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关于热风炉重要设计与运行参数的讨论 陈维汉 刘世聚 （郑州豫兴耐火材料有限公司） 摘要：文中利用热风炉设计程序对热风炉重要的结构与性能参数间的相互关系进行了较为详细的分析，并按照逐级评估优选的办法来确定热风炉的设计与运行参数。从而为热风炉优化设计与性能评价找出了一条简捷的途径。 一、引言 热风炉是高炉炼铁的重要辅助设备，为高炉冶炼提供高温热风是其主要目的，随着冶炼技术的发展对热风温度的要求越来越高，而同时高炉煤气的热值却越来越低。这就意味着在较低的理论燃烧温度条件下要获得到尽可能高的热风温度。一般而言，提高煤气与助燃空气的预热温度是一条直接的途径，这反过来又要求提高排烟温度，而高排烟温度必然降低热风炉的热利用效率，同时也要增加预热所需的换热设备。如何在现有条件下通过对热风炉重要参数的分析找到一条高效、高温、低投入（或投入不变）的热风炉设计与运行途径，是一件十分有意义的课题。长期以来人们在这方面做了大量的工作，积累了大量的设计与运行管理经验[1]、[2]、[3]、[4]。 就目前热风炉设计与运行状态而言[5]、[6]，继续进行上述的事情仍然十分必要。因为热风炉设计工作还没有做到规范化和最佳化，整体状况较为粗放；而运行管理也未能实现运行参数优化与合理的操作制度。有鉴于此，首先要做的工作就是从性能参数调整出发，实现已投产热风炉高风温、高效率的运行，以及从设计入手确定合理、优化的结构参数与性能参数，并逐步通过实践加以完善与规范。其次是进行高效燃烧装置与高效蓄热装置的研究与设计[7]、[8]。 这里将针对性能参数的设计与调整问题，在自行开发的热风炉设计计算程序的帮助下对热风炉运行参数的相互间关系以及对热风炉结构参数的影响进行一点有益的探索。为实现热风炉高风温、高效率与低投入的运行做一点切实可行的努力。 二、热风炉排烟温度的选择 一般而言，热风炉高效运行是符合节能要求的，在任何情况下是设计的首要目标。合理的热效率选择在燃烧装置和燃料成分确定之后，热风炉排烟温度的选择是决定性的因素。决不能为了提高热风（鼓风）温度而没有原则地提高排烟温度，而应该在综合权衡利弊的情况下进行合理选择。 利用自行编制的热风炉设计计算程序，计算了在确定燃料成分、煤气与助燃空气温度、蓄热体结构、热风出口温度下，热风炉排烟温度与热效率、单位鼓风蓄热体重量、蓄热体高度等参数的关系，以及不同排烟温度下，排烟温度和热风出口温度的波动值。表1给出详细计算结果。为了说明问题，这里以排烟温度为200℃作为基准，给出各种参数的相对变化情况（如图1、2）。 表1排烟温度对效率及其他参数的影响※ 排烟温度℃ 热风炉效率η 蓄热体计算高度h 蓄热体修正高度h 单位鼓风蓄热体质量kg/(m3/min) 单位鼓风加热面积m2/(m3/min) 热风温度波动ΔTr(℃) 烟气温度波动ΔTy(℃) 200 0.8323 25.57 37.12 1030.47 44.44 28.48 38.75 220 0.8195 21.4 30.04 857.69 36.53 41.88 56.99 240 0.8066 18.85 25.9 746.92 31.99 54.87 74.84 260 0.7936 16.93 22.9 680.05 28.75 67.45 92.15 280 0.7806 15.41 20.6 616.39 26.3 79.5 108.81 300 0.7674 14.18 18.77 566.97 24.37 91.06 124.74 320 0.7542 13.15 17.27 532.52 22.81 102.04 139.89 ※计算中各种参数的设置： 助燃空气温度20℃，煤气温度120℃，热风温度1200℃，φ30mm孔径S/d=1.5的19孔格砖；煤气热值3400Kj/Nm3，过量空气系数为1.02。 从图1可见，排烟温度的提高会导致热效率减小，且为线性变化规律；而相应蓄热体高度却是显著降低（包括加热面积、蓄热体质量等）；注意到变化曲线是开始提高温度时变化显著，而进一步提高温度时变化平缓。据此规律，不妨将平均变化率作为选取合理排烟温度的准则，最恰当的排烟温度应该在240℃～260℃之间（图中黄色平行四边形下沿与变化曲线接合处）。再注意图2，表示了随着排烟温度的提高，热风与排烟温度的波动值逐步增大，这很不利于热风炉性能的改善和提高热风的平均热风温度水平。综合上述分析，这里选取260℃作为合理的排烟温度，并以此温度作为预热煤气与助燃空气的热源，以提高热风温度和热风炉效率，以及在蓄热体高度不变下减小热风温度的波动值。 三、煤气与助燃空气预热温度的合理选取 利用排烟余热加热煤气与助燃空气能有效地提高燃烧温度，从而提高热风温度和提高热风炉效率，并能在相同