1、卡鲁金顶燃式硅砖热风炉的烘炉操作及其改进刘全兴 郭方林(青岛钢铁有限公司)摘 要 本文介绍了青钢两座 500m3 高炉应用的卡鲁金顶燃式硅砖热风炉烘炉操作及其改进情况。5 号高炉热风炉实际烘炉 30 天，改进后 6 号高炉热风炉实际烘炉 23 天，均取得良好效果。同时对卡鲁金顶燃式硅砖热风炉的基本情况，技术特征也做了描述。关键词 顶燃式热风炉 硅砖 烘炉 操作Heating-up operation and there improvement of KALUGIN shaftless silicon hot blast stovesLIU Quanxing GUO Fanglin(Qingda
2、o Iron & Steel Co. Ltd)Abstract This paper introduced the drying-out, heating-up operation and Improvement of KALUGIN shaftless silicon stoves of two blast furnaces No.5and No.6 of 500m3 at Qingdao I&S Co Drying-out, heating-up operation of the No.5 BFs stoves were lasted 30 days and the No.6 BFs on
3、es were used 23 days after improved. Meanwhile, the technical characteristics of KALUGIN shaftless silicon stoves are described in the paper.Key words shaftless stoves silicon heating-up operation1.引言近年来，俄罗斯卡鲁金（Kalugin）顶燃式热风炉具有结构紧凑、高温长寿、热效率高等突出优点，在我国钢铁行业迅速得以应用。例如，莱钢 750m3 和 2200m3，济钢 1750m3，淮钢两座 450
4、m3，青钢两座 500m3 和重钢高炉热风炉都采用此结构形式的热风炉。青钢于 2004 年先后建成投产的两座 500m3 高炉，分别于 9 月 17 日至 10 月 16 日，为期 30天和 10 月 30 日至 11 月 21 日为期 23 天对卡鲁金（Kalugin）顶燃式硅砖热风炉进行烘炉操作。下面就青钢两座 500m3 高炉应用的卡鲁金顶燃式硅砖热风炉的基本情况，技术特征也做了描述。同时对卡鲁金顶燃式硅砖热风炉烘炉操作及其改进情况作以介绍。2.青钢采用卡鲁金顶燃式热风炉情况简介青钢两座 500m3 高炉热风炉采用俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉如图 1。 500m3 高炉热风炉设计工艺参数如表
5、 1。21 卡鲁金顶燃式热风炉结构方面的特点： 卡鲁金顶燃式热风炉是前苏联冶金热工研究院在 20 世纪 70 年代研究开发出一种顶燃热风炉。于 1982 年在下塔吉尔冶金公司的 1513m3 高炉上建成，该顶燃热风炉的特点是：（1）燃烧用的煤气和助燃空气的环道和喷口安置在热风炉的炉壳内，这样可以节省热风炉组的占地面积。 （2）在热风炉球顶的基部设有一环形燃烧器，有 50 个小直径陶瓷质烧嘴，煤气与助燃空气混合良好，保证在 1.01.5m 的高度上完全燃烧，彻底消除了燃烧脉动。（3）燃烧器上设有调节装置，可使各烧嘴燃烧产生的烟气流量均匀地分布到蓄热室的断面，其不均匀程度在5%以内，整个周期内，蓄
6、热室横断面上的温度分布不均匀程度在2%3%。（4）热风炉拱顶、炉墙、格子砖和炉壳加热均匀而且对称，拱顶只有一个热风出口孔，保证热风炉拱顶在高温下的稳定性。该座热风炉在工作后，风温维持在 11501220区间内工作。经过 4 年、10 年和 16年 3 次凉炉观察和测定，拱顶、燃烧装置、格子砖等状态完好，预计该热风炉可在不做任何大中修的情况下工作 30 年。图 1 青钢 500m3 高炉采用的俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉1. 预燃室 2.助燃空气入口 3.空气道 4.空气喷口 5.煤气入口 6.煤气道 7.煤气喷口 8.拱顶 9. 格子砖 10.11.煤气、空气燃烧阀 12.热风阀 13.14.煤气
7、、空气膨胀器 15.热风管道膨胀器 16.氮气管道 17.煤气调节阀 18.煤气切断阀 19.空气调节阀 20.煤气流量孔板 21.空气流量孔板 22. 煤气膨胀器 23. 空气膨胀器 24.烟道阀 25.冷风阀表 1 青钢 500m3 高炉卡鲁金顶燃热风炉设计工艺参数表参数名称 单 位 计算结果 参数名称 单 位 计算结果热风炉座数总高度一个工作周期送风期温度：拱顶热风冷风助燃空气高炉煤气烟气，平均最大格子砖形式mhh333.2002.250.751370125015022022034850019 孔，30消耗量：风量煤气耗量空气量烟气量格子砖高度蓄热室断面积加热面积格子砖重量煤气热值空气过
8、剩系数高热值附加热效率m3/minm3/hm3/hm3/hmm2m2tkJ/m3%190037042251795979517.04026.42159354032031.100.0076.01这种结构热风炉的不足之处是：环形燃烧器各烧嘴处的砖型多而且复杂；为使环道、喷口到各烧嘴的煤气量均匀分配，需要在热风炉投产前用调节装置进行调整，工作量大而且繁琐；热风炉的拱顶直径比一般内燃式热风炉大，不利于现在生产的内燃式热风炉改造为顶燃式。创造者卡鲁金在 3 座这种结构热风炉工作经验的基础上，对该结构作了改进：缩小了球顶的直径，适应现有内燃式热风炉改造应用；改进了环形燃烧器煤气和助燃空气的供给方式，取消调节
9、装置，改为微机控制的涡流供给，煤气和助燃空气混合很好，燃烧完全；热风炉火墙和燃烧器砖型简化；新设计格孔直径 30mm 的六边形格子砖(带有 19 孔)，加热面达到 48.0m2/m3(圆孔)和 48.7 m2/m3(锥孔) ，这样蓄热室内的热交换系数提高 1.5 倍，在热风炉的功率保持不变的情况下蓄热室高度可降低 40%50%；整个热风炉的投资可节约 50%左右。2.2 卡鲁金顶燃式硅砖热风炉在砌筑方面的主要特点：（1）卡鲁金(KALUGIN)顶燃式硅砖热风炉整体上可分为蓄热室、拱顶和预燃室三大部分。青钢500m3高炉采用的卡鲁金(KALUGIN)顶燃式硅砖热风炉标高18.19m以下为蓄热室部
10、分；标高 18.19m- 28.34m为拱顶部分；标高 28.34m- 33.70m为预燃室部分。每两结合部均预留足够的膨胀、滑移缝。在实际生产中，形同金属膨胀节一样，各部可独立自由胀缩、滑移。而对另外部分，砌体不产生影响。拱顶和预燃室载荷均通过炉壳直接作用于炉底基础上。（2）蓄热室部分根据温度要求不同采用自下向上 RN-42,HRN-42,YHRS三种不同材质的19孔格子砖。在结合界面采用逐渐过渡、花砌的办法，以消除两种不同材质耐火砖因性能差异而出现的问题。（3）卡鲁金(KALUGIN)顶燃式硅砖热风炉核心部分-预燃室（属专利产品） ，在设计上较为独特。预燃室分为煤气和助燃空气两大室。每个室
11、均有两排多个通气孔道。除助燃空气有一排孔道沿垂直方向进入燃烧室外，其它孔道均按一定角度沿燃烧室近切线方向进入。在燃烧室内气流形成螺旋状以达到煤气和助燃空气充分混合和完全燃烧的目的。在全高炉煤气作为燃料的情况下设计热风温度可达1250。在材质上采用ML-72(莫来石堇青石)、HRN-48（低蠕变粘土砖） 。并且，在砌筑上根据不同部位、不同用途采用混砌的形式。3.卡鲁金顶燃式硅砖热风炉烘炉及其改进3.1.热风炉烘炉准备工作青钢两座 500 m3 高炉采用的俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉均采用天津热能设备厂专用内燃式烘炉器进行烘烤。烘炉器安装在热风炉顶部燃烧器的下部点火孔上。该设备用柴油做燃料，产生的热气
12、体，经配风系统调节送风温度。送风系统出口风速达到 80m/s，产生很大的动能，搅动燃烧产物循环使炉内温度均匀，提高了烘烤质量。烘炉以前需做好如下准备工作：(1)热风炉的修建和检修工作全部完成，并达到质量要求。(2)热风炉系统各阀门必须进行全部联合，联锁试车，各机电设备运转正常。(3)热风炉冷却水通水正常。(4)各仪表必须正常运转，保证准确可靠，特别是炉顶温度，废气温度，煤气压力表必须保证好用。(5)各热风炉试漏合格，漏处处理完毕。(6)烟囱烘好，具有抽力。(7)如热风炉烘炉期间，高炉内常有人施工，热风炉与高炉必须做彻底的隔断。 （8）一切烘炉设施全部安装完毕。提供三相380V动力电源，24小时
13、不间断，供 3台18.5kw/台助燃风机和油泵及现场照明使用。（9）准备好可装约10t柴油的油罐。 （10）提供不间断压缩空气气源，压力0.6MPa。 （11）烘炉报表台帐等数据记录及材料器具准备完毕。3.2烘炉曲线的制订青钢5号、6号高炉热风炉在结构上炉顶和上部高温区采用了硅砖砌筑。在烘炉过程中试验了两种烘炉曲线。烘炉曲线是俄方提供，计划30天，如图2中所示。烘炉时严格按烘炉曲线升温温度误差2。实际烘炉时间5号高炉热风炉为30天，6号高炉热风炉为23天。这两座高炉热风炉计划和实际烘炉曲线如图2所示。图3为 霍戈文(Hoogovens)供鞍钢新1号高炉(3200m3) 硅砖热风炉为期20天的烘
14、炉曲线。 硅砖热风炉的烘炉曲线是最复杂的一种。这些不同升温阶段的作用如下：(1)在300以前13天，目的是排除砌体中的机械附着水分，同时也兼顾了-鳞石英向- 鳞石英，继而向-鳞石英的转化。(2)在300-600区间的6天，有利于继续排除砌体深度上的水分。此外，在这个温度附近在砖中可能存在-方石英向 - 方石英的转化，它伴随着产生较大的体积膨胀，缓慢升温时间长可以减少砌体厚度方向上的温度差，避免砌体损坏。(3)在600-800区间的3-4天，可以适应砖中可能残存的-石英向- 石英的转化。同时，可使距离高温面较远的砖中的结晶水的析出，以及SiO2完成晶形转化。拱顶温度, -改进前青钢 5 号高炉(
15、500m3)；- 改进后青钢 6 号高炉(500m3)1400 25/h （23 天） （30 天） 1200 凉炉曲线 25/h 8 /h 1000 再次烘炉曲线 6/h 转高炉煤气 7/h800 12.5/h 7/h 4/h 900-1000600 7/h 2/h 初始烘炉曲线400 3/h 3/h 0.5/h 1.5/h 4/h200 2/h 2/h 1/h 00 100 200 300 400 500 600 700 800 时间,小时0 5 10 15 20 25 30 天图 2 改进前后卡鲁金(KALUGIN)顶燃式硅砖热风炉烘炉曲线拱顶温度, 14001200 5/h 12001
16、000 3/h 900800 2/h 600 2.5/h 580 620400 1/h 330200 2/h 27000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 时间,天图 3 霍戈文(Hoogovens)供鞍钢新 1 号高炉(3200m3) 硅砖热风炉烘炉曲线值得一提的是，烘炉后转换工作要快，准备好封堵点火孔用的陶瓷纤维卷，堵孔专用砖和泥浆。最大限度地减少冷空气进入炉子里。用高炉煤气点炉不要拖时间太长，炉顶温度最好不要低于800。4结 论 41 卡鲁金(KALUGIN)顶燃式硅砖热风炉设计独特、结构合理、燃烧完全、高温长寿。在全高炉煤气作为燃料的情况下设计热风温度可达1250。具有很强
17、的技术竞争力。42 青钢5号、6号高炉热风炉硅砖热风炉的烘炉采用30天或23天都是成功的。43 应注意的是：若有足够的烘炉时间可采用30天烘炉期为好，如5号高炉热风炉烘炉时间较长。适当在300和600设置为期3-4天的保温段更佳。若投产工期紧迫，实际上烘炉期可缩短时间为18-23天。参考文献1. 刘全兴,鞍钢 10 号高炉硅砖热风炉烘炉实践,炼铁,1996(2):46-47致 谢：感谢李生、赵明良等同志在5号、6号高炉硅砖热风炉烘炉过程中所做的工作。联系人；刘全兴 高级工程师（ 266043 ）电话：0532-4816761-3009 13963915980地址；青岛市李沧区遵义路 5 号 E-mail:
