摘要：本钢4号高炉易地大修改造工程，首次引用荷兰Danieli Coros高风温内燃式热风炉，该热风炉具有高风温、长寿、结构合理、占地面积小等特点，投产3年来首次实现了本钢热风炉本体零维修。

关键词：高风温；长寿；零维修

      近年来，随着我国钢铁业的蓬勃发展，技术更新、技术改造不断进步，高炉大型化成为新建和扩建高炉的流行趋势。为适应日益激烈的国内外竞争挑战，提高风温增加喷煤量从而降低焦比降低吨铁成本，成为各钢铁公司炼铁厂显著降低成本的主要手段。选择高效高风温长寿热风炉是提高风温的基础条件。2003年本钢炼铁厂4号高炉(现6号高炉)易地大修工程初步设计开始，在热风炉选型上，结合我厂现有10座热风炉运行情况和全国各大钢铁公司2 000 m³以上高炉热风炉运行情况，同时重点考察各种形式热风炉在中国及世界炼铁厂应用的业绩，从可靠、稳定、高效、长寿方面考虑，并结合新4号高炉平面布置摆放，最终决定选用荷兰DC公司高风温内燃式热风炉。

1  本钢炼铁厂原4号高炉热风炉运行状况

  本钢炼铁厂南地厂区原有3座高炉10座热风炉，有地得式外燃热风炉7座，内燃式热风炉3座。近几年来，国内各钢铁企业在新一轮技术改造中不断引进国外热风炉成型新技术，基本做到热风炉本体零检修，风温处于1150～1 250℃水平。而本钢热风炉从设计到施工还处于一个相对落后的状态，运行状况与国内先进水平相比还有一定差距。4号高炉原有3座内燃式热风炉，为两烧一送形式，燃烧室为圆形结构，在大中修后初期风温水平在1 050℃左右，在中后期平均风温水平为950～1 000℃，每8年1次中修。在平时运行中经常出现以下问题。

1．1燃烧室隔墙易破损

    燃烧室隔墙在热风出口上方1～4 m处出现孔洞，造成送风短路，其后果致使部分冷风未经换热直接从蓄热室进到燃烧室，造成送风温度过低。另外，在烧炉时一些烟气从孔洞处直接进入蓄热室，使蓄热室底部格子砖因长期受高温烟气热冲击易开裂破碎，炉柱过热断裂；烧炉时废气温度过高影响烧炉时问，风温烧不上去，影响风温水平。

1．2拱顶结构缺陷

    原热风炉拱顶为圆形球顶，坐在热风炉大墙上，当有检修凉炉后，在拱脚大墙处就会出现80～100mm宽伸缩缝，待重新烧炉后该缝又恢复到原来状态，随着送风和燃烧交替，拱顶随墙体膨胀与收缩而涨落使整个拱顶存在不稳定因素。

1．3隔墙绝热层过薄

    传统的热风炉隔墙设计为下部两环230 mm高铝砖中间一层114 mm轻质粘土砖，上部是两环345 mm和230 mm高铝砖。

1．4热风出口不是组合砖结构

    在出口圆拱与大墙间，设计上无膨胀缝，造成此处墙体由于烧炉与送风而交替出现上涨，从而产生裂纹。热风出口处在7～8年时出现椭圆现象。

1．5燃烧器热振稳定性差

    燃烧器为圆形耐热混凝土预制件。燃烧器帽热振稳定性不高，运行到6、7年后出现燃烧器帽损坏现象，影响燃烧器的热效率。

1．6  高温区部分格子砖易焦结

    高温区部分格子砖为高铝格子砖，运行一定周期后格子砖出现焦结破损现象。

2  本钢6号高炉热风炉的设计理念及参数

  针对原4号高炉上述缺陷，在详细考察了首钢、武钢、鞍钢、马钢、唐钢等炼铁厂后，荷兰DC公司(原荷兰霍戈文公司)凭借其180多座热风炉的良好业绩，较小的占地面积、较少的投资、较高的热效率，被确定为本钢6号高炉热风炉选择形式。该公司在传统内燃式热风炉基础上设计的热风炉，具有工艺布置紧凑、结构合理、占地面积小、风温高、寿命长、操作灵活可靠的特点，该公司对内燃式热风炉进行了重大技术改进和技术创新，设计寿命25年，是内燃式热风炉最为成功的设计。

    本钢6号高炉热风炉具体工艺技术参数如表1所示。

    荷兰DC公司在本钢6号高炉热风炉设计中，将大型高炉必须上4座热风炉的传统理念减少到3座，主要是因为该设计型式的热风炉采用关键的技术诀窍，特别是对燃烧室隔墙和拱顶的设计。实践证明，该热风炉已经完全能够满足高风温和长寿命的设计要求。热风炉加热面积由传统的90～100m²／m³缩减至72．92 m²／m³。通过缩短热风炉送风时间，提高热风炉的送风温度；合理配置热风炉蓄热室格子砖，相对增加蓄热面积的有效利用率。热风主围管系统波纹补偿器的合理应用，避免了热风管道因膨胀或收缩产生开裂而发生漏风现象，也达到了提高热风炉稳定工作，提高热风温度和热效率的目的。

    根据本钢高炉的实际运行状况，结合国内外热风炉的经验，笔者认为6号高炉最高风温应控制在1 250 ^oC，正常风温1 200℃，既能满足高炉冶炼喷煤的需要，又避免了风温过高热风炉炉壳晶间应力腐蚀的发生。本钢6号高炉热风炉的结构特点如下。

2．1眼睛形燃烧室

    长期以来内置式热风炉燃烧室以圆形结构为主流，缺点是燃烧室墙体稳定性差，容易产生裂纹，出现孔洞造成送风短路。而Danieli Corus公司设计的热风炉采用眼睛形燃烧室，缩小了燃烧室隔墙的弧长，使蓄热室的有效面积加大，而且改善了烟气在蓄热室格子砖的分布，使蓄热室内格子砖的温度场分布更为均匀，提高了蓄热能力。

2．2  隔墙板块式结构及耐高温合金板的应用

    隔墙破损一直是原4号高炉热风炉运行中存在的最大问题，有效解决这一问题也是解决老内燃式热风炉问题的关键。在Danieli Corus的设计中，隔墙由多层结构组成。燃烧室中下部隔墙中间设有隔热层。在燃烧室下部区域的隔墙中间，设置一层耐高温合金钢板，以提高隔墙的密闭性。隔墙砌体设置多条膨胀缝，且呈板块结构，当砌体因热应力产生膨胀时，不再受其相邻砌体的约束，独立产生滑动，避免了墙体受损。为提高隔墙的整体性和稳定性，

隔墙砌体采用凹凸锁砖结构。

2．3矩形陶瓷燃烧器

    为使燃烧器更适合眼睛形燃烧室的结构，DC公司将以前的圆形陶瓷燃烧器设置成矩形。与圆形陶瓷燃烧器相比，矩形燃烧器的煤气、空气通道及工作原理基本一致，但在外形尺寸、断面形状上做了重大改进。矩形燃烧器是典型的长焰燃烧器，其主要特点是：燃烧器运行平稳，煤气、空气混合均匀，无爆震和喘息现象；燃烧功率大，燃烧能力调节范围广；具有很高的工作可靠性，能适应多种工况条件。

2．4悬链线拱顶

    内燃式热风炉的拱顶结构有半球型、锥型和蘑菇型，悬链线拱顶属于蘑菇型。悬链线拱顶能够形成一种静态平衡形状，结构稳定性高，消除了向外的推力，能够承受高温、高压的变化。Danieli corus设计的悬链线拱顶采用与热风炉大墙脱开的形式，拱顶砌体支撑在炉壳上，使大墙能够自由胀缩，不对拱顶砌体造成影响。拱顶砌体为3层独立式结构，工作层为硅砖，靠近炉壳的两层为隔热砖，硅砖为凹凸锁砖，以增加砌体的结构稳定性。在拱顶下部设铰接结构，即所谓“关节砖”，此种结构可以吸收拱顶砌体的热膨胀，对于消除拱顶裂纹具有积极作用。此外，拱顶砌体采用了板块式砌筑结构，每个模块之间都设置了膨胀缝，其内填充厚度不同的聚乙烯泡沫板或陶瓷纤维毡，用来吸收拱顶砌体所产生的高温热膨胀。Danieli Corus对悬链线拱顶在结构稳定性和热应力稳定性方面进行了许多研究和设计优化，

使这种拱顶结构的流场和温度场分布也更加合理。

2．5硅砖及红柱石砖的大量应用

    在本钢6号高炉热风炉耐材选材上，首次引进了红柱石砖和硅砖拱顶，使砖的高温蠕变指标得以提高。5号高炉在2001年大修改造中热风炉设计首次引进了硅砖墙体和格子砖，当时出于保险考虑拱顶还是采用低蠕变高铝砖，而未采用硅砖。6号高炉热风炉在热风出口、陶瓷燃烧器、墙体中下部、中部格子砖选用了大量红柱石砖，高温体积稳定性显著提高，砌体稳定性大大改善。而大量硅砖的使用既降低了选用其它低蠕变砖的费用，也利用了硅砖在高温区蠕变低的特点，满足了热风炉的工艺要求，同时硅质格子砖具有高温不焦结的优点。

2．6防晶间应力腐蚀

    在6号高炉热风炉设计中，Danieli Corus也考虑了拱顶温度高于1 350℃后热风炉钢壳会产生晶问腐蚀的问题。通过在钢壳内部涂抹3遍防晶间腐蚀漆膜的方法来预防。

2．7热风管道设计更加优化

    热风出口组合砖设计更加优化，热风管道岔口平顶吊挂的应用，使热风管道岔口砌体更加稳定牢固。波纹补偿的大量应用解决了管道因热膨胀而破损开裂的问题，整个送风系统更加科学合理。

3  结语

    6号高炉2004年9月投产后，热风炉系统工作正常，热风炉本体至今零检修，风温水平为1150～1 200℃，烧炉时燃烧器工作平稳。该热风炉具有风温高、占地面积小、系统摆放紧凑、寿命长、结构稳定等特点。鉴于Danieli Corus公司高风温热风炉在本钢的成功应用，7号(2 850 m³)、8号(4 350 m³)高炉继续选用了Danieli corus公司的高风温热风炉。