摘要简要回顾了梅山内燃式热风炉的历史和现状，分析了梅山2号高炉配置的高风温长寿内燃式热风炉采用的新技术及初步效果。认为强化燃烧能力、提高热流强度、缩短送风时间、发挥预热助燃空气和煤气的作用、回收废气热量、提高总热效率、加强操作技术管理是热风炉高风温长寿的有效手段。

关键词热风炉高风温长寿

1  引言

    梅山高炉自1970年投产至今，高炉容积一直在1060～1280m³，其热风炉配置始终采用经济适用的内燃式热风炉结构，结合大修采用一些成熟的先进技术，不断提高热风炉的风温、寿命指标。

2问题及对策

    1985年以前热风炉结构简单，耐材低档，问题较多。高炉在70年代因原燃料条件比较差，操作水平不高，风温调节是高炉工长的主要操作手段之一，因此风温水平一直较低，一般维持在1 050 ℃以下。

    1985以来，热风炉结构设计及耐材档次均有较大改进，高炉原燃料结构及高炉操作水平逐年提高。为了提高风温，1986、1988年使用了热管换热器，使用后可提高风温40～60℃，对利用烟气余热及提高风温起到了重要的作用。针对燃烧煤气含水大的问题，使用了煤气旋流板脱水器。在高炉操作上，根据梅山热风炉送风前后期温差<70℃的特点，提出了全风温操作的理念，坚持高炉操作早调、少调、以煤调节为主、风量调节为辅，使风温水平接近1 150℃水平，但仍无法突破1 200℃。梅山热风炉存在的问题及对策见表1，历年风温水平如图1所示。

3   2号高炉热风炉建设及操作改进

    2003年结合2号高炉大修，在热风炉设计上采用了成套的新技术，目标是在达到热风炉一代寿命25年的同时，在低热值全高炉煤气烧炉的内燃式热风炉上实现风温≥1 200℃，在设计理念上纠正了高风温热风炉追求外燃式结构、热风炉座数、蓄热室大面积的偏向，而是着力于高温热量的传递和热流的交换。主要设计参数见表2。

3．1  热风炉的结构特点

    热风炉采用了奥钢联的内燃式热风炉成套技术，该套技术基本囊括了现今内燃式热风炉最常用的先进技术，它与达涅利公司共同代表了内燃式热风炉设计的国际先进水平。主要技术有：

  (1)眼睛形燃烧室与矩形陶瓷燃烧器。精密的燃烧器设计克服了眼睛形燃烧室当量直径小，对燃烧不利的缺点。该设计使得燃烧室所具备的占有面积小、蓄热室面积能有效充分利用、烟气在蓄热室分布较均匀、燃烧室结构稳定性好等优点重新得到体现。矩形燃烧器的长焰燃烧，力求避免燃烧室高温区下移，降低蓄热室与燃烧室两侧的过大温差。

    (2)蘑菇状、倒悬链线形硅砖拱顶。倒悬链线形拱顶重量直接由炉壳支撑，大墙可自由膨胀的设计构思在上个世纪即已形成。奥钢联的精益之处是关节砖的设计、带凹凸槽的自锁、砖型的组合等技术的持续改进，使得整体设计能够较好的吸收球面的膨胀，保证在工作状态下配合密实无缝，结构稳定长寿。

    (3)为保护拱顶高温区的炉壳结构，设计中采用了钢壳内耐酸喷涂料处理，防止高温状态下产生的氮氧化合物在炉壳内产生露点腐蚀，破坏拱顶炉顶钢结构。

    (4)蓄热室与燃烧室隔墙的独特设计。隔墙中间设计降温层，采用大预制块上镶嵌耐火砖的组合砌筑新技术，能有效地屏蔽温度，减少大墙裂缝，防止窜气而形成短路；高效的连锁格子砖结构便于水平膨胀和均衡流动，保证热交换效果的稳定。

    (5)耐材选用。燃烧室与蓄热室隔墙间设置的预制块、陶瓷燃烧器的红柱石组合砖全部进口。热风出口组合砖、拱顶硅砖、厚型高效七孔格子砖等主要耐材均由设计方指定国内有资质的供货商按设计要求供货，保证耐材质量。

3．2  带燃烧炉的分离型管式换热器

    该换热器由高温引风机将热风炉烟道废气引入附加的燃烧炉上部的混合室内，与燃烧产生的高温烟气混合，使混合烟气温度达到500—600℃后，分别进入空、煤气换热器，经过热量交换，使空、煤气加热到250～300℃，进入燃烧炉燃烧后可使热风温度提高180～200℃。初步使用实践表明，可达到设计要求。我厂目前使用的管式换热器与热管式换热器相比主要区别见表3。

   从表3可以看出，管式换热器把自身预热大幅度提高煤气和助燃空气温度的目的与热管式换热器回收余热的功能组合在一起，为内燃式热风炉仅使用低热值高炉煤气烧炉的条件下，把风温提高到1 200℃以上提供了有力的保证。

3．3  长寿和高效合二为一的设计理念

    热风炉一代寿命>25年的设计理念体现在整个热风炉的设计过程中，无论是对拱顶、隔墙、燃烧器、格子砖、热风出口等每个关键环节，还是对热风炉的每一个细小部位，都体现了细致、精密。无论是单件耐材制品，如：方砖、角砖、格子砖、标准砖、异型砖、组合砖、预制块、带舌槽的侧拱、带凹凸槽的自锁砖等定形耐材尺寸的标准，还是组合件的精确；无论是对散状耐材，还是对不同材质(如高密砖、隔热砖等)的砌筑及砖缝要求以及对陶瓷毡纸、塑料膨胀块等在不同位置的使用方法，都有严格详细的要求，从设计到施工都充分细致地考虑了耐材在不同部位、不同温度、不同时间的膨胀与收缩。

3．4使用效果

    2号高炉(1 280m³)自2004年3月28日开炉，5天高炉利用系数达到2．0以上，燃料比逐月下降(见表4)。由于新喷煤系统调试及供氮不足，自7月21日始实现烟煤混合喷吹，提高煤比达到设计目标成为主攻方向。热风炉小燃烧炉烟气引风机于7月12日投用，空、煤气预热系统完全发挥作用，大喷吹对高风温的要求和热风炉设计能力两方面促成了风温指标迅速提高，8月份以后一直保持1 200℃风温操作(见表4)。

    实践表明，在采用二烧一送制度、1h送风周期、烟气温度控制在380℃、全高炉煤气烧炉、预热器正常工作的条件下，小燃烧炉出口混合烟气532℃，可保证煤气预热达到252℃，空气预热达到304 ℃，预热后废烟气147℃，热风炉拱顶1 350 ℃，采用混风阀略有开度的定风温操作方式，可保持风温稳定在1210℃。下一步实现1250 ℃目标的操作手段，依次有下列几种选择：

    (1)小燃烧炉增加煤气量，提高混风烟气温度至600℃设计水平，保证煤气温度预热至300℃设计水平。

    (2)将送风周期由1 h调整至45 min的设计水平，强化热交换。

    (3)将热风炉烟道废气温度控制由380 ℃调整至400℃设计水平。

    (4)全关混风阀，保持全风温操作等。

4结语

    高风温热风炉的设计从理念上要强调：强化燃烧能力、提高热流强度、缩短送风时间、回收废气热量、提高热效率。在此前提下，采用低热值高炉煤气烧炉的内燃式热风炉上完全可以实现1 250 ℃的风温，设计经济实用。

    热风炉的长寿与高风温应当从设计时并列考虑。在设计中对传热及交换、耐材的特性及寿命、膨胀的认识和对策、热风炉的关键部位的处理等一系列技术系统研究，保持协调。

    日常操作维护中，坚持不懈的技术管理是实现热风炉高风温长寿目标的关键之一。