顶燃式热风炉高风温机理的分析.docVIP

1300℃超高风温热风炉高风温机理的研究 刘全兴 （青岛钢铁有限公司） 摘　要：提出了高风温和超高风温的概念，高风温：1200℃--1300℃;超高风温：1300℃--1400℃。好的热风炉要解决燃烧、传热、气流分布和结构稳定几方面问题。分析了理论燃烧温度、拱顶温度与风温的关系。热风炉关键技术3343.46kJ/m3的高炉煤气，其理论燃烧温度为1℃。实现1250--1300℃ 的高风温,燃烧介质预热是技术关键。助燃空气预热煤气预热理论燃烧温度为1℃。实现1300℃以上超高风温是相匹配的。 关键词：高炉　热风炉　高效预热　高风温 机理　 1.前言 随着当前全球性的铁矿石、焦炭、焦煤和原油等原燃料大幅涨价，钢铁生产正在进入高成本的时代。然而，炼铁工作者一直没有放松对高炉新技术的关注、研究、开发与应用。为了降低炼铁制造成本，在关注贯彻精料方针，降低原燃料消耗及回收各工序余热、余压等方面的同时，提高风温的作用愈加突现。采用先进的高风温技术已成为许多钢铁厂的首选。新建的高炉都采用高风温和超高风温热风炉，设计风温1250℃。旧高炉热风炉大修改造，风温1200℃，这些新技术的应用为高炉稳定顺行、高产稳产、降低成本提供了可靠保障。 从发展趋势看，未来几年国际、国内市场钢材价格将继续存在不确定性的风险。提高风温作用愈加突显，已不是工艺技术的“简单”问题，已转化成为提升钢铁企业核心竞争力的主角。 什么是高风温和超高风温？高炉用高效、高风温顶燃式热风炉节能技术规范明确：高风温 ：1200℃--1300℃;作者认为：超高风温：1300℃--1400℃。超高风温是有风险的。 近十年来，我国炼铁热风温度逐年大幅度提高，重点钢铁企业主要技术经济指标如表1。 表1 全国重点钢铁企业主要技术经济指标 年份 生铁量 万t 燃料比 kg/t 煤比 kg/t 焦比 kg/t 入炉品位/% 风温 ℃ 系数 t/m3.d 工序能耗kgce/t 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 25185 33040 42755 47141 47067 57375 63089 68326 543 536 530 529 532 519 518 522 116 124 135 137 131 145 149 148 427 412 395 392 396 374 369 374 58.21 58.03 57.78 57.71 57.32 57.62 57.41 56.98 1074 1084 1100 1125 1133 1158 1160 1179 2.516 2.624 2.675 2.677 2.607 2.615 2.589 2.530 466.20 456.79 433.08 426.84 427.72 410.565 407.76 我国风温有较大提高，已接近国际先进水平。但是，还没能达到高风温和超高风温水平。个别企业风温仍比此指标低100℃左右；对炼铁工作者而言，这是前所未有的“挑战与机遇”。在炼铁制造成本快速增长的今天，我们要加速技术改造和各种新技术的研究与应用。进一步利用高炉煤气，大力提高风温、提高喷煤质量和促进富氧喷煤强化炼铁，消化不利因素，降低成本和增加经济效益。唱好风温和喷煤提升钢铁企业核心竞争力的主角戏。 2. 顶燃式热风炉高风温机理的分析 2.1 热风炉关键技术分类 燃烧技术 (Combustion)。 　　包括燃烧介质，燃烧器结构、材质，燃烧空间，空燃比，热工参数的选择，温度场、浓度场，燃烧温度、火焰长度、燃烧稳定性、燃烧振动、燃烧效率及其相互影响等。 燃烧介质：煤气（或混合煤气）、空气。 煤气：发热值、物理热、含水量和含尘量压力流量、流速等对燃烧的影响。 空气：温度、流量、流速、压力等对燃烧的影响。 燃烧器 燃烧器燃烧器燃烧器受热和受压集于一身,要求高级耐火材料 燃烧空间的分布 3) 煤气与空气混合方式顶燃式热风炉关键是强有力的燃烧器 （取决于混合）。 传热技术(Heat transfer)燃烧速率，热容量、热交换系数、传热温度、传热系数、热效率，蓄热体的材质、结构等 　　燃烧期对流传热与辐射传热传热增加格子砖上部蓄热能力——减慢热风温度降落 　　送风期对流传热缩小格孔提高加热面积孔格孔格子砖—等壁厚，减少格子砖的热应力格子砖 烟气用于烟气除尘水平可用插入件加强下部对流传热高温烟气的均匀分布与冷风的均匀分布 1） 拱顶烟气流动 内燃式：悬链线拱顶优于半球顶外燃