摘 要 随着高炉装备水平的提高，热风炉结构也有了重大改进。继续提高热风温度的途径是使用转炉煤气燃烧热风炉，并且改进操作制度，采用缩短送风周期时间的方法，可使热风温度达到1 200 ℃以上。
关键词 热风温度 转炉煤气 送风周期
| 项目 | 七孔砖 | 五孔砖 |
| 格孔尺寸/mm | 43 | 52×52 |
| 当量厚度/mm | 31 | 38 |
| 格孔活面积/m2 | 0.4093 | 0.33 |
| 每立方米格砖蓄热面积/m2 | 38.07 | 24.65 |
| 每平方米蓄热面积格砖重量/kg | 4.03 | 7.34 |
| 采用格孔小、砖厚薄的格砖，其目的是为了加强热交换，提高砖重利用率。但是，应该注意，当量厚度薄、格砖重量轻的格砖，其蓄热量小，格砖容易被加热和冷却。在送风过程中，热风温度的下降速度快，送风时间不长，热风炉就变凉了。因此，应当采用缩短送风周期时间的送风制度，以减小风温降落，特别是只有三座热风炉的高炉，用缩短送风周期时间来提高热风温度有更明显的效果。 宝钢高炉热风炉的蓄热面积并不大，1、2号高炉单位炉容的蓄热面积为75.1 m2；3号高炉为70.1 m2。一般国内高炉每立方米炉容的蓄热面积在80～90 m2之间。因此宝钢热风炉蓄热面积的利用率相对就比较高。 宝钢1号高炉第1代炉役历年平均风温都在1 200 ℃左右，一代炉龄的平均风温为1 200 ℃。 宝钢高炉热风炉采用交错并联送风的工作制度，在热风温度1 310 ℃时，设计燃烧周期为35 min，送风周期为45 min。燃烧周期和送风周期的时间都很短。当热风炉蓄热面积不足时，短的送风周期能够获得高风温。宝钢热风炉的实际使用情况比设计预计的要好，一般送风周期为95 min，燃烧周期为80 min。因此，即使每立方米高炉炉容只有70～75 m2蓄热面积，还是有充分的余力［3］。宝钢2号高炉热风炉送风短管修理时，只用三座热风炉送风，每立方米高炉炉容的蓄热面积仅为56.3 m3，并且在不提高热风炉拱顶温度的条件下，送风周期时间由100 min左右缩短到43～57 min，同样能够获得1 200 ℃的高风温，其中热交换过程稳定的时期列于表2。三座热风炉送风期间热风炉的工作状况见表3。 表 2 三座热风炉送风期间高炉生产情况 Table 2 Blast furnace producing condition during blast period with 3 hot stoves |
| 修理热风 短管的炉号 |
日期 | 利用系数/ t*m-3*d-1 |
燃料比/ kg*t-1 |
风量/ m3*min-1 |
风温/ ℃ |
| 1 | 03-1～13 | 2.367 | 519.9 | 6 585 | 1 196 |
| 3 | 05-25～31 | 2.351 | 514.9 | 6 735 | 1 192 |
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表 3 三座热风炉送风期间热风炉的工作状况 Table 3 Hot stove working condition during blast period with 3 hot stoves |
| 修理热风 短管的炉号 |
拱顶温 度/℃ |
废气温 度/℃ |
高炉煤气量/ 103m3*h-1 |
焦炉煤气量/ 103m3*h-1 |
燃烧时间/ min |
送风时间/ min |
| 1 | 1 418 | 296 | 3 359 | 176 | 79.8 | 49.7 |
| 3 | 1 410 | 298 | 3 393 | 180 | 77.3 | 48.4 |
| 由于蓄热面积不足60 m2/m3，蓄热量少，风温降落大，为了保持高风温，因此，缩短了送风时间。 在送风制度方面，缩短送风周期是提高风温的有效方法之一［1］。按照上述条件，采用H.Hausen的方法进行热风炉送风周期时间与热风温度特性的计算，得到三座热风炉和四座热风炉送风时间与热风温度的关系曲线，相应地为图1中曲线1和2。另将这两个时期的日平均数据分别用黑圆点和白圆点绘在图中，得到与曲线非常吻合的结果。 如果缩短送风时间，就能减少热风温度与拱顶温度之间的温度差，达到提高热风温度的目的。宝钢高炉热风炉在全部使用转炉煤气的情况下，如能将送风周期时间缩短至80 min以下，则不必采取其它措施也能使热风温度达到1 250 ℃以上。 |
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图 1 宝钢1号高炉送风时间与热风温度的关系曲线 Fig.1 Relative curve of blast time and temperature for No.1 BF in Baosteel 3 结语 (1) 热风炉在不同的区域用不同的耐火材料，采用相互独立的砌体结构，大量使用组合砖是热风炉长寿的关键。 |
RESTUDY THE METHODS TO RAISE BLAST TEMPERATURE
XIANG Zhongyong
(Chongqing Iron ＆ Steel Designing ＆ Research Institute)
ABSTRACT With the development of blast furnace equipment,the construction of hot stoves has been improved greatly so as to satisfy the needs of high temperature of blast.Now,the blast temperature can reach more than 1 200 ℃ to shorten blasting cycle by using converter gas to heat stoves and improving operation.
KEY WORDS blast temperature, converter gas,blasting cycle
1 我国高风温热风炉的特点
1.1 热风炉的技术进步
近20年来我国高炉装备水平有了很大提高。由于高炉喷煤量的增加，提高热风温度的要求日益迫切，在提高热风温度方面，我国高炉工作者做了大量的工作，开发了许多行之有效的新技术。济南铁厂首先开发了热风炉自身余热预热助燃空气［1，2］，现已在鞍钢和邯钢高炉热风炉上推广使用，为使用低发热值高炉煤气获得高风温开创了新途径。同时普遍改进了热风炉的结构。
1.2 热风炉结构的改进
在大多数新建的高风温热风炉上，热风炉结构作了重大改进。
(1) 在不同区域采用不同材质的耐火材料
热风炉上部高温区，长期处在1 300～1 500 ℃的高温下，采用具有良好的抗蠕变性和高温体积稳定性、荷重软化点接近耐火度(1 690 ℃)、高温下热膨胀系数小、抗剥落性好的硅砖。
在温度变化剧烈的燃烧器上部和混合室与热风管连接处，选用抗热震性能极优良的高铝质堇青石(2MgO*2Al2O3*5SiO2)砖。它的热膨胀系数低，在制品组织结构中，与熟料颗粒之间形成显微裂隙，改善高铝质制品的热稳定性。
根据热风炉各部位不同的要求，采用各种不同性能的耐火砖和绝热砖。此外，还使用了各种性能的喷涂料、陶瓷纤维、填充料，以及理化性能及施工性能均优良的耐火泥浆等。
(2) 采用相互独立的砌体结构
热风炉拱顶、锥体部分、大墙、连接管道、格子砖等均采用相互独立的砌体。拱顶和锥体分别支承在热风炉各自的砖托上，通过砖托把荷重传递到热风炉上。避免了由于温度不同使砌体产生大的内应力而造成砌体破坏。
(3) 大量采用组合砖
热风炉拱顶、拱顶连络管、热风出口及其连络管、热风主管、热风围管、陶瓷燃烧器，以及高炉煤气、焦炉煤气、助燃空气的入口均采用了组合砖，而且烟气出口、冷风入口等也都采用了组合砖。
这些部位的组合砖带有锁键，能够提高砌体的稳定性和整体性。宝钢1号高炉经过一代炉役十多年的考验，在高炉大修时凉炉检查，砌体非常完整，仅仅在热风炉拱顶两个球体与拱顶连络管之间的下部、混风室等有部分砌体脱落，经过修补，以及燃烧器顶部喷出口和热风支管的砌体进行更换后就能使用。由此说明，组合砖结构的稳定性，对提高热风炉寿命起到了重要的作用。
1.3 热风炉废气热量回收预热助燃空气及煤气
热风炉废气热量得到了充分利用，采用了各种形式的热量回收装置，节约了焦炉煤气，或者提高了热风温度。其中以分离式热管换热器能够同时预热助燃空气和煤气的效果最好。它在威远钢铁厂已经稳定运行了十几年，生产中不必操作和维护，工作安全。
2 提高热风温度的途径
目前我国高炉的风温水平较低，热风温度仍在1 000 ℃左右徘徊。这并不是热风炉的装备水平低，热风炉的蓄热面积不足，而是缺乏高热值煤气，以及采用的操作制度与热风炉结构的改进不适应所致。
2.1 热风炉使用转炉煤气代替焦炉煤气
长期以来，高热值的焦炉煤气紧缺，一直是限制提高热风温度的重要环节。在全国高炉中，宝钢的热风温度最高，主要是热风炉能使用焦炉煤气，同时也注意节约使用焦炉煤气。
宝钢热风炉采用三孔式陶瓷燃烧器能达到节能的目的。它的高炉煤气和焦炉煤气是分别送入热风炉内燃烧的，并能分别进行调节。在热风炉燃烧初期，为迅速提高拱顶温度加热格子砖，必需增加焦炉煤气的配比。而至燃烧后期，拱顶温度已达到规定温度，应减少焦炉煤气量来调节拱顶的温度。因此可以做到不同时期配不同的焦炉煤气量，达到节约焦炉煤气和节能的目的。
但是，由于宝钢产品的进一步深加工，焦炉煤气也日趋紧张，必须寻求替代燃料。宝钢已采用转炉煤气代替焦炉煤气，获得高风温，取得很好的效果。这项成果值得推广。三孔式陶瓷燃烧器和分离式热管废气热量利用装置为转炉煤气完全代替焦炉煤气创造了有利的条件。
1996年8月宝钢2、3号高炉都分别进行使用转炉煤气的试验，在风温1 200 ℃情况下，转炉煤气完全代替了高发热值的焦炉煤气，3号高炉8月份在不使用焦炉煤气的情况下，使用转炉煤气0.566 GJ/t和高炉煤气1.353 GJ/t，热风平均温度达到1 219 ℃。
在没有使用转炉煤气以前，每吨铁使用焦炉煤气0.46～0.47 GJ；高炉煤气1.4～1.7 GJ，使用转炉煤气后，每座高炉每年可节约焦炉煤气约1.5 PJ，使过剩的转炉煤气得以利用，节约能量2.0 PJ。
2.2 缩短送风周期提高热风温度
为了适应高风温的要求，热风炉普遍采用了格孔小、格砖厚度薄、单位格砖体积的蓄热面积大、砖重轻的格砖。例如七孔格砖，格孔尺寸缩小至φ43 mm，格砖当量厚度减薄至31 mm，蓄热面积大幅度增加，而单位蓄热面积的格砖重量大幅度下降，仅为五孔砖的54.9 %(表1)。
表 1 格砖性能比较表
Table 1 Checker specification chart
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钢铝/铜铝复合(单/双)..
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