張德堂

摘 要： 簡(jiǎn)述了熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式的演變，并對(duì)現(xiàn)在比較流行的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的工藝流程進(jìn)行了剖析。

關(guān)鍵詞： 頂燃式熱風(fēng)爐；剖析

中圖分類號(hào)： TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 16723198（2013）06017501

1 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐主要特點(diǎn)

（1） 取消了燃燒室，煤氣燃燒采用安裝在拱頂?shù)膰姎?渦流燒嘴來進(jìn)行。

（2） 提供非常好的煤氣燃燒條件，廢氣中的一氧化碳的濃度低。

（3）熱風(fēng)爐內(nèi)（燃燒室和蓄熱室之間）無熱“短路”現(xiàn)象。

（4） 熱風(fēng)爐阻力較小，燒嘴在滿載荷運(yùn)行時(shí)也能滿足操作要求。

（5） 燃燒時(shí)絕對(duì)沒有脈沖波動(dòng)和振動(dòng)。

（6） 對(duì)耐火磚爐襯沒有直接的火焰沖擊及局部過熱。

（7） 在預(yù)熱室內(nèi)一般溫度較低（平均約為900攝氏度）。

（8） 在不進(jìn)行重大維修情況下的壽命由硅磚和拱頂來確定的，可以達(dá)到25～30年，投資明顯降低。

2 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)型式

2.1 拱頂

熱風(fēng)爐拱頂由上部球頂和下部圓柱形預(yù)熱室組成，拱頂與蓄熱室用錐段過渡聯(lián)接，拱頂與錐段大墻完全脫開，由爐殼支撐，大墻的不均勻膨脹不會(huì)對(duì)拱頂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。燃燒器噴嘴設(shè)在拱頂下部圓柱形預(yù)熱室上，煤氣和助燃空氣分別經(jīng)過預(yù)熱室由噴嘴噴入拱頂燃燒。

2.2 蓄熱室

上部錐段大墻與蓄熱室大墻完全脫開，由爐殼支撐，以增強(qiáng)砌體穩(wěn)定性。蓄熱室內(nèi)砌筑十九孔高效格子磚，以提高其傳熱效率。熱風(fēng)出口設(shè)在蓄熱室上部。

2.3 燃燒器

燃燒器采用噴氣-渦流燒嘴結(jié)構(gòu)型，燃燒100%的高爐煤氣。

2.4 爐篦子

熱風(fēng)爐采用無梁式爐篦子結(jié)構(gòu)，并且每塊相鄰的爐篦子相互鎖住，形成整體結(jié)構(gòu)。

2.5 余熱回收裝置

采用回收熱風(fēng)爐煙氣預(yù)熱空氣及煤氣技術(shù)，燃燒100%的高爐煤氣，使年平均風(fēng)溫達(dá)到≥1150℃。

2.6 冷風(fēng)導(dǎo)流裝置

為充分發(fā)揮格子磚每個(gè)格孔的傳熱效果，熱風(fēng)爐設(shè)置了冷風(fēng)導(dǎo)流裝置。

3 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐的耐火材料

熱風(fēng)爐內(nèi)襯厚度及耐火材料的材質(zhì)，是根據(jù)熱風(fēng)爐各部位的工作條件來確定的。

（1）拱頂及過渡錐段采用硅質(zhì)、高鋁、粘土磚砌筑。

（2）蓄熱室內(nèi)采用十九孔格子磚，自下而上依次采用粘土磚、高鋁磚、和硅磚。

蓄熱室大墻也自下而上依次采用粘土磚、高鋁磚、和硅磚。

（3）燃燒器采用硅質(zhì)、高鋁及粘土組合磚砌筑。

（4）熱風(fēng)爐各口不同部位采用不同材質(zhì)的組合磚砌筑。

4 卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐主要設(shè)備安裝

圖1表示了卡魯金熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要設(shè)備安裝流程，如下：

三座熱風(fēng)爐： No.1，No.2，No.3；

煤氣供應(yīng)系統(tǒng)；

助燃空氣供應(yīng)系統(tǒng)；

煙氣排放系統(tǒng)；

冷風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)；

熱風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)；

助燃空氣預(yù)熱系統(tǒng)；

高爐煤氣預(yù)熱系統(tǒng)；

氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)；

啟動(dòng)燃燒器系統(tǒng)；

排氣系統(tǒng) ；

“緩慢”運(yùn)行系統(tǒng)。

另外還需下面的運(yùn)行系統(tǒng)：

閥門冷卻系統(tǒng)；

自動(dòng)控制系統(tǒng)；

電力供應(yīng)系統(tǒng)；

煤氣供應(yīng)系統(tǒng)包括高爐煤氣管道和煤氣預(yù)熱器，每座熱風(fēng)爐的煤氣支管上安裝設(shè)備：兩臺(tái)補(bǔ)償器，煤氣檢修切斷閥（17），流量孔板，放散閥（18），調(diào)節(jié)閥（12），快速切斷閥（11），放散閥（10），燃燒閥（9）。

助燃空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括兩臺(tái)風(fēng)機(jī) （34，35），一用一備，空氣預(yù)熱器，調(diào)節(jié)閥（33）和放散閥（36）。

煙氣排放系統(tǒng)，每座熱風(fēng)爐有兩煙道閥（14，15），一臺(tái)廢氣閥。

冷風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)，每座熱風(fēng)爐有一臺(tái)冷風(fēng)閥（7）和冷風(fēng)均壓閥（7a） 。

熱風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，每座熱風(fēng)爐有一臺(tái)熱風(fēng)閥（8），一臺(tái)“萬向型”補(bǔ)償器，以補(bǔ)償熱風(fēng)爐和熱風(fēng)管道的膨脹收縮位移。

熱交換系統(tǒng)包括煤氣預(yù)熱系統(tǒng)和空氣預(yù)熱系統(tǒng)，熱煙氣通過關(guān)閉閥（24）和打開閥（20，22和21，23）被供給熱交換器。閥（25，26）分別在空氣主管上打開，閥（28，29）分別在煤氣主管上打開。空氣旁通管上閥（27）和煤氣旁通管上閥（30）在無換熱器時(shí)操作使用。

氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)，在熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)換時(shí)靠將氮?dú)獯等朊簹馇袛嚅y與燃燒器煤氣通道之間的空間內(nèi)，以保證熱風(fēng)爐的安全.要求氮?dú)獾募兌却笥?7%.從工廠來的氮?dú)馔ㄟ^閥（40，

43）和孔板（42）供應(yīng)到氮?dú)夤艿郎希装逵脕頊y(cè)量氮?dú)獾牧?/p>

速，安全閥（45），放散閥（46）及電接觸壓力計(jì)（44）安裝在氮?dú)夤艿郎?，快速切斷閥（13），手動(dòng)閥（49），止回閥（48）安裝在煤氣管網(wǎng)的氮?dú)夤?yīng)管道上。

啟動(dòng)燃燒器系統(tǒng)，燃燒天然氣的啟動(dòng)燃燒器安裝在每座熱風(fēng)爐上來干燥和加熱熱風(fēng)爐，啟動(dòng)燃燒器有帶壓的助燃空氣供應(yīng)，當(dāng)?shù)沽餍蒿L(fēng)系統(tǒng)能力不夠或不能用，或者熱風(fēng)爐內(nèi)有多余壓力時(shí)，使用啟動(dòng)燃燒器加熱熱風(fēng)爐。除此之外，當(dāng)高爐長(zhǎng)時(shí)間停爐和熱風(fēng)爐獨(dú)立于高爐運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)燃

燒器可被用來保持硅磚的工作溫度。防止溫度波動(dòng)損壞硅

磚。啟動(dòng)燃燒器應(yīng)安裝帶有自動(dòng)安全控制系統(tǒng)來顯示在系統(tǒng)操作過程中出現(xiàn)火焰熄滅或其他情況等。

排氣系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)（F），管道和排氣閥（6） 。用于熱風(fēng)爐檢修時(shí)抽出爐內(nèi)殘留的煤氣。空氣管道由閥門（37a）連接到風(fēng)機(jī)（B），排氣量靠入口調(diào)節(jié)閥（38）調(diào)節(jié)，如下：當(dāng)閥門（38）關(guān)閉時(shí)排氣量增加。通過打開閥（39）將抽出的廢氣釋放。

在高爐停爐時(shí)為了避免高爐煤氣從風(fēng)口跑出和含塵煤氣破壞拱頂硅磚，倒流休風(fēng)系統(tǒng)被應(yīng)用。倒流休風(fēng)管通過閥（3）直接和熱風(fēng)管道連接。

“緩慢”運(yùn)行系統(tǒng)，用于高爐檢修時(shí)，冷風(fēng)供應(yīng)停止時(shí)而熱風(fēng)爐不需要檢修。因此有必要使熱風(fēng)爐預(yù)熱不讓其涼下來保護(hù)硅磚。有下面兩種情況：管網(wǎng)中的高爐煤氣能用或不能用。

如果高爐煤氣能用而冷風(fēng)中斷供應(yīng)，主燃燒器能加熱格子磚。

為了冷卻熱風(fēng)爐格子磚和爐箅子，由風(fēng)機(jī)（B）鼓出的助燃空氣而不是冷風(fēng)應(yīng)進(jìn)入爐箅子，要這樣做閥門（37）得打開，閥門（37a，39）應(yīng)被關(guān)閉。加熱后的廢氣由打開閥門（8，3）通過倒流休風(fēng)管排出，高爐風(fēng)口應(yīng)關(guān)閉。

如果高爐煤氣不能用，啟動(dòng)燃燒器應(yīng)安裝在熱風(fēng)爐拱頂，消耗少量的天然氣來保證拱頂溫度大約1000℃和廢氣溫度大約200℃，這得需要風(fēng)機(jī)（B）定期的加熱和冷卻格子磚，這能保持熱風(fēng)爐在工作狀態(tài)很長(zhǎng)時(shí)間。

5 結(jié)語

（1）先進(jìn)的工藝和設(shè)計(jì)生成了一種新型熱風(fēng)爐-卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐.此種熱風(fēng)爐的空氣動(dòng)力學(xué)和燃燒問題的解決方法都進(jìn)行了試驗(yàn)，并在俄羅斯的工業(yè)爐上進(jìn)行了試驗(yàn)。

（2）在不進(jìn)行重大維修情況下的壽命由硅磚和拱頂來確定，可以達(dá)到25～30年，第一座卡魯金熱風(fēng)爐于1982年運(yùn)行至今效果良好。

（3）熱風(fēng)爐耐火材料能承受高達(dá)1300℃高的熱風(fēng)。陶瓷燃燒器允許所需的煤氣和助燃空氣預(yù)熱到600℃。

（4）只燃燒預(yù)熱為180℃高爐煤氣和助燃空氣就能提供1220℃的熱風(fēng)，假如一座熱風(fēng)爐停爐，可提供高于1066℃的熱風(fēng)。

頂燃式熱風(fēng)爐是很有前途的，它是高爐熱風(fēng)爐的發(fā)展方向。