热风炉系统高风温技术研究与应用

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1、I冶金工程热风炉系统高风温技术研究与应用陈冠军(首钢技术研究院，北京100043)摘要：本文针对使用单一高炉煤气实现热风炉1250℃以上的风温问题，比较分析国外内各项空煤气预热技术，认为实现高风温采用高温空气燃烧预热和干法除尘技术相结合工艺方法较佳，简述r迁钢2#高炉热风炉系统工艺流程，利用仿真、试验等手段，系统研究r预热热风炉、霍戈文热风炉和混风炉等关键设备的炉内流场、温度场等分布的均匀性问题，研究结果表明：预热热风炉具有炉顶、炉墙温度低、燃烧完全等优点，能满足高风温热风炉系统使用要求，但中心存在回流问题；霍戈文热风炉流场均

2、匀，但存在偏流，燃烧不完全问题；设计简单的混风炉和改进的高风温管道，均能满足使用要求。通过烟气残氧、CO浓度测试表明：预热炉和霍戈文热风炉的燃烧状况与仿真基本一致。投产应用表明：迁钢热风炉系统实现了高风温，降低高炉焦比、煤比，实现了高炉工序的节能。此项研究对改进热风炉系统，进一步实现高风温具有十分重要意义。关键词：热风炉；高风温：燃烧：仿真1前言钢铁工业是我国经济发展的重要基础产业，也是高能耗、高污染的产业。近年来，随着钢产量增长迅速，钢铁行业的总能耗呈现上升趋势。2007年我国产钢48，924．08万吨，钢铁工业总能耗占全国

3、能耗的14．71％，而高炉炼铁工序能耗占钢铁工业总能耗的70％左右，因此，高炉节能是钢铁节能的重点。热风炉是高炉的重要附属设备，其提供的热风是高炉冶炼的基础，高风温町以改善高炉下部热制度，提高能源利用效率【ll，降低燃料比，因此，高炉风温高低是衡量高炉节能的重要指标。国际上先进的高炉最高风温为1300～1320"C。2006年，我国高炉风温使用的情况见表l，其中，风温最高为宝钢4#高炉(1256℃)，风温达到1200℃以上的高炉有7座，首秦2座高炉和迁钢l#高炉均超出风温1210℃，热风炉风温取得了很大进步，但还是有很大差距。

4、2迁钢热风炉系统工艺流程为实现高风温，目前国内外主要有掺烧高热值煤气技术、换热器预热煤气助燃空气技术、热风炉自身预热技术、高温空气燃烧预热技术等【习。现在，钢铁公司存在的问题是焦炉煤气不够或缺乏，而高炉煤气却面临富余放散，因此。如何使用单一的高炉煤气实现热风炉1250℃以上的风温是众多钢铁企业关心的课题。高炉煤气发热值较低，要达到风温1250℃，需预热空气、煤气。采用换热器预热煤气、助燃空气技术，预热后煤气温度可达到180"C：为了达到1250"C风温，需要将助燃空气预热到400～600℃左右，采用常规的热管换热器无法达到此要

5、求；采用热风炉自身预热法町以实现1250℃风温，但投资成本较高。通过对国内外现有各种预热助燃空气技术的比较，在迁钢2#高炉热风炉系统中采用高温空气燃烧预热技术，同时结合干法除尘提高煤气温度与热值。迁钢2#高炉热风炉系统工艺流程见图l，具体配置如下：迁钢2#高炉配置3座霍戈文改造型高风温内燃式热风炉，配置2座高温预热炉，对霍戈文热风炉的助燃空气进行高温预热，预热温度520～600"C；采用干法除尘的高炉煤气温度基本达到130～180℃；提供满足1250℃风湿要求的燃烧条件。其中高温预热炉采用自主研发的新型顶燃式热图1迁钢2#高炉

6、热风炉系统工艺流程表12006年我国部分钢铁企业风温情况(℃)基金：国家发改委和北京市科委资助目圈兰塑竺圭丝型————蔓土垫垦生墨照鸯逝醴廷茎叁照——一g#H#*月p#i≈‰qp☆p镕a(i)2锄2650*tⅢti自箱￡g&23*作方式-*《=*《tRm(咀D)6045**H目(mn)4575女#目∞(mn)15*^J斑(m)+8940÷]0200蓄熟蜜*自&(日34．1144f#辨}《＆m23*m№(口12701450热^Ⅲ度(℃)l蚴1250RR日＆(℃)20170助镕≈1日＆㈦206∞#^a＆(℃)45l∞风炉-预热炉配

7、备一座％风栌，霍戈文热凤炉的助燃空气量中预计有的H％进^预热妒，预热到1050℃；然后在混A炉中与束预热的约斯％舶抟助燃空气馄台，将温度调整到600℃左右．送刭翟戈文热风炉使用。系统设计主要I艺参盘见表2。3播风炉系统高风温研究31住鼎摘风妒研究(1)仿真研究遗过改变热风炉结构、喷口数日、垂直夹角、水平夹角等条件。自行设计多种热风炉结构方案．利用n啪I软件研究堞气、空气旋角、位置目布i方式等变化情况F炉内温度场、速度场、压力婿#co浓度等丹布规律”．Ⅻ过优选，确定了预热热风炉最佳设计方案．其热风炉榛型和炉内温度场分布见图2、3

8、所示。研究结果表明预热热风炉具有炉顶、炉墙温度较低、燃烧完全等性能优点，能耩足迁钢高炉热风炉系统高风温的使用耍求。o流场试验净志试验I况和气流分布指数的计算结果汇总见袁3所示，其中煤气瞥道通气试验情况下格子砖^口不阿角度不同位置的的气流垂直和水平速度分布见图4、匿5所示．研究