頂燃式熱風(fēng)爐高風(fēng)溫機(jī)理的分析

1、1300℃超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐高風(fēng)溫機(jī)理的研究劉全興（青島鋼鐵有限公司）摘要：提出了高風(fēng)溫和超高風(fēng)溫的概念，高風(fēng)溫：1200℃1300℃超高風(fēng)溫：1300℃1400℃。好的熱風(fēng)爐要解決燃燒、傳熱、氣流分布和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定幾方面問(wèn)題。分析了理論燃燒溫度、拱頂溫度與風(fēng)溫的關(guān)系。熱風(fēng)爐關(guān)鍵技術(shù)集中在燃燒介質(zhì)高效預(yù)熱的工藝方法選擇上。對(duì)于熱值3343.46kJm3的高爐煤氣，其理論燃燒溫度為1289.57℃。實(shí)現(xiàn)12501300℃的高風(fēng)溫燃燒介質(zhì)預(yù)熱是技術(shù)

2、關(guān)鍵。助燃空氣預(yù)熱溫度和煤氣預(yù)熱溫度在雙300℃以上情況下，理論燃燒溫度為1480℃。實(shí)現(xiàn)1300℃以上超高風(fēng)溫是相匹配的。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：高爐熱風(fēng)爐高效預(yù)熱高風(fēng)溫機(jī)理1.1.前言前言隨著當(dāng)前全球性的鐵礦石、焦炭、焦煤和原油等原燃料大幅漲價(jià)，鋼鐵生產(chǎn)正在進(jìn)入高成本的時(shí)代。然而，煉鐵工作者一直沒(méi)有放松對(duì)高爐新技術(shù)的關(guān)注、研究、開發(fā)與應(yīng)用。為了降低煉鐵制造成本，在關(guān)注貫徹精料方針，降低原燃料消耗及回收各工序余熱、余壓等方面的同時(shí)，提高風(fēng)溫的作

3、用愈加突現(xiàn)。采用先進(jìn)的高風(fēng)溫技術(shù)已成為許多鋼鐵廠的首選。新建的高爐都采用高風(fēng)溫和超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，設(shè)計(jì)風(fēng)溫1250℃?！?。舊高爐熱風(fēng)爐大修改造，風(fēng)溫1200℃，這些新技術(shù)的應(yīng)用為高爐穩(wěn)定順行、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降低成本提供了可靠保障。從發(fā)展趨勢(shì)看，未來(lái)幾年國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)鋼材價(jià)格將繼續(xù)存在不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。提高風(fēng)溫作用愈加突顯，已不是工藝技術(shù)的“簡(jiǎn)單”問(wèn)題，已轉(zhuǎn)化成為提升鋼鐵企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的主角。什么是高風(fēng)溫和超高風(fēng)溫？高爐用高效、高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐

4、節(jié)能技術(shù)規(guī)范明確：高風(fēng)溫：1200℃1300℃作者認(rèn)為：超高風(fēng)溫：1300℃1400℃。超高風(fēng)溫是有風(fēng)險(xiǎn)的。近十年來(lái)，我國(guó)煉鐵熱風(fēng)溫度逐年大幅度提高，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1。表1全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)年份生鐵量萬(wàn)t燃料比kgt煤比kgt焦比kgt入爐品位%風(fēng)溫℃系數(shù)tm3.d工序能耗kgcet20042005200620072008200920102518533040427554714147067573756308

5、954353653052953251951811612413513713114514942741239539239637436958.2158.0357.7857.7157.3257.6257.4110741084110011251133115811602.5162.6242.6752.6772.6072.6152.589466.20456.79433.08426.84427.72410.565407.761）拱頂煙氣流動(dòng)內(nèi)燃式：懸鏈線

6、拱頂優(yōu)于半球頂；外燃式：結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性，煙氣擴(kuò)散角限制；頂燃式與石球熱風(fēng)爐：切園燃燒器，煙氣四周多，中心少。2）冷風(fēng)在爐篦子空間內(nèi)流動(dòng)冷風(fēng)入口與燃燒室位置對(duì)稱；二股對(duì)稱流入優(yōu)于單股；冷風(fēng)入口射流而引起頂部卷吸效應(yīng)。(4)(4)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(Structural(StructuralStabilityStability)爐體與管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，管道的長(zhǎng)短與膨脹，交接口組合磚，絕熱保溫等。熱風(fēng)爐的工況表現(xiàn)出“壓力容器”和“非平衡動(dòng)態(tài)”兩個(gè)特

7、征，在熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要給予足夠重視。壓力輸送管道中，凡是管道的端部、開口不對(duì)稱以及變徑處都會(huì)產(chǎn)生盲板力。頂燃式熱風(fēng)爐的熱風(fēng)管道系統(tǒng)存在四種盲板力：熱風(fēng)出口主管端部盲板力；聯(lián)絡(luò)管上下部彎頭盲板力；支管三通盲板力；個(gè)別熱風(fēng)爐還有變徑管盲板力。2.2煤氣低發(fā)熱值和理論燃燒溫度簡(jiǎn)易計(jì)算煤氣發(fā)熱值有高發(fā)熱值、低發(fā)熱值兩種，一般燃料燃燒計(jì)算采用低發(fā)熱值。理論燃燒溫度:燃料燃燒時(shí)，熱量的主要來(lái)源是燃料的化學(xué)熱，即燃料的QDW，若空氣或煤氣預(yù)熱時(shí)，

8、還包括這部分的物理熱Qa和Qg。當(dāng)這些熱量全部用來(lái)加熱燃燒產(chǎn)物，沒(méi)有其他熱損失時(shí)，燃燒產(chǎn)物可以達(dá)到的溫度應(yīng)當(dāng)是理論燃燒溫度，但在高溫下由于CO2和H2O有一部分產(chǎn)生熱分解，因此，理論燃燒溫度比預(yù)想的要低一些。由在實(shí)際燃燒過(guò)程中，燃燒發(fā)出的熱量有一部分散失于周圍環(huán)境中，也可能有些燃料并沒(méi)有完全燃燒，故實(shí)際爐子所能達(dá)到的溫度要比理論燃燒溫度低。對(duì)于計(jì)算理論燃燒溫度來(lái)說(shuō)是非常復(fù)雜的，往往采取簡(jiǎn)易計(jì)算。某熱風(fēng)爐使用的高爐煤氣成分如表2。煤氣的

9、低發(fā)熱值和理論燃燒溫度計(jì)算結(jié)果如表3。表2高爐煤氣平均成分，高爐煤氣平均成分，%組分CO2COCH4H2N2O2H2O%19.4723.450.571.6354.830.55.0煤氣中含1%體積的各個(gè)可燃成分的熱效應(yīng)kJ126.36358.81107.85表3煤氣的低發(fā)熱值和理論燃燒溫度計(jì)算結(jié)果煤氣的低發(fā)熱值和理論燃燒溫度計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目項(xiàng)目理論計(jì)算公式理論計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果煤氣的低發(fā)熱值????4281.35885.10736.1