摘  要 酒钢炼铁厂现有7座高炉，配27座热风炉，其中内燃式6座，大拱顶顶燃式2座，球式热风炉16座，旋流顶燃式热风炉3座。通过引进高风温技术，淘汰普通内燃式热风炉，应用改进型内燃式热风炉和高效顶燃式热风炉，优化球式热风炉蓄热室耐火球床，1～6号高炉增加1座热风炉，高炉煤气和助燃空气双预热，现7座高炉均具备1200℃以上高风温能力。

关键词 高风温　热风炉　燃烧器

1　概况

1号高炉1970年10月投产，炉容1513m3，1998年扩容到1800m3，配置4座普通内燃式热风炉。结构特点：半球形拱顶，拱顶耐火砖直接坐在热风炉大墙砖上，五孔格子砖，眼睛形燃烧室，套筒式金属燃烧器，每座热风炉配1台助燃风机；1991～1992年对2＃、3＃、4＃热风炉进行改造性大修，引进套筒式陶瓷燃烧器，圆形燃烧室，消除套筒金属燃烧火焰直冲燃烧室隔墙，但存在燃烧室隔墙开裂，掉砖及烧砖，烟气分布不合理，燃烧器混合效果差，空气过剩系数大等内燃烧式热风炉缺陷。1＃热风炉炉壳破损严重，1993年停用，3座热风炉运行，2001年改造前单烧高炉煤气风温水平950℃；在掺烧焦炉煤气情况下，热风炉风温水平980℃。

2号高炉1989年12月投产，炉容750m3，2000年扩容到1000m3，配置3座内燃式热风炉。结构特点：采用独立式悬链线硅砖拱顶，与大墙脱开，由炉壳支撑，大墙与拱顶各自独立；采用圆形燃烧室，配套筒式陶瓷燃烧器，七孔高效格子砖。在运行过程中，燃烧脉动及燃烧室隔墙掉砖穿孔，气流分配不均，风温水平下降，热风炉需要不定期从燃烧器下部清理燃烧室掉砖。1998年新增1座内燃式热风炉，从投入运行开始，燃烧脉动引起燃烧阀平台振动，不到1年燃烧器喷口破损，燃烧室隔墙开始掉砖。2005年改造前热风炉掺烧焦炉煤气情况下，风温水平只有940℃左右。

3～6号高炉炉容450m3,2004年5月～2005年6月陆续投产，每座高炉配3座球式热风炉。结构特点：采用独立式悬链线硅砖拱顶，与大墙脱开，由炉壳支撑，大墙与拱顶各自独立；大功率中空格栅燃烧器水平安装；蓄热室采用二段式，上部φ60低蠕变高铝质耐火球（高2.8m），下部φ40高铝质耐火球（高4.0m）。2008年前高炉平均风温950-1100℃。换球周期1.5～2年，换炉期热风炉采用一烧一送，高炉风温水平580℃，风温下降400-500℃。燃烧脉动造成燃烧口及热风出口拱顶掉砖，为确保热风炉运行安全，拱顶外部采用喷水降温维持生产。

7号高炉2011年3月6日投产，炉容2500m3，配3座旋流顶燃式热风炉。结构特点：（1）燃烧器及拱顶结构。环形陶瓷燃烧器设置在热风炉顶部预混室中心区域，环形陶瓷主燃烧器由一条煤气和一条空气环形通道组成，在煤气和空气通道上分布有多个旋流喷射孔，喷射孔沿圆周切线方向布置，喷出的气流以一定的速度在预混室内交叉混合并向下旋流，煤气在拱顶锥段空间燃烧。环形陶瓷燃烧器预混室与锥形拱顶的几何结构使通过气流在拱顶空间内的收缩、扩张、旋流、回流而实现煤气的完全燃烧和高温烟气的均匀分布。（2）蓄热室结构。蓄热室高温段选用耐高温体积稳定性、抗蠕变性和耐侵蚀性性能优异的硅砖，1#、2#热风炉高温区采用高发射率节能覆层技术：中温区选用低蠕变粘土砖，低温区选用高密度粘土砖以提高热风炉蓄热量：最下段选用了低蠕变粘土砖，利用其抗压强度高、抗蠕变性能和抗热震性能优良的特性。格子砖采用了直径为30mm的19孔高效格子砖，其加热面积为48．56m2／m3。高炉煤气和助燃空气双预热，使用热管式分体预热器，使高炉煤气和助燃空气预热到150～180℃，高炉使用风温在1200℃以上，最高使用风温达1250℃，2014年4月3日热风围管掉砖限制高炉使用风温最高1200℃。

2   高风温技术引进

2001～2003年、2004～2005年分别对1、2号高炉热风炉进行改造，将原4座热风炉改造为3座改进型内燃式热风炉。技术特点：采用独立式悬链线硅砖拱顶，与大墙脱开，由炉壳支撑，大墙与拱顶各自独立；采用“眼睛”形燃烧室，配矩形、高效、大功率陶瓷燃烧器；燃烧器、火井保护墙与大墙、隔墙完全脱开；自立式隔墙结构，具有绝热、密封、滑动功能；蓄热室采用七孔(三定位)高效格子砖；根据热风炉各个部位耐材砌体的工作特性设置合理的膨胀结构和滑动结构，关键部位耐火砖相互锁紧，砌体既不受约束地膨胀和滑动，又能确保整体结构的稳定；采用分离式热管换热器，将高炉煤气和助燃空气预热到150～180℃，热风炉具备1200℃风温水平。

2009年7月开始，2号高炉4#热风炉燃烧室靠蓄热室侧第二块内环砖板低蠕变高铝砖收缩，上部硅砖板块成为一体，没有达到自立式隔墙结构的滑动功能，低蠕变高铝砖板块收缩后错位、歪斜至倒塌，掉下的隔墙耐火砖，堵塞燃烧器喷口、煤气和空气通道，造成热风阀关不到位，掉砖堵塞风口，影响高炉及热风炉安全运行；清理燃烧器堵砖时，影响高炉风温使用水平，进而影响高炉炉况稳定顺行。结合1号高炉热风炉运行达到设计寿命12年，减少热风炉大修及设备故障造成风温波动影响高炉炉况，1、2号高炉各增加1座改进型内燃式热风炉，同时将煤气和空气预热器升级为集成式预热器，消除分体式预热器联接管焊口无法保证质量，设计预热温度150～180℃，运行3年后煤气温度和空气温度降低到80～120℃的弊端，1、2号高炉运行2～3年预热后的煤气温度保持在150℃～180℃。

随着热风炉高风温技术的发展，顶燃式热风炉正在逐步取代内燃式热风炉和外燃式热风炉，成为高风温热风炉的主要发展趋势。2013年9月开始对2号高炉4#、5#热风炉技术改造为大拱顶顶燃式热风炉，将燃烧器安装在热风炉拱顶上部，将原燃烧室改造为热风通道，消除燃烧室因燃烧脉动造成隔墙掉砖，使燃烧的高温烟气集中到拱顶上部，有利于提高风温。实际运行过程中，4#、5#热风炉与6#、7#内燃烧热风炉在相同工况条件下，风温水平高20～30℃。

3～6号高炉旋流顶燃式技术引进：原每座高炉配3座球式热风炉，运行1～2年即出现燃烧口、热风出口掉砖，依靠拱顶打水维持生产，送风时冷热风压差升高，烧炉煤气量由28000 m3/h降至10000m3/h，风温水平下降，换球时风温大幅度降低；为了消除热风炉烧炉脉动造成燃烧口掉砖和热风炉换球时风温大幅度降低，每座高炉增加1座旋流顶燃式球式热风炉，新增热风炉投用后，在换球期间，风温下降50～100℃。

3   球式热风炉技术改造

通过对掉砖部位及热风炉运行状态分析，热风炉燃烧口及热风出口掉砖的主要原因是热风炉烧炉时脉动严重。通过调整烧炉参数，观察燃烧器脉动幅度，分析为燃烧器煤气喷口速度及燃烧烟气速度不匹配，将燃烧器中心喷口变小，提高煤气速度，实现了烧炉脉动量的降低，延长燃烧口耐火砖使用寿命，取消热风炉拱顶打水降温。

高温区耐火球变形、耐火球之间空隙变小和煤气粉尘堵塞，造成球床阻力增加。通过对蓄热室耐火球床优化，延长球床劣化趋势和换球周期，将原二段式（下部φ40、上部φ60）改为三段式（下部φ40、中部φ60、上部φ80）耐火球，改进上部耐火球材质，将低蠕变高铝球改为荷重软化温度高的钢玉质球和硅质球，球床的更换周期从1.5～2年延长到3～4年。 

4  稳定高风温措施

高炉风温长期稳定在1200～1250℃水平，1、2、7号高炉热风炉烧炉时的拱顶温度达到1350～1380℃，3～6号高炉热风炉烧炉时的拱顶温度达到1250～1280℃，随着高炉燃料比和富氧率的降低，高炉煤气热值降低，热风炉拱顶温度受高炉煤气热值影响，无法长期稳定提供1200～1250℃风温，只能通过采用提高拱顶温度技术实现。

（1）1、2号高炉热风炉采用富氧烧炉技术。

（2）3～6号高炉优化烧炉，热风炉高炉煤气增加压力调节，稳定煤气压力，提高煤气效率。

（3）3～6号高炉煤气和空气预热，球式热风炉自身蓄热室阻力较大，预热器安装后，热风炉燃烧能力降低，热风炉拱顶温度提高，热风炉蓄热量减少，造成实际风温水平无法提高，热风炉增加预热器前，需要将蓄热室耐火球改造为格子砖以减小阻力。

（4）7号高炉现预热后的煤气温度130℃、空气温度70℃，将蓄热器改造为板式换热器，预热后的煤气和空气温度可达到200～250℃，根据煤气热值变化，通过合理控制热风炉废气温度，调整预热后的煤气和空气温度，实现稳定拱顶温度和风温的目的。

5  结语

酒炼铁厂现有7座高炉的27座热风炉，通过引进高风温技术，淘汰普通内燃式热风炉，应用改进型内燃式热风炉和高效顶燃式热风炉，优化球式热风炉蓄热室耐火球床，1～6号高炉增加1座热风炉，高炉煤气和助燃空气双预热，现7座高炉均具备1200℃以上高风温能力。