我国许多热风炉的管道系统是按照前苏联或宝 钢引进新日铁的设计思想进行设计的。这些热风炉 管道系统对膨胀的处理都存在一些问题, 无法适应 高于 1 150 e 高风温的要求, 热风管道系统不断出 现故障, 不得 不将送 风温 度控 制在 1 100 e 以 下。 热风炉热风管道系统的送风温度低是当前进一步提 高风温的又一障碍。因此, 纠正热风管道系统的错 误设计思路对建设高风温热风炉是完全必要的。 热风管道烧红、 漏风甚至崩裂是我国一些热风 炉进一步提升风温的一大障碍。造成这样一些问题的主 要原因之一是热风管道结构不合理。 20世纪 80年 代以前的传统热风管道结构基本上不考虑受热膨胀 因素, 固定过死是存在的主体问题。自从宝钢 1号 高炉引进新日铁技术以来, 国内许多热风炉设计采 用了它的思路, 热风围管被固定在炉体框架上, 热风 管道支座的设计是允许管道沿其中心线向围管相反 的一端运动, 在热风主管和支管上设有波纹管膨胀 器及其拉杆。设计中虽然考虑了受热以后管道的膨 胀, 但未考虑拉杆伸长带来的影响。实际上, 有两个 因素将拉杆伸长: 一是送风时管道的盲板力, 另一是 拉杆的工作时候的温度与安装调整时的温度差。由于拉杆 的伸长将拖动热风主管向围管相反的方向运动, 其 结果是使热风支管的波纹管膨胀器出现不允许的横 向移动和砖衬的损坏。这种热风管道结构存在的问 题在于膨胀不受必要的约束。 热风管受热以后出现膨胀是必然的, 对热风管 道的膨胀限制得过死或者不加限制而过分自由都是 不行的。应该采取的方法是有限制的定向膨胀, 即 把热风围管以及每根热风支管的中心线固定在一个 位置上, 将热风管道的膨胀限制在两个固定点之间。 其具体措施如下: ( 1)在每座热风炉的热风支管两侧的主管端部 各安装一个波纹管补偿器, 以吸收拉杆的伸长对管 道的影响; ( 2)将分段式的短拉杆改为连续成一体的长拉 杆; ( 3)在热风支管与主管中心线的交点处设置固 定支座。 实践证明, 这种热风管道结构能适应高风温 以及长寿命的要求, 是一种低应力 ( 下转第 40页 )
构做了诸多的改进, 但外燃式、 顶燃式热风与内燃式 热风炉相比, 仍具有如下优势: ( 1)燃烧器出口处有较大燃烧空间, 能够保证 煤气良好燃烧, 并且避免燃烧脉动。 ( 2)蓄热室断面上烟气分布均匀, 沿格子砖断 面不均匀度为 ? ( 3~ 5)% (内燃式热风炉不均匀度 约为 ? 15% )。 ( 3)完全避免燃烧室大墙和蓄热室之间的气流 短路的可能。 特别是对于高炉扩容改造而言, 热风炉结构型 式由内燃式改为顶燃式或外燃式, 可以更有效地利 用原有基础和场地。改造后大墙内径范围内的全部 面积均为蓄热室, 蓄热面积必然增加。面积增加量 因热风炉直径的大小不同有所变化, 通常能达到 25 ~ 30 。 % %
作者简介: 刘光明 ( 1965 , 男, 江西永新人, 高级工程师, 从事钢铁冶金设计工作。 -)
下沉, 格子砖变形, 燃 烧室倾斜以及 拱顶掉砖等问 题。产生这样一些问题的根源在于热风炉结构和耐火材 料选择不合理。传统的内燃式热风炉在燃烧室和蓄 热室之间有隔墙, 隔墙间有较大的温度梯度, 很容 易由于膨胀的不同造成燃烧室隔墙 的倾斜甚至坍 塌。为了逾越这一障碍, 应采用改进的内燃式热风 炉结构。
对于高风温热风炉而言, 由于烧炉过程中产生 的氮氧化物的浓度随烟气温度的升高显著增加, 如 果在热风炉拱顶高温区部位的炉壳钢板凝聚, 在高 温、 高压的影响下, 炉壳非常容易导致晶间应力腐蚀。 避免晶间应力腐蚀的措施主要有以下几种措施: ( 1)热风炉高温区使用焊接性能好, 晶粒细, 具 有较高耐应力腐蚀的低合金结构钢。 ( 2)热风炉高温区炉壳内表面喷沙处理后涂抹 耐酸漆或喷涂耐酸喷涂料。同时炉壳外保温使炉壳 温度保持在 150 e ~ 250 e 防止炉壳内表面结露。 在欧洲也有在高温区炉壳内壁使用耐酸胶粘敷双层 铝箔的实例。 ( 3)炉壳转折点采用曲线过渡连接以减少应力 集中现象。
hot blast stove high b last tem perature configurat io n ; ; 外领先水平相比, 差距甚大。新建和旧有的热风炉 系统, 应以高效长寿为目标。其具体目标应为: ( 1)风温在 1 200 e ~ 1 250 e 以上。 ( 2)寿命与两代高炉炉龄 ( 30年 )同步。 为实现以上描述的目标, 应采取下列措施。 2 1 合理的热风炉结构 . 根据中国金属学会炼铁专业委员会对我国热风 炉现状的调查。我国现有高炉中配有 4座热风炉的 高炉约占 1 / 3 其余均为 3座热风炉。热风炉型式 , 也多种多样, 主要以内燃式为主, 顶燃式和外燃式也 占较大比例。我国 96座高炉的调查数据见表 2 。 2 2 内燃式热风炉 . 传统的内燃式热风炉都会存在着蓄热室不均匀
提高热风温度是高炉增加喷煤量和降低燃料比 的重要措施之一, 也是降低生铁成本和减少环境污 染的有效手段。我国热风炉送风温度普遍低, 只有 宝钢、 包钢等几 个厂 家高炉 的年 平均 热风温 度为 1 150 e ~ 1 200 e 。大多数高炉热风温度与国外 领先水平相比, 差距较大, 提高鼓风温度是具有很大 潜力的。 2001年全国 54个企业的高炉风温现状分 布情况见表 1 。
够适应工作条件的理化性能, 同时又具有比较低廉 的价格是高风温热风炉研究的重要课题。过去我国 大多数热风炉在高温区使用没有蠕变率要求的一般 高铝砖, 这无疑是不合理的。生产实践证明, 不对耐 火材料的高温蠕变率作出严格的限制, 会给热风炉 的操作带来了灾难性的困难。 根据国外的经验, 热风炉不一样的部位使用的耐火 材料在规定的试验温度和 012 MP a负载作用下蠕变 率应小于 012 ~ 017 。笔 者认 为, 在我国 条件 % % 下, 热风炉耐火材料的蠕变率不应大于 017 。 % 确定蠕变试验温度的主要是根据是热风炉加热和 送风末期沿蓄热室高度方向的温度分布。在热风炉 拱顶以及蓄热室上部, 蠕变试验温度应高于实际砖 温 150 e 以上, 中部应高于实际砖温度 350 e 以上, 下部的工作时候的温度虽然较低, 但其承重负荷较大, 它应 控制在高于工作时候的温度 800 e 。 我国热风炉上部高温区绝大多数采用低蠕变高 铝砖, 其比例 达到 90 左右。而 采用硅 砖的仅占 % 10% 左右。低蠕变高铝砖和硅砖相比, 具有性能差 和价格高的缺点。对于高风温热风炉来说, 高温区 采用低蠕变高铝砖肯定是一种不合理的选择。国外 几乎全部高风温热风炉高温区都采用硅砖。 在热风炉上部使用硅砖时应注意: ( 1) 硅砖在不一样的温度下 S i 2晶体砖变。其晶体 O 趋势见表 3 。
热风炉系统接口孔洞部位的耐火内衬是易损部 位, 传统的设计和施工方法很难满足高风温的要求。 组合砖是由几种简单几何体相贯而形成的复杂空间 几何体, 其内含数十种或数百种组合砖单体, 这些组 合砖相互紧锁, 并相互传递应力, 结构十分牢固。热 风炉本体之热风出口、 烟气出口、 空气入口、 煤气入 口及人孔和热风管道系统 的三岔口采用组 合砖砌 筑, 保证砌体的牢固和稳定, 从而获得长寿效果。
改进型内 燃式热风炉的拱顶采用悬链线型拱 顶, 将热风炉拱顶与大墙结构分离, 以保证热风结构 受热以后的膨胀获得自由。所谓悬链线拱顶是指热 风炉拱顶的内轮廓线符合悬链线方程: y = A ch
改进型内燃式热风炉采用燃烧室与蓄热室隔墙 中间设置隔热砖和耐火纤维毡的方法使温度梯度集 中在隔热砖层, 来保证隔墙重质砖在垂直方向的 均匀膨胀和墙体的相对滑动。为保证热风炉内耐材 砌体的稳定性, 根据耐材的热膨胀率和耐材的实际 工作时候的温度, 预留相应的竖向、 横向膨胀缝。同时在燃 烧室中下部隔墙中设置耐热钢板, 防止短路现象发 生。 实践证明, 改进型内燃式热风炉对实现高温、 长 寿目标是有保证的。 2 3 顶燃式和外燃式热风炉 . 对于大中型高炉而言, 外燃式或顶燃式热风是 一种合理的结构型式。尽管多年来内燃式热风炉结
提高热风温度是 高炉增加 喷煤量 和降低燃 料比的 重要措 施。本文 着重探讨 了为提 高热风
炉风温水平, 应采取的合理热风炉结构, 在高温区采用硅砖及纠正热风管道系统存在的问ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
