)入預(yù)燃室內(nèi)。煤氣進(jìn)入形成環(huán)流后部分沿爐墻上升到爐頂，然后形成向下的旋流，與空氣噴口噴出的空氣混合形成更大的旋流，達(dá)到充分混勻效果。形成 的渦流經(jīng)喉口收縮部位進(jìn)入氣流分布良好的懸鏈線拱頂后由于爐體橫截面增大，形成的旋流大部分沿爐墻下行，在爐膛中央形成低壓區(qū)。下行煤氣、空氣受低壓區(qū)吸引，在拱頂進(jìn)行完全燃燒。由于形成旋流擴(kuò)散燃燒，其火焰長短易于控制，不至于由于火焰太短造成拱頂局部熱應(yīng)力增大或火焰過長在拱頂格磚之內(nèi)進(jìn)行局部燃燒而影響熱風(fēng)爐的使用壽命?？斀痦斎际綗犸L(fēng)

14、爐所配置的風(fēng)機(jī)能力足夠，滿足在空氣流量達(dá)70000m3/h、煤氣流量5000m3/h時，取得較好的燃燒效果。同時，空氣過剩系數(shù)降低，煙氣中CO含量可降至2040ppm以下，有利于環(huán)保和進(jìn)一步提高風(fēng)溫。4 熱風(fēng)爐附屬設(shè)備4.1 空氣預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱助燃空氣和煤氣能有效地提高熱風(fēng)爐的理論燃燒溫度，進(jìn)而提高熱風(fēng)溫度，特別是高爐降低燃料比以后，預(yù)熱助燃空氣和煤氣顯得更為重要。熱風(fēng)爐排放的煙氣較大，余熱資源豐富，回收利用熱風(fēng)爐的煙氣余熱來預(yù)熱助燃空氣和煤氣是節(jié)能降耗的重要措施。 昆鋼1350m3高爐配置的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐設(shè)有分離式熱管換熱器，利用熱風(fēng)爐煙氣余熱對助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后助燃空氣平均溫度可達(dá)220，提高了熱風(fēng)爐的熱效率并有效地提高了熱風(fēng)溫度。4.2 閥門熱風(fēng)爐的本體區(qū)除熱風(fēng)閥、倒流休風(fēng)閥、混風(fēng)閥采用水冷閘閥外，其余均采用單楔型閘閥或蝶閥，全部采用液壓驅(qū)動；余熱回收及助燃風(fēng)機(jī)區(qū)閘門采用蝶型閥，電機(jī)驅(qū)動；可進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)和定位調(diào)節(jié)。高溫閥門采用軟水閉路循環(huán)冷卻，水量400t/h,水壓為0.40MPa。4.3 檢測裝置在拱頂設(shè)有測溫?zé)犭娕?、高溫輻射測