1、包鋼1號高爐熱風(fēng)爐的高風(fēng)溫及長壽技術(shù)的介紹方平摘要介紹了為配合包鋼1號高爐擴(kuò)容而易地新建的4座改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,為保證高爐獲得高風(fēng)溫并保證熱風(fēng)爐的長壽,設(shè)計中采用了多項(xiàng)先進(jìn)和實(shí)用的技術(shù)。關(guān)鍵詞內(nèi)燃式熱風(fēng)爐高風(fēng)溫長壽技術(shù)INTRODUCTION TO HIGH BLAST TEMPERATURE LONG LIFE TECHNIQUE FOR HOT BLAST STOVE OF NO.1 BF AT BAOTOU IRON & STEEL CORP.Fang PingBaotou Iron & Steel Corp.SynopsisThe present paper descr

2、ibed 4 modified internal combustion type hot blast stoves which were rebuilt in the new site in the volumetric enlargement of No.1 BF at Baotou Iron & Steel Corp. To ensure high blast temperature as well as long service life of the hot blast stoves a number of advanced application techniques hav

3、e been adopted in the design.Keywordsinternal combustion typehot blast stovehigh blast temperaturelong lifetechnology1 前言包鋼1號高爐于1959年9月建成,有效容積為1513m3。在1981年4月至1985年3月間進(jìn)行了1號高爐的改造性大修。從上次大修后高爐已生產(chǎn)10余年時間,其間雖經(jīng)幾次中修但并未根本改變爐子的狀況。隨著包鋼原料條件的不斷改善,煉鋼、軋鋼生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,煉鐵生產(chǎn)能力已不能滿足要求。為此,包鋼公司決定對1號高爐實(shí)施擴(kuò)容改造大修,將爐容由1513m3擴(kuò)容至2

4、200m3。實(shí)踐證明,對于包鋼的原料條件,高爐容積達(dá)到1800m3時,就需要有2個出鐵口才能滿足高爐的正常生產(chǎn),所以1號高爐擴(kuò)容改造需新建出鐵場,將熱風(fēng)爐易地建,為新建北出鐵場提供場地。基于上述原因,決定在1號高爐東北側(cè)新建4座改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。2熱風(fēng)爐主要技術(shù)參數(shù)新建4座改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐是按高爐擴(kuò)容至2200m3進(jìn)行設(shè)計的,熱風(fēng)爐間距14m,其主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1包鋼1號高爐熱風(fēng)爐主要技術(shù)參數(shù)名稱參數(shù)高爐容積/m32200高爐利用系數(shù)/t.(m3.d)1.7高爐入爐風(fēng)量/m3.min-13890高爐爐頂壓力/MPa0.196送風(fēng)溫度/1200送風(fēng)爐座數(shù)/座4熱風(fēng)爐全高/mm46125熱風(fēng)

5、爐外徑/mm11022/9600熱風(fēng)爐內(nèi)徑/mm9410/8220格子磚高/mm33000蓄熱室截面積/m238.25燃燒室外徑/mm3990燃燒室內(nèi)徑/mm2800燃燒室有效高度/mm28646燃燒室截面積/m26.158格子磚型式7孔蜂窩格子磚孔徑/mm43每立方米格子磚加熱面積/m238.08熱風(fēng)爐高徑比4.75陶瓷燃燒器能力/m3.h-165000助燃風(fēng)機(jī)/臺2(1臺生產(chǎn)1臺備用)助燃空氣預(yù)熱溫度/1203熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)及主要設(shè)備新建熱風(fēng)爐燒爐僅使用熱值為3540kJ/m3的高爐煤氣,為使送風(fēng)溫度達(dá)到1200,并保證熱風(fēng)爐的長壽,在設(shè)計中采用了多項(xiàng)先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)。傳統(tǒng)考貝內(nèi)燃式熱風(fēng)爐拱頂

6、采用半球形拱頂結(jié)構(gòu),拱頂磚直接座落在大墻上,它有拱頂結(jié)構(gòu)不不穩(wěn)定,氣流分布不均勻等缺點(diǎn)。本次1號高爐熱風(fēng)爐拱頂采用三段圓弧擬合的懸鏈線拱頂,拱頂磚座落在爐殼的鋼托上,與大墻分開。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:壓力線與拱頂拱軸線重合,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,氣流分布均勻,可提高煙氣的傳熱效率。大墻能夠自由漲落,不會因大墻漲落而破壞拱頂結(jié)構(gòu)。燃燒室采用砌筑穩(wěn)定性好的圓形燃燒室,并采用雙通道陶瓷燃燒器。陶瓷燃燒器能使空氣和煤氣較好地混合,可降低空氣過剩系數(shù),有利于提高理論燃燒溫度。傳統(tǒng)考貝式熱風(fēng)爐一個重要的薄弱環(huán)節(jié)是燃燒室與蓄熱室在熱風(fēng)出口對面隔墻容易竄風(fēng),產(chǎn)生氣體短路現(xiàn)象,從而大大降低熱風(fēng)爐的傳熱效率。本次設(shè)計,在燃燒室隔

7、墻中設(shè)置=4mm的耐熱不銹鋼板(多半環(huán))以提高隔墻的氣密性。不銹鋼板為鎧甲式安裝,可以避免鋼板受熱變形對兩側(cè)隔墻磚的推力。針對熱風(fēng)爐各口砌磚的薄弱環(huán)節(jié),在熱風(fēng)出口、煤氣入口、助燃空氣入口、煙道出口、爐體人孔及熱風(fēng)管道各三岔口,分別采用了不同材質(zhì)的組合磚砌筑,并在煙道出口內(nèi)加設(shè)了耐熱鑄鐵襯套。4座熱風(fēng)爐設(shè)置1個混風(fēng)室,混風(fēng)室不僅用于風(fēng)溫調(diào)節(jié),同時起調(diào)節(jié)熱風(fēng)出口與高爐圍管高差的作用。在熱風(fēng)爐的各種管道上還安裝有不同形式的波紋補(bǔ)償器。根據(jù)管道工作情況的不同,選用了不同材質(zhì)的波紋補(bǔ)償器。熱風(fēng)主管和熱風(fēng)支管所用的波紋補(bǔ)償器,均采用超低碳經(jīng)固溶處理的00Cr17Ni14Mo2材料,該材料有較高的抗高溫金相

8、腐蝕能力。波紋管的應(yīng)用可保護(hù)管道內(nèi)磚襯的穩(wěn)定,并保護(hù)管道閥門,也便于閥門的拆裝。在爐蓖子支柱上安裝有“熱風(fēng)爐冷風(fēng)分布控制擋板”裝置,該裝置可使冷風(fēng)分布均勻,縮小蓄熱室死區(qū),提高熱風(fēng)爐的熱效率。熱風(fēng)爐采用高架煙道,在煙道上安裝有1臺水介質(zhì)整體式熱管換熱器,用以回收部分煙氣余熱,加熱助燃空氣。熱風(fēng)爐系統(tǒng)配備有2臺風(fēng)機(jī),集中送風(fēng),1臺生產(chǎn),1臺備用。為有效調(diào)節(jié)風(fēng)量,降低能耗,并保證風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行,風(fēng)機(jī)配備有液力偶合器進(jìn)行調(diào)速,為降低風(fēng)機(jī)的噪聲污染,在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處安裝有消音器,在助燃風(fēng)機(jī)主管上還設(shè)有放風(fēng)調(diào)節(jié)閥,作為風(fēng)量、風(fēng)壓的備用調(diào)節(jié)手段。整個熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)計有1套廢氣均排壓系統(tǒng),此系統(tǒng)可將送風(fēng)轉(zhuǎn)燃燒熱

9、風(fēng)爐內(nèi)的高溫、高壓氣體用來給另一座由燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)的熱風(fēng)爐充壓,使部分高溫、高壓氣體得以利用。此系統(tǒng)也可進(jìn)行常規(guī)均排壓操作。熱風(fēng)爐殼體的各處折點(diǎn),全部采用圓弧過渡,降低拐點(diǎn)處的應(yīng)力集中,避免爐殼開裂漏風(fēng)事故的發(fā)生。整個熱風(fēng)爐殼體均按壓力容器規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。在高爐長時間休風(fēng)時,考慮了熱風(fēng)爐的保溫措施,以保證熱風(fēng)爐上部溫度不低于硅磚相變溫度,并在爐篦子下設(shè)有吹冷風(fēng)裝置,由助燃風(fēng)總管引來冷風(fēng)進(jìn)行金屬爐篦子的冷卻。 4耐火材料和保溫材料的選用熱風(fēng)爐是一個以耐火材料做為換熱元件的巨型換熱器,熱風(fēng)爐熱效率的高低、壽命的長短,很大程度上取決于耐火和保溫材料的好壞。所以在設(shè)計上針對熱風(fēng)爐各部位工作條件的不同選用了不

10、同的耐火和保溫材料。熱風(fēng)爐拱頂是承受最高溫度的部位,此處的耐高溫能力決定著熱風(fēng)爐送風(fēng)的最高溫度,其壽命的長短也很大程度決定著熱風(fēng)爐的壽命。故選用耐高溫和熱穩(wěn)定性好的硅磚砌筑,并通過傳熱計算選用了不同材質(zhì)的多層保溫材料。針對燃燒器的使用特點(diǎn),選用了耐急冷急熱性能好的堇青石磚進(jìn)行砌筑。為提高熱風(fēng)爐的熱效率,在設(shè)計中采用了多種輕質(zhì)磚和耐火纖維氈并配合爐殼內(nèi)表面噴涂,還對冷風(fēng)及助燃空氣管道進(jìn)行了外保溫包扎。蓄熱室格子磚從上而下分別采用硅磚、低蠕變高鋁磚、高鋁磚和粘土磚,最下面幾層也采用低蠕變高鋁磚,以增加耐壓強(qiáng)度。5熱風(fēng)爐的控制及檢測熱風(fēng)爐的基本工作制度為交錯并聯(lián)送風(fēng)工作制,輔助工作制為“三燒一送”和

11、“二燒一送”工作制(考慮有一座熱風(fēng)爐檢修)。其中交錯并聯(lián)送風(fēng)工作制又分為變風(fēng)量交錯并聯(lián)送風(fēng)和定風(fēng)量交錯并聯(lián)送風(fēng)。定風(fēng)量交錯并聯(lián)送風(fēng)是將兩座熱風(fēng)爐的冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥全開,控制混風(fēng)調(diào)節(jié)閥的開度來控制風(fēng)溫。而變風(fēng)量交錯并聯(lián)送風(fēng)是對一先一后投入送風(fēng)的兩座熱風(fēng)爐的冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制送風(fēng)溫度。顯然,采用變風(fēng)量交錯并聯(lián)送風(fēng)制度是最佳工作制。熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)包括換爐順序控制、儀表控制和計算機(jī)控制系統(tǒng)。熱風(fēng)爐操作方式以全自動換爐和半自動換爐為主。考慮到熱風(fēng)爐的檢修,單體設(shè)備的檢修以及調(diào)試,分別設(shè)置單爐自動換爐,手動聯(lián)鎖換爐和解鎖手動換爐。熱風(fēng)爐的燃燒制度采用助燃空氣和煤氣的雙調(diào)節(jié)方式。熱風(fēng)爐控制實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制

12、,并與高爐本體聯(lián)網(wǎng),構(gòu)成分布集散系統(tǒng)。其具體功能為:根據(jù)自動化儀表檢測的拱頂溫度和廢氣溫度自動換爐;按高爐要求熱風(fēng)溫度進(jìn)行平穩(wěn)送風(fēng);按溫度原則和時間原則進(jìn)行四爐交錯并聯(lián)送風(fēng);按時間原則進(jìn)行“三燒一送”和“二燒一送”的自動工作;實(shí)現(xiàn)各種工作制的轉(zhuǎn)換;采集熱風(fēng)爐的現(xiàn)場數(shù)據(jù),并進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理;可實(shí)現(xiàn)在線打印和故障打印;可在操作站對各電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和操作。對每座熱風(fēng)爐的煤氣和助燃空氣流量進(jìn)行檢測,并用此測量值參與熱風(fēng)爐燃燒的最佳流量控制。在每座熱風(fēng)爐拱頂均設(shè)1點(diǎn)溫度檢測,用以反映拱頂溫度。每座熱風(fēng)爐的蓄熱室分上中下3層測溫,每層4點(diǎn)。在應(yīng)用燃燒數(shù)學(xué)模型時用此12點(diǎn)的測量值進(jìn)行蓄熱量計算,根據(jù)蓄熱量

13、情況確定煤氣和助燃空氣量,以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的能源利用。在熱風(fēng)支管上設(shè)有1點(diǎn)測溫,用以反映熱風(fēng)出口溫度。在熱并聯(lián)送風(fēng)時與主管的溫度測量值進(jìn)行比較,來調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥的開度,達(dá)到送風(fēng)溫度的穩(wěn)定。在煙道支管上設(shè)有1點(diǎn)溫度檢測,用以反映廢氣溫度。在煙道支管設(shè)有提取煙氣的殘氧分析裝置,由閥門控制,送往殘氧分析儀,進(jìn)行煙氣含氧量分析,在自動燃燒狀態(tài)下,用此測量值與設(shè)定值比較,對空燃比進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到最佳空燃比。此外,整個熱風(fēng)爐系統(tǒng)還設(shè)有多個流量、溫度和壓力檢測點(diǎn),作為計量和安全報警之用,以保證整個系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。所有檢測信號都送往計算機(jī),由計算機(jī)進(jìn)行顯示、打印或報警。6結(jié)語包鋼1號高爐熱風(fēng)爐易地新建已經(jīng)完成,高爐擴(kuò)容大修暫不進(jìn)行,在1996年底對高爐進(jìn)行了中修,高爐中修完后,新熱風(fēng)爐于11月23日投