熱風(fēng)爐系統(tǒng)介紹及節(jié)能思路

*

熱風(fēng)爐系統(tǒng)介紹及節(jié)能思路16:40:12熱風(fēng)爐系統(tǒng)簡介1熱風(fēng)爐系統(tǒng)簡介熱風(fēng)爐是高爐送風(fēng)系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備之一，用于將高爐鼓風(fēng)機送來的低溫風(fēng)加熱成1200℃或更高的熱風(fēng)，以滿足高爐冶煉的高風(fēng)溫要求。熱風(fēng)爐顧名思義就是為工藝需要提供熱氣流的集燃燒與傳熱過程于一體的熱工設(shè)備，一般有兩個大的類型,即間歇式工作的蓄熱式熱風(fēng)爐和連續(xù)換熱式熱風(fēng)爐。在高溫陶瓷換熱裝置尚不成熟的當(dāng)今，間歇式工作的蓄熱式熱風(fēng)爐仍然是熱風(fēng)爐的主流產(chǎn)品。熱風(fēng)爐在高爐系統(tǒng)中所處位置礦山高爐鑄造生鐵鑄鐵機鐵水煉鋼生鐵爐渣高爐煤氣水泥廠放散精礦粉礦塊礦球團礦燒結(jié)礦焦化廠焦炭制粉車間煤粉熔劑鼓風(fēng)機熱風(fēng)爐熱風(fēng)軋鋼廠熱風(fēng)爐在高爐系統(tǒng)中所處位置16:40:12熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐外觀輪廓16:40:12熱風(fēng)爐原理16:40:12熱風(fēng)爐被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域，因工藝要求不同、燃料種類不同、熱風(fēng)介質(zhì)不同而派生出不同用途與不同結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐。為高爐冶煉提供高溫?zé)犸L(fēng)的熱風(fēng)爐是其中一類。本質(zhì)上，蓄熱式熱風(fēng)爐是一臺大型的蓄熱式換熱器。高溫?zé)煔馔ㄟ^時，蓄熱體吸收高溫?zé)煔鉄崃坎⑿畲嫫饋恚焕滹L(fēng)通過時，蓄熱體將蓄存的熱量傳遞給冷風(fēng)，將冷風(fēng)加熱到高爐所需的風(fēng)溫。幾臺熱風(fēng)爐交替工作，以保證高爐得到連續(xù)的熱風(fēng)。熱風(fēng)爐原理(以外燃式為例)16:40:12燃燒過程送風(fēng)過程熱風(fēng)爐構(gòu)成16:40:12熱風(fēng)爐是一個為工藝過程提供熱風(fēng)的完成燃燒過程與傳熱過程的熱工裝置，其結(jié)構(gòu)一定應(yīng)該包含為燃料在其中燃燒的燃燒裝置，和氣流在其中進行熱量交換的傳熱裝置。對于為高爐提供熱風(fēng)的蓄熱式熱風(fēng)爐而言，就必須有實現(xiàn)燃燒過程的燃燒室與燃燒器，以及堆放能完成傳熱過程的蓄熱體的蓄熱室；為了組織氣流和實現(xiàn)氣流過程的切換，實現(xiàn)氣流分配的冷風(fēng)室和各種進出口與閥門也是必不可少的。此外，由于高爐所需的熱風(fēng)具有一定的壓力，為此一個能夠承受壓力的金屬外殼也是必不可少的。因此，熱風(fēng)爐就是一個在金屬外殼內(nèi)砌筑耐火材料的承壓容器。熱風(fēng)爐構(gòu)成(以外燃式為例)16:40:12燃燒器蓄熱室燃燒室混風(fēng)管道熱風(fēng)管道助燃風(fēng)管道煤氣管道煙道冷風(fēng)管道熱風(fēng)爐分類與結(jié)構(gòu)16:40:12高爐熱風(fēng)爐從結(jié)構(gòu)可以分為外燃結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐和內(nèi)燃結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐兩個大類。外燃結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐是燃燒室設(shè)置在蓄熱室的外面，而是內(nèi)燃結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐是燃燒室與蓄熱室在一個結(jié)構(gòu)里面。在內(nèi)燃結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐中因燃燒室與蓄熱室之間的相對位置不同而分成頂燃式(燃燒室放置在蓄熱室上部)熱風(fēng)爐和側(cè)燃式(火井燃燒室與蓄熱室并行放置)熱風(fēng)爐。通常我們也將側(cè)燃式熱風(fēng)爐稱為一般意義上的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，因而在目前使用的熱風(fēng)爐中主要是外燃式熱風(fēng)爐、內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐分類與結(jié)構(gòu)-內(nèi)燃式16:40:12熱風(fēng)爐分類與結(jié)構(gòu)-外燃式16:40:12熱風(fēng)爐分類與結(jié)構(gòu)-頂燃式16:40:12頂燃式熱風(fēng)爐1－燃燒器；2－熱風(fēng)出口；3－煙氣出口；4－冷風(fēng)入口a－結(jié)構(gòu)示意圖；b－平面布置圖ab各種結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)爐優(yōu)缺點16:40:12結(jié)構(gòu)類型優(yōu)點缺點內(nèi)燃式結(jié)構(gòu)簡單；建設(shè)費用較低；占地面積較小蓄熱室煙氣分布不均勻；燃燒室隔墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損壞外燃式結(jié)構(gòu)合理；各部位磚襯可以單獨膨脹和收縮；有利于煤氣燃燒；送風(fēng)溫度較高，可長時間保持1300℃結(jié)構(gòu)復(fù)雜；材料用量大；技術(shù)要求較高頂燃式耐火材料工作負(fù)荷均衡；結(jié)構(gòu)對稱，穩(wěn)定性好；蓄熱室內(nèi)氣流分布均勻，效率高。節(jié)省鋼材和耐火材料，占地面積較小。操作不便：熱風(fēng)出口、煤氣和助燃空氣的入口、燃燒器集中于拱頂；高溫區(qū)開孔多，是薄弱環(huán)節(jié)；燃燒器壽命短，不能滿足高爐一代壽命的要求。熱風(fēng)爐工作制度16:40:12熱風(fēng)爐為蓄熱-送風(fēng)周期性工作，為保證高爐供風(fēng)的連續(xù)性，通常設(shè)置若干座熱風(fēng)爐協(xié)同工作。通常一座高爐配置三座或四座熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐群采用兩燒一送、一燒一送、交叉并聯(lián)、半交叉并聯(lián)的工作制度，來保證熱風(fēng)供給的連續(xù)性。熱風(fēng)爐工作狀態(tài)通常按照以下順序進行：

熱風(fēng)爐系統(tǒng)(以外燃式為例)16:40:121－焦?fàn)t煤氣壓力調(diào)節(jié)閥；2－高爐煤氣壓力調(diào)節(jié)閥；3－空氣流量調(diào)節(jié)閥；4－焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)閥；5－高爐煤氣流量調(diào)節(jié)閥；6－空氣燃燒閥；7－焦?fàn)t煤氣閥；8－吹掃閥；9－高爐煤氣閥；10－焦?fàn)t煤氣放散閥；11－高爐煤氣放散閥；12－焦?fàn)t煤氣燃燒閥；13－高爐煤氣燃燒閥；14－熱風(fēng)放散閥；15－熱風(fēng)閥；16－點火裝置；17－燃燒室；18－混合室；19－混風(fēng)閥；20－混風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥；21－蓄熱室；22－充風(fēng)閥；23－廢風(fēng)閥；24－冷風(fēng)閥；25－煙道閥；26－冷風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥16:40:12熱風(fēng)爐工藝節(jié)能2熱風(fēng)爐節(jié)能策略16:40:12

熱風(fēng)爐是高爐供風(fēng)系統(tǒng)的一個節(jié)點設(shè)備。熱風(fēng)爐的工藝節(jié)能，要從整個高爐系統(tǒng)著眼，從熱風(fēng)爐節(jié)點入手，在保證高爐穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)的前提下，降低焦、煤、氣、電的綜合消耗及設(shè)備的檢修維護費用。

熱風(fēng)爐的節(jié)能不單是熱風(fēng)爐這一工藝節(jié)點的節(jié)能，而是全流程、多指標(biāo)的綜合節(jié)能。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能核心-提高風(fēng)溫16:40:12高風(fēng)溫是高爐最廉價,利用率最高的能源。生產(chǎn)實踐表明，每提高100℃風(fēng)溫，可降低焦比4～7%。熱風(fēng)爐拱頂溫度是橫梁熱風(fēng)溫度的一個重要指標(biāo)。據(jù)生產(chǎn)實踐統(tǒng)計，大、中型高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度比平均風(fēng)溫高100~200℃，小型高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度不平均風(fēng)溫高150~300℃。而實際拱頂溫度低于理論燃燒溫70~90℃。提高熱風(fēng)溫度的措施有很多，總的可分三大類：改善燃燒工藝，改良熱工設(shè)備，優(yōu)化工作制度。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改善燃燒工藝16:40:121、優(yōu)化空氣過剩系數(shù)

為保證煤氣完全燃燒，一般空氣供給量要在理論需要量的基礎(chǔ)上乘以過剩系數(shù)，形成空氣過剩的燃燒氛圍?？諝膺^剩系數(shù)過大或過小，均對燃燒有不利影響。過大會造成煙氣量增大，降低燃燒溫度，過小會造成煤氣燃燒不完全，浪費燃料并污染環(huán)境。

空氣過剩系數(shù)的優(yōu)化，除需要有經(jīng)驗的操作人員憑經(jīng)驗摸索確定、優(yōu)秀的設(shè)備和燃燒空間使空煤氣充分混合燃燒外，更依賴于完善的儀表檢測與控制系統(tǒng)。此部分在燃燒控制優(yōu)化中講述。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改善燃燒工藝16:40:122、提高空煤氣預(yù)熱溫度

理論計算表明，對于高爐煤氣，理論燃燒溫度提高量與空煤氣預(yù)熱溫度有如下關(guān)系： ΔT理=0.3*T空預(yù)+0.5*T煤預(yù)

根據(jù)上式，空氣預(yù)熱溫度每提高100℃，理論燃燒溫度可提高33℃，煤氣預(yù)熱溫度每提高100℃，理論燃燒溫度可提高50℃。

提高空煤氣預(yù)熱溫度方法：1）高效廢氣余熱回收；2）設(shè)置高效輔助燃燒爐熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改善燃燒工藝16:40:123、提高煤氣熱值

煤氣熱值直接影響的煤氣的理論燃燒溫度。以高爐煤氣為例，熱值720kcal/m3的高爐煤氣理論燃燒溫度1200℃，如果摻混10%的焦?fàn)t煤氣，理論燃燒溫度可提高到1400℃。

因此提高熱風(fēng)爐燃?xì)鉄嶂?，可有效提高熱風(fēng)溫度。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改善燃燒工藝16:40:124、提高廢氣溫度

提高廢氣溫度可增加熱風(fēng)爐中下部蓄熱量，因此通過增加單位時間燃燒煤氣量來適當(dāng)?shù)奶岣邚U氣溫度，可以減少周期風(fēng)溫降落，是提高風(fēng)溫的一種措施。在廢氣溫度為200~400℃的范圍之內(nèi)，每提高100℃廢氣溫度，約可提高風(fēng)溫40℃。但單純采用這種措施會影響熱風(fēng)爐的熱效率。如果與煙道廢氣余熱回收余熱助燃空氣和煤氣配合，則熱風(fēng)爐熱效率不會降低，反而可以提高。

適當(dāng)?shù)奶岣邚U氣溫度結(jié)合廢氣余熱回收，將成為今后提高風(fēng)溫的重要措施之一。16:40:125、降低煤氣水含量

高爐煤氣溫度低，含有大量的飽和水和部分機械水。飽和水含量越大，煤氣的發(fā)熱值越低下，在飽和水不超過10%（80g／m3）范圍內(nèi)，每增加1%（8g／m3）煤氣發(fā)熱量降低33．5kJ/m3，理論燃燒溫度降低8．5℃；機械水被帶往熱風(fēng)爐，對煤氣的影響除和飽和水同樣外，汽化需要吸收煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致理論溫度降低。

降低含水的方法：（1）在煤氣上升或拐彎處設(shè)立脫水器，經(jīng)常放水。（2）煤氣管道要有良好保溫。（3）減少高爐爐頂打水作業(yè)。（4）控制入爐焦碳的水分含量。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改善燃燒工藝16:40:126、富氧燃燒

富氧燃燒是一項經(jīng)過理論和實踐證明的、可有效提高燃燒溫度的技術(shù)。除此以外，富氧燃燒還可以降低Nox生成量、降低煙氣可燃?xì)怏w含量，是一項高效環(huán)保的燃燒技術(shù)。

理論計算表明，將空氣中氧含量由21%提高的25%，高爐煤氣的理論燃燒溫度可提高70℃左右，可以有效的提高熱風(fēng)溫度。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-改良熱工設(shè)備16:40:121、高效熱風(fēng)爐燃燒器

無相關(guān)合作企業(yè)及信息，略去不談。2、高效格子磚

無相關(guān)合作企業(yè)及信息，略去不談。

熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-優(yōu)化工作制度16:40:12一座高爐通常配置3-4座熱風(fēng)爐，采用兩燒一送、交叉并聯(lián)等工作制度為高爐提供連續(xù)的熱風(fēng)。

對于配置三座熱風(fēng)爐的高爐供風(fēng)系統(tǒng)而言，目前通常采用的工作制度為兩燒一送或一燒一送。事實上，兩燒一送并不是最優(yōu)的工作制度，理論計算及實踐證明，在熱風(fēng)爐燃燒及換熱能力足夠的前提下，一燒兩送或半交叉并聯(lián)能夠提供更高的熱效率，更高的熱風(fēng)溫度。熱風(fēng)爐工藝節(jié)能-優(yōu)化工作制度16:40:12

對于配置四座熱風(fēng)爐的高爐供風(fēng)系統(tǒng)而言，目前通常采用的工作制度為交叉并聯(lián)或兩燒一送(檢修時)。交叉并聯(lián)又分