旋切式顶燃热风炉在改造工程中的应用

龚必侠

【摘 要】 本文简单论述了旋切式顶燃热风炉的主要技术特点，分析了球式热风炉及内燃式热风炉在生产中容易出现的问题，提出了在改造工程中，如何在尽可能节省成本、利用旧有设备的基础上，充分发挥旋切式顶燃热风炉的优点对球炉和内燃式热风炉进行改造的合理方案，以使得老式球炉和内燃式热风炉重新在高风温及高效稳定的运行中发挥作用。

【关键词】 旋切式顶燃热风炉 球炉 内燃式热风炉 改造

目前，高炉在向高效、长寿、高风温、高富氧、大喷煤方向发展。而高风温是一项综合性技术，要全面考虑高炉接受风温的能力和热风炉送风能力，而提高热风炉的送风能力尤其重要[1]。

在高炉炼铁长期的生产实践中，很多老式设计的热风炉生产系统出现了各种各样的问题，另外还有一些高炉为了增加铁水产量要进行扩容大修，其热风炉也需要改造。在热风炉的改造过程中，如何在尽可能节省成本、利用旧有设备的基础上对热风炉系统进行升级改造尤其值得我们关注。

1 旋切式顶燃热风炉的主要技术特点

中冶京诚工程技术有限公司开发的旋切式顶燃热风炉集成了国内外热风炉的优点，形成了具有完全自主知识产权的一系列核心技术，在提高热风温度、延长热风炉寿命、节能环保以及减少占地面积和投资等方面都具有明显优势[2]。

旋切式顶燃热风炉的核心技术是燃烧器专利技术，研究了热风炉燃烧器在多种工况下的燃烧机理，实现了燃烧器的最佳工作效率，可保证在很小的过剩空气系数条件下煤气完全燃烧，提高燃料利用率的同时还减少了助燃空气消耗。

本文主要讨论旋切式顶燃热风炉在球炉和内燃式热风炉改造工程中的应用。

2 球炉改造

球式热风炉是前几年中小型高炉热风炉的主要型式之一，但长期实践以来，球式热风炉的不足日益显现出来。球式热风炉主要存在拱顶易损坏、球床阻损大、耐火球易渣化粘结、换球周期短、后期维护费用大等诸多问题，所以在合适的机会对球炉进行升级改造就很有必要。

球炉的炉身低，炉体直径偏大，需要对原球炉的各个参数进行分析，同时结合当前热风炉系统的炉壳、设备、耐材等的运行状况确定改造方案。

通过核算如果热风炉基础、下部炉壳及其他附属设施能够利旧使用，则原球炉下部冷风管道系统、烟道系统以及炉壳等均可按利旧考虑，仅对球炉中上部按照旋切式顶燃热风炉特点进行改造。

以400m3～800m3高炉的球炉改造为例，主要有三种方案：

方案一：仅将球炉燃烧器及拱顶按照旋切式顶燃热风炉形式进行改造，下部蓄热室不作改动，此方案适用于拱顶损坏或燃烧性能不好的球炉改造工程。

该改造范围只限于拱顶和燃烧系统，充分利用了旋切式顶燃热风炉燃烧器燃烧效果好、蓄热室气流分布均匀、结构稳定的优势，并结合了球式热风炉球床换热系数大、投资低等优点，是一种经济高效的改造方案。

方案二：保持原热风出口标高不变，将球炉燃烧器及拱顶按旋切式顶燃热风炉特点进行改造，中下部炉壳利旧，底部炉箅子及支柱更换，蓄热室采用小孔径格子砖。

此方案兼具方案一的优点，同时本方案通过更换炉箅子及支柱，蓄热室采用小孔径格子砖，避免了生产中需要频繁换球的缺陷。

本方案适用于四座球炉的改造工程，如果是三座热风炉，由于保持热风出口高度不变，格子砖高度受限，蓄热能力可能不够。

方案三：热风炉下部炉壳根据使用情况考虑利旧，加高蓄热室，顶部按旋切式顶燃热风炉特点进行改造。

改造后的热风炉蓄热室高度增加，热风炉的蓄热能力加大，可将风温提高到1200℃～1250℃左右。

此方案在利用旧有设施的基础上进行全面改造，能够充分发挥旋切式顶燃热风炉的优势，三座热风炉完全能够满足操作和风温要求，没有必要像以前一样配置四座热风炉。

3 内燃式热风炉改造

针对内燃式热风炉存在的燃烧震荡问题、火井隔墙裂缝问题、气流不均等问题对生产的影响，有必要在合适的机会对其进行全面彻底的升级改造。

一般而言，内燃式热风炉炉身较高，由于燃烧器火井占据一部分蓄热体容积，炉体直径也偏大，这就为采用旋切式顶燃热风炉进行改造提供了有利条件。

设计中首先采用传热计算，在尽量利用旧有设施的原则上，确定蓄热体的高度和直径，以及热风出口的高度，燃烧器的大小等，选择合理孔径的格子砖。

主要改造方案如下：保留热风炉下部炉壳，拆除原来的燃烧室火井，补充或者全部更换炉箅子及支柱（依据所采用的格子砖砖型及原设备的使用情况等确定），蓄热室采用格子砖蓄热，热风出口抬至格子砖上部，热风出口及出口往上按旋切式顶燃热风炉进行重新设计。

热风炉的烟气出口和冷风出口不动，热风出口、空、煤气进口等需要按照顶燃式热风炉特点重新布置。

改造后的热风炉与新建的旋切式顶燃热风炉基本没有区别，能够在生产中充分发挥旋切式顶燃热风炉的优点。

4 结语

热风炉的成功改造可为高炉生产带来较大的经济效益，每年不光可节约检修维护费用及检修期间对高炉生产造成的经济损失，同时热风温度的提高更是能够降低高炉炼铁的生产成本。因此利用旋切式顶燃热风炉的优势，在最大程度利用旧有设备的基础上对球炉和内燃式热风炉进行整体升级改造，以达到1200～1250℃的送风温度具有很大的投资潜力。

参考文献：

[1]项中庸，王筱留，等.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2009：123～125.

[2]姜凤山.旋切式顶燃热风炉技术特点[J].炼铁，2010，29（4）：11～14.