高炉热风炉运行维护分析

潘忠党

（十一冶建设集团有限责任公司，广西柳州 545007）

0 引言

高炉是通过庞大系统当作支撑的，同时系统设备相对复杂，运行期间承受很大的压力，并且在运转中会被诸多因素所影响，如环境以及高压，长时间运行后可能引起磨损等故障，所以为了保证高炉生产正常运转，应该充分把控车间环境，第一时间监测内部系统，方可确保热风炉高效运行。

1 热风炉运行原理

先让煤气和空气燃烧，通过所产生的高温烟气来对格子砖进行加热，接着停止燃烧；冷风由蓄热室把热量带走，受热，然后送进高炉中。因为属于交替工作，为确保不间断供给热风，一般的高炉会配备两座热风炉，如今大多数高炉配备3座热风炉。容量2000m3以上的高炉会配备4座热风炉，一座通过煤气加热，1～2座处于保温状态，另一座朝高炉送风，轮流交替以上过程开展作业[1]。当正常生产时，热风炉处于多种工作状态。对于燃烧期与送风期，是热风炉基本的工作状态，在转换至送风期时，需要通过焖炉过程。

2 热风炉的种类

高炉生产属于一种规模较大、复杂程度较高的系统，应用的设备类型较多。就这些设备而言，除了需要承载很大的载荷，同时处于高温以及高压等的环境下长期不间断运行，零件容易受到磨损以及侵蚀。为保证生产正常开展，对车间设备有着严格的要求。

热风炉根据运行原理一般可以分成蓄热式热风炉和换热式热风炉两种。

对于蓄热式热风炉来说，根据蓄热体的不同可分成球式热风炉和格子砖热风炉两种，一种是。根据燃烧方式不同也能分成外燃式热风炉、内燃式热风炉、顶燃式热风炉3种。提高热风温度是加强冶炼的核心技术，怎样提升风温是相关人员长期研究的方向。经常采取的方式是混烧煤气，加大换热面积，针对格子砖合理调整其密度，将煤气与空气进行预热。蓄热式热风炉属于现代高炉，是当前常见的使用形式，其主要优势为充分使用热、风量大等，对于大高炉生产有着较好的适用性，但也有体积较大、所需费用较高、占地大等缺点。

（1）内燃式。这一种热风炉在过去被大力推广，同时占地面积不大，节约了空间，投资设施不多，效率较好的特点，长期具备良好的运用基础。近年来，在不少企业中使用了复合蓄热室，这种热风炉在运行期间，最热和最冷的部分空气相接触，不适应高温运转，接触面受热不均，可能导致剧烈膨胀，引起拱顶裂缝以及瓷砖掉落。

（2）外燃式热风炉。外燃式热风炉试针对燃烧室以及蓄热室，把两者依次砌筑在结构中，通过顶部通道进行连接的热风炉，一般情况下可分成多种结构形式包括地得式、科珀式、马琴式和新日铁式4种。相比之下，马琴式热风炉具有较好的气流分布优势，同时能均匀分布；在造价和施工复杂度方面，地得式热风炉由于造价较高，施工较为复杂；从结构层面来分析，马琴式热风炉使用高架燃烧室，出现膨胀不均的概率较低，配备了膨胀圈能吸收不均部分，对其开展了优化操作，防止由于过大的压力而导致膨胀不均，增加了传热效率。新日铁式设计了锥体段，降低了承受力，同时稳固了内部结构，将烟气均匀分散进而加强了传热效率。对于外燃式热风炉来讲，其存在优化燃烧、增加热风温度的优势，砖体能依次伸缩，通过减小弧径来提高承受能力，稳固结构，具有改进燃烧、增加热风温度优势。相比之下，结构较为稳定、能适应高温，从燃烧室来看，其截面为圆形，直径较大。此类热风炉的缺点为结构较为复杂，气流均匀分布于砖格上，炉体较大。处于相同的温度，所消耗的材料较多，所需投资较高，在规模较大的热风炉中得到了使用。

（3）顶燃式热风炉。顶燃式热风炉没有独立燃烧室，很难发生燃烧障碍物破裂情况。存在四个燃烧器，可以保证气体以及空气融合，同时一定时间内彻底燃烧。一般情况下，在圆顶下燃烧，同上一种热风炉进行对比，有着投资不高、处理费用较低、空间使用率较高等优势。并且结构不复杂、较为稳定，气流分布较为均匀，可以达到高温与高压的要求，有着较大的应用价值。图1为顶燃式热风炉。

图1 顶燃式热风炉

对于换热式热风炉来讲，其关键部件是换热器，只能选择陶瓷换热器，煤气彻底燃烧，所形成的热空气在换热器作用下，将热量换给冷空气，能使空气温度上升到1000℃。换热式热风炉的优势为体积较小、所需费用较低等，不足为换热温度较低，应用规模有限。

3 燃烧器类型

对于燃烧器来讲，它可以将煤气及空气进行混合，且送入燃烧室中开展燃烧的设备。其需要具备较强的燃烧能力，也就是能够提供所需的煤气以及空气，且释放烟气量，不导致偏大的压头损失，也就是所谓的能耗。对于空气过剩系数，能够在1.05～1.5进行调节。需要防止在该装置中燃烧、回火，确保短时间内混合、彻底而可靠燃烧。燃烧器有着较多的类型，一般情况下，较为普遍的有以下两种。

（1）套筒式燃烧器。其是燃气、气体燃烧后，进入室内的组合，结构并不复杂，阻力损失不大，调整范围广，回火概率较低。不足是混合不均，需使用大型燃烧室，燃烧欠稳，火焰撞击壁面，可能导致短路。

（2）陶瓷燃烧器。它的主要成分为耐火材料，存在以下优势：混合均匀过量，致使空气系数不大，能够增加燃烧温度，针对燃烧器而言，若把其放在燃烧室中，气流朝上运动，不发生火焰冲击范围的情况，避免壁面发生燃烧，燃烧性能较好，延伸燃烧空间，提高了燃烧效率[2]。一般情况下可以分成多种类型，对于套筒式以及三孔式，二者的优点在于结构不复杂，便于生产，不过燃烧性能较低，燃烧效率较高。对于栅格式燃烧器，其混合更加均匀，火焰不长，燃烧性能较佳等优势，不过结构较为复杂，制砖有着一定难度。

4 热风炉阀门特性

对于控制燃烧系统，其在通过热风炉供气时，会把空气管隔开，分成风机及烟道，同时基于此保证设备正常运行。从鼓风器来看，其阀门会将冷气送到高炉中，紧接着被送到高炉。按照周期性运行的特点可以分成两种阀门：①燃烧系统阀门。该阀门的核心功效是将燃气等送入燃烧，且将废气排出。并且，还能发挥调整流量与燃烧温度的作用。在送风时，又将管道、烟道等分开，确保装置正常运行。②鼓风阀门.该阀门将冷风送进热风炉，同时把热风送至高炉，还能发挥调整热风温度的功效。送风系统包含多种阀门，如废气阀与冷风阀。在送风过程中大多数阀门处在打开状态，在燃烧过程中，所有阀门都处于关闭状态。

（1）热风阀。其安装于短管上，燃烧过程中关掉，断开热风炉和管道联系。对于闸板阀热风阀，其被使用的频率较高，通常使用铸钢、钢板等，其成分包含阀外壳与阀板等，均有水冷。为避免金属表面受到侵蚀，喷涂一定的耐火材料，如此也能够减少热损失。

（2）切断阀。其主要用于切断烟气与煤气，结构涉及多种如闸板阀，需要闸板和阀座充分贴合，避免气体泄漏，设备具备方向性，能在250℃的环境中运行。曲柄盘式阀也常常被人们称为大头阀，也能发挥短时间内切断管路的作用，其经常作为烟道阀与冷风阀，结构比较笨重，当作燃烧阀时，由于受热容易出现变形而影响密封性。盘式烟道阀而言常常被安装在热风炉和管道之间，广泛应用于内燃式热风炉。为了确保烟气分布均匀，设置了2个烟道阀。

（3）调节阀。通常情况下选择蝶形阀当作节流阀，用于调整流量。对于煤气流量调节阀，其常常用于调整煤气量。对于混风调节阀，其常常用于调整冷风流量，确保温度可靠。就调节阀而言，它仅发挥调节流量功效，不发挥切断功效。

（4）充风阀、废风阀。转至送风期，未设均压小阀的情况下，运行冷风阀前，需要借助充风阀增加压力。转换至燃烧期，开启烟道阀前，必须开启废风阀，有效排放压缩空气，减小炉内压力[3]。一些炉选取闸板阀，将其当作充风阀等，一些选择盘式阀来当作废风阀。阀直径选取，同风量的变化等相关。

（5）放风阀。其装于冷风管道上，当鼓风机持续运行时，通过放风阀排掉一定的鼓风，以调整入炉风量。对于放风阀，其通过活塞阀以及蝶形阀进行组合。借助蝶形阀，来对风量进行调整，在通道被隔断的情况下，活塞把放气孔开启，使得鼓风得以逸出。在进行放风时，鼓风激发噪声，有着很大的危害，针对放风阀，需要设计消音器。

（6）冷风阀。其安装于冷风支管上，在进行送风时，开启该阀门能够将冷风送入热风炉。在热风炉进行燃烧时，关掉冷风阀，使得冷风管被隔断。所以，在关闭时，会承受较大的风压，压紧阀座，不易开启闸板，所以应该设计旁通阀。开启主闸板之前，需要开启旁通阀，以这一方式均衡压力。

（7）倒流休风阀。其一般设计于热风主管终端，在进行休风的情况下使用。在放散压力接近0时，开启休风阀，便于煤气散发，方便解决故障，它的结构形式是闸板阀。因为开关次数不多，故障不多，所以寿命长。对于热风炉阀门而言，其驱动设备包含多种，比如液压油缸。在进行生产时，阀门开闭基本上不考虑手动操作。

5 热风炉检修

热风炉检修期间，检查要第一时间开展，要定期对油压站进行确认，判断是否出现漏油。检修时需明确备用设备是否出现异常，查看泵的工作状况，认真检查油位及油质，以定期或不定期形式对风机进行检查，在对热风炉进行检修时，要认真观察轴承温度。检查螺栓有没有出现松动，工作中无振动。还应定期查看阀门应用状况，检查热风阀行程有没有异常，水温是否改变，牵引机能否正常运行。针对热风炉本体，确定其是否存在红热泄漏。在开启风机时，保证畅通，在进行换炉时，首先要开启风机，观察风量的改变，做好对设备与平台的清洁工作[4]。合理加注润滑油，在气体系统发生异常的情况下，要第一时间沟通处理。助燃风机异常停风，要第一时间按停烧程序操作，通过烟窗抽气超过10min，启动风机放散阀，在系统满足检修要求的前提下，方可开启风机。热风炉设备相对简单，被损概率较小，检修也不复杂，通常是考虑其大中修。首先，大修周期一般超过20年，在大修间隔期间可结合热风炉状况开展一两次中修。其次，大中修依据为燃烧率下降超过25%，极大影响温度及进风量，炉子被极大破坏，造成生产难以安全开展时要大修；拱顶受损，燃烧室烧损显著，或者燃烧率明显下降时，要开展中修。再次，大修范围一般是对拱顶、支柱等进行更换处理。如果大墙难以再被使用时，可根据大修更换所有砖衬；对所有阀门进行更换处理。最后，中修范围通常是更换1/3的格子砖、拱顶及局部大墙。对受损阀门进行更换，对法兰位置跑风进行处理；做好对油箱的清理工作，对液压系统零件进行更换。

6 热风炉维护

（1）每班以定期的形式对液压站进行查看，判断是否存在漏油，备用系统有没有出现异常，油泵运行有没有出现异常，对于油位以及油箱等，是否处于要求的范围。

（2）每班以定期的形式对风机运行状况进行查看，判断运行是否良好，有没有出现剧烈振动，轴承温度有没有出现异常，且认真进行记录[5]。

（3）法兰衔接螺栓紧固，避免形成振动。

（4）每班以定期的形式对阀门应用状况进行检查：对于热风阀，其水温有没有出现波动，阀杆有没有跑风情况，卷烟机运行有没有出现异常。对于冷风阀，其开关是否灵活，是否出现跑风情况，有没有出现内漏。每班以定期的形式对热风炉进行检查，判断是否存在泄漏烧红情况。当风机开启时，针对吸风口以及风机位置，需要认真进行检查，判断是否存在障碍物，油位有没有出现异常。在进行换炉工作时，应该先开启风机放散，防止风量改变进而减小叶轮寿命。针对全部设备以及平台，应该定期进行清扫，保证有着较高的清洁度，并且针对润滑点，也应该定期进行加油。在煤气系统出现问题的情况下，要第一时间联系处理。

7 结语

总之，针对高炉热风炉，唯有进一步了解其正确形式与有关部件，同时能够开展检修以及治理，方可确保锅炉正常运转，进而达到高炉系统的可靠与顺行。