太钢4 350 m3高炉热风炉的设计

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1、摘要在新建的太钢4350m3高炉新日铁外燃式热风炉的设计中，围绕高风温长寿命采取了一系列措施：蓄热室燃烧室、混风室内墙体与拱顶的拱角相接处，采用迷宫式结构，防止独立砌体间窜风；在开孔部位采用组合砖，以提高这些关键部位的气密性和结构稳定性；蓄热室内采用带凹凸槽的小孔径七孔高效格砖，提高加热面积；采用分离型余热回收装置预热助燃空气和煤气等。 关键词高炉热风炉高风温长寿 1概述    太钢现在拥有4座高炉，1号高炉炉容324m3，2号高炉炉容296m3，3号高炉炉容1200m3，4号高炉炉容1650m3

2、。为了适应太钢不锈钢发展规划的需要，满足炼钢工序每年560万t铁的要求，太钢决定对3号高炉进行易地大修，将炉容扩大到4350m3，而后3号高炉原地大修，炉容扩大到1650m3，淘汰1、2号高炉，炼铁厂最终形成2座1650m3和1座4350m3高炉生产的局面。    太钢4350m3高炉设计年产生铁320万t，利用系数2．1，工艺技术装备水平达到国际先进，国内领先，高炉寿命15年(一代炉龄不中修)，热风炉寿命25年。    太钢4350m3高炉配置4座新日铁外燃式热风炉。采用定风量交错并联的送风制度，

3、设计最高风温为1310 ℃，最高拱顶温度为1450℃，高温区采用硅砖。设置烟气余热回收装置预热助燃空气及高炉煤气。热风炉系统自动控制包括燃烧控制、送风温度控制和换炉控制。热风炉设计参数见表1,主要技术性能见表2。2热风炉砌体结构设计  新日铁外燃式热风炉的特点：蓄热室上部有一段锥体，使蓄热室拱顶缩小到和燃烧室拱顶尺寸相同，从而提高了结构的稳定性，并使高温烟气在蓄热室中分布均匀；蓄热室和燃烧室等径半球拱顶之间的连接管上设置通用型伸缩管，用于吸收蓄热室和燃烧室的不均匀膨胀和连接管的轴向膨胀。为使热风和混

4、入的冷风混合均匀，在每个热风炉燃烧室热风出口处设有一个混风室，在混风室与燃烧室之问的连接管上亦设有通用型伸缩管，以吸收两者的不均匀膨胀和连接管的轴向膨胀。热风炉结构构如图1所示。2．1热风炉温度分布的计算  采用稳态及非稳态热工计算程序，进行详细、全面的比较计算，得出热风炉蓄热室温度分布曲线(如图2所示)。  此温度分布曲线反映的是在气流分布均匀的情况下，格子砖高度方向的温度变化，是砌体结构设计及选用耐材的重要依据之一。2．2热风炉本体结构  (1)热风炉拱顶及连接管。热风炉蓄热室和燃烧室的拱顶由两

5、个内半径3790mm的半球顶和两段圆筒组成，并由内径4600mm的连接管连通。  砖衬采用4层不同材质的砖砌筑，由内向外分别为硅砖、硅质隔热砖、高铝质隔热砖和粘土质隔热砖，砖层总厚度为844mm，钢壳内表面喷涂一层耐酸喷涂料，砖与喷涂层间充填陶瓷纤维，以吸收拱顶砌体的热膨胀。  连接管与两球顶接口处采用组合砖砌筑，其余部分的上部内层砖衬采用带凹凸槽的异型砖砌筑，增加了拱顶结构的稳定性，有效地防止了掉砖现象。    拱顶所有的砖衬由设置在炉壳上的3层砖托支撑，与大墙砌体脱开，荷重由炉壳承受，成为一独立

6、的稳定结构。    (2)热风炉砌体。热风炉砌体分为蓄热室、燃烧室、混风室三部分，均采用了保温性能好、寿命长的砌体结构。为了有效地吸收高温部位硅质耐火砖和硅质隔热砖的热膨胀，硅质砖和隔热砖之问填充了高温下易挥发的填充物，并且在硅质砖层内部也设置了膨胀缝，有效地解决了硅质砖膨胀量大的问题。蓄热室、燃烧室、混风室墙体与拱顶的拱角部位相接处，采用迷宫式结构，防止了独立砌体问窜风。    ①蓄热室砌体。蓄热室锥体部及其上部圆筒大墙由内向外分别采用硅砖和高铝质隔热砖砌筑，砖衬与耐酸喷涂料之间充填隔热纤维板，硅

7、砖和隔热砖之间填充高温下易挥发的填充物，以吸收锥段砌体的热膨胀。整个砖衬由设置在炉壳上的砖托支撑，与拱顶及蓄热室直筒部砌体完全脱开。    蓄热室直筒部砖衬分为上、中、下三部分，上部属于高温区，由内向外分别采用硅砖、硅质隔热砖、高铝质隔热砖和粘土质隔热砖，砖衬总厚度为630mm；中部中温区分别采用高铝砖和高铝质(或粘土质)隔热砖，砖层总厚度为620mm；下部低温区分别采用粘土砖和粘土质隔热砖，砖衬总厚度为580mm。炉壳内中、上部喷涂粘土质喷涂料，下部喷涂普铝纤维。    ②燃烧室砌体。燃烧室大墙上

8、、中部区域由内向外分别采用硅砖、硅质隔热砖、高铝质隔热砖和粘土质隔热砖砌筑，砖衬总厚度为：上段692mm，中段742mm；热风出口段由内到外分别采用2层高铝砖和3层隔热砖砌筑，砖衬总厚度为896mm；陶瓷燃烧器大墙内外层分别采用高铝砖和粘土砖砌筑，砖衬总厚度为896mm。炉壳内表面喷涂粘土质喷涂料。    ③混风室砌体。混风室由上、下各自独立的拱顶及大墙组成，拱顶及大墙由内向外分别采用高铝砖、高铝质隔热砖和粘土质隔热砖砌筑，上、下部砖衬总厚度分别为470mm和480m