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大型高炉热风炉技术的比较分析

浏览次数: 日期:2019年3月15日 09:18

要:高炉热风炉是炼铁厂高炉重要的附属设备,随着高炉热风炉技术的不断改进和提高,我国高炉热风温度已经逐渐得到了提高。高炉热风炉于二十世纪五十年代在我国得到应用,当时以内燃式热风炉技术为主,之后逐渐引入并开发了外燃式热风炉和顶燃式热风炉,技术逐步得到了提高。大型高炉热风炉以外燃式热风炉和顶燃式热风炉为主,比较典型的有外燃式热风炉Didier、NSC和顶燃式热风炉,该文主要比较分析了三种典型热风炉的本体结构,并对外燃式热风炉和顶燃式热风炉的速度分布、格子砖表面温度分布、风炉流场进行比较分析。 
  高炉热风炉是炼铁厂高炉重要的附属设备,炼铁生产过程中,高炉热风炉向高炉内部持续鼓入大量的高温空气,从而保证高炉中燃烧的焦炭将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁,能够能将降低焦比、增加产量。 
  二十世纪五十年代,我国高炉以内燃式热风炉为主,不过其在技术方面有许多不完善的地方,同时随着风温的增加其缺陷也会更为明显。到了六十年代,出现了燃烧室与蓄热室分开的外燃式热风炉。七十年代,我国开发了顶燃式热风炉,并且在的高炉上得到了应用。之后对高炉热风炉进行不断的完善。从高炉热风炉的发展过程可以看出,高炉有效容积、强化冶炼程度及炉温、风压的不断提高,致使热风炉的结构也随之变化。该文主要比较分析Didier、NSC以及顶燃式三种典型热风炉的本体结构,并对外燃式热风炉和顶燃式热风炉的速度分布、格子砖表面温度分布、风炉流场进行比较分析。 


  1 高炉热风炉的分类 
  根据现代热风炉结构形式,应用于4000 m3级别的高炉热风炉可分为三类,包括内燃式、外燃式以及顶燃式三种。 
  1.1 内燃式热风炉 
  霍戈文热风炉是内燃式热风炉的成功代表,其体积小、材料用量少,能够节省很大一部分的投资,并且其良好的生产效果能够满足高风温和长寿的需求。普通内燃式热风炉存在一定的缺陷,比如火井偏在一侧导致气流的分布参差,阻碍了直径的扩大;燃烧室隔墙结构相对比较复杂;拱顶温度不得超过1320℃、风温要控制在980~1100℃。 
  1.2 外燃式热风炉 
  大型高炉多采用外燃式热风炉,目前使用较多且效果好的外燃式热风炉是新日铁工外燃热风炉。其具有结构稳定,防止晶间应力腐蚀,增加了热风阀的使用寿命等优点。外燃式热风炉也存在一些缺点,其材料消耗相对较大,异型砖拱顶的复杂结构造成施工比较困难,同时结构不对称,受力参差。 
  1.3 顶燃式热风炉 
  其撤除了燃烧室,在热风炉的拱顶直接安装燃烧器。顶燃式热风炉将内燃式、外燃式的优点相结合,不仅增强了结构的稳定性、增加了蓄热面积,而且还降低了热损失,增加了热风炉的使用寿命等等。 
  用于5000 m3级别的高炉热风炉技术为外燃式热风炉和顶燃式热风炉两种。 


  2 大型高炉热风炉技术的比较分析 
  该文主要比较分析用于5000 m3级别大型高炉热风炉的外燃式热风炉和顶燃式热风炉两种。 
  2.1 外燃式和顶燃式热风炉本体结构的比较 
  外燃式热风炉应用较多的类型是得式(Didier)式和新日式铁式(NSC)外燃式。下面对典型形式的外燃式、顶燃式热风炉进行比较: 
  2.1.1 Didier外燃式 
  (1)布置:一列式。 
  (2)拱顶特点:2个不同半径近于1/4球体和半个截头圆锥组成,尺寸大、结构复杂。 
  (3)燃烧器:栅格燃烧器,火焰短,空煤气预热温度要求基本相同,对掉物具有较强的敏感性,有火井,可用15年。 
  (4)气流:分布较差。 
  (5)优势:外形低。 
  (6)缺点:结构复杂,拱顶温度高,晶间应力腐蚀问题突出,稳定性差,对温度差具有较强的敏感性。 
  2.1.2 NSC外燃式 
  (1)布置:一列式。 
  (2)拱顶特点:2个相同半径半球顶和1个圆柱连联管组成,尺寸小、结构稳定。 
  (3)燃烧器:3孔套筒燃烧器,火焰长,需要建立在其它设备比较严格的基础上运行,有火井,可用15年。 
  (4)气流:分布较好。 
  (5)优势:结构稳定。 
  (6)缺点:面积大,存在晶间应力腐蚀、联通管问题。 
  2.1.3 顶燃式 
  (1)布置:一列式、矩形、菱形。 
  (2)拱顶特点:燃烧和蓄热相结合,拱顶直径小,具有较强的稳定性,结构对称。 
  (3)燃烧器:旋流扩散环形燃烧器,多孔旋流喷射,火焰短,适应性较强,无火井,可使用25年。 
  (4)气流:分布良好。 
  (5)优势:结构对称,布置灵活,面积小,原材料消耗相对较小,烟气分布优,降低了晶间应力腐蚀。 
  (6)缺点:火器位置高导致管系设计相对较为复杂。 
  2.2 外燃式和顶燃式热风炉数值计算定性比较分析 
  2.2.1 速度分布比较 
  顶燃式风炉炉内的速度是围绕热风炉中心线进行,分布对称,从而确保烟气不会出现参差,使之受热均匀。 
  外燃式热风炉在燃烧的过程中,所形成的高温烟气不能达到中心对称的要求进入格子砖,造成受热参差不均匀,使格子砖的效率无法提高。 
  2.2.2 格子砖表面温度分布比较 
  顶燃式热风炉格子砖表面的温度分布比较均匀,最大的温差也不会超过50℃。 
  外燃式热风炉格子砖温度分布参差,而且相差较大,最大的温差可高达200℃。 
  2.2.3 风炉流场比较 
  顶燃式热风炉流场比较均匀,围绕热风炉中心线旋流向下流入格子砖,使格子砖能够均匀的受热。 
  外燃式热风炉由于空间结构制约了高温烟气,难以均匀的流入格子砖,在流入之前会形成比较大的涡流,导致气流分配参差,降低结构的稳定性。 


  3 结语 
  高炉是消耗能量巨大的专业设备,必须要在大量的热量基础上才可以确保冶炼成功,现代热风炉的发展要求提高热效率、节约能源、延长使用寿命等。顶燃式热风炉的本体结构技术、流场传热技术都具有明显的优势,特别是对于大型高炉来说,具有可观的经济效益。 

 

 

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该资讯的关键词为:高炉  高炉热风炉