硅砖热风炉烘炉.热风炉烘炉操作技术

硅砖热风炉烘炉.热风炉烘炉操作技术第一页，共46页。

硅砖热风炉烘炉操作技术

第二页，共46页。1.硅砖在高炉热风炉上应用

1.1提高风温的意义

1.2顶燃式热风炉结构特点

1.3硅砖在顶燃式热风炉应用

1.4热风炉主要技术特征2.硅砖热风炉的烘炉

2.1烘炉的基本条件

2.2硅砖热风炉烘炉曲线

2.3常见故障及处理

3.热风炉的操作

4.问题第三页，共46页。

1.1提高风温的意义高炉炼铁使用高风温是当今世界高炉炼铁技术发展的方向。据统计，热风温度每提高100℃可降低焦比4%～7%，同时可增产3%～5%，还可允许增加喷吹煤粉40kg/t铁或增加喷吹重油25kg/t铁，相应地进一步降低焦比。随着氧煤强化炼铁新工艺的推广应用，高炉对高风温的需求更加迫切，因此，热风炉在高炉生产中的地位越来越重要。热风炉是炼铁生产过程中的重要设备之一，它供给高炉热风的热量约占炼铁生产耗热的四分之一，它消耗的高炉煤气约占高炉产生的煤气的40%，因此提高热风炉的热效率对降低能耗具有很大现实意义。合理组织热风炉的热交换过程和余热回收利用，充分挖掘潜力，提高经济效益。热风炉的投资约占整个高炉基建投资费用的一半，减少热风炉的体积和重量，节约材料，降低造价；延长热风炉使用寿命，提高蓄热能力，减少维修工作量和修理时间，对增加产量、降低成本都具有十分重要的意义。

第四页，共46页。

1.缩小了球顶的直径，适应现有内燃式热风炉应用。

2.改进了环形燃烧器煤气和助燃空气的供给方式，取消调节装置，改为微机控制的涡流供给，由于煤气的助燃空气混合很好，燃烧完全，烟气中CO含量仅0.0016%(20mg/m3)，低于德国环保标准要求的数倍。

3.热风炉火墙和燃烧器砖型简化。

4.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48.7m2/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。第五页，共46页。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1.0~1.5m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1150~1220℃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。第六页，共46页。近10年来，顶燃式热风炉在我国的广泛应用突飞猛进，一方面，在总结过去经验的基础上，自主研制开发出了多种多样的结构形式，大胆应用；另一方面，引进国外先进技术，都取得了可喜的结果。顶燃式热风炉具有诸多优点被人认同。

80年代初，我国首钢新2#高炉（1327m3）四座顶燃式热风炉的工业应用，在国内引起不小的震动。邯钢、石家庄高炉十几座顶燃式热风炉，湖南冷水江三号高炉有一座新型顶燃式热风炉。个别小厂也有采用顶燃式热风炉。后来的球式热风炉把顶燃式推进了一大步，国内一些钢铁厂看准了它的潜质，纷纷采用并自主研究开发。目前球式热风炉已成功地应用在1327m3级的高炉上。现在，多种多样的顶燃式热风炉在我国得到了广泛采用。第七页，共46页。这种结构的热风炉已在俄罗斯和乌克兰的冶金工厂的1386~3200m3的高炉上建造使用。俄罗斯卡鲁金（Kalugin）顶燃式热风炉在我国迅速得以应用。例如，莱钢750m3、1880m3，济钢三座1750m3，淮钢两座450m3，青钢两座500m3、国丰两座1800m3，首秦1160m3，2200m3、天钢3200m3，湘钢2200m3，安钢2800m3，唐钢3200m3，新余1350m3和重钢1350m3高炉热风炉都采用此结构形式的热风炉。鞍钢2580m3和首钢曹妃甸5500m3高炉热风炉均采用俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉。第八页，共46页。球式热风炉的应用球式热风炉也可划为顶燃式热风炉的一种，球式热风炉的体积小，结构简单，材料用量大大少于内燃式热风炉，从而大大节省了投资。在河北新丰、广西柳钢、江苏兴澄和四川威远等许许多多中小高炉得到很好地应用。目前球炉已成功地应用在1327m3级的高炉上。其他顶燃式热风炉的自主研发崛起

在国内，安耐克实业、武汉宏图，赛能杰合达、承德鸿博，豫兴公司、中冶全泰，新兴铸管等也开发出了具有自主知识产权的旋流、逆旋流顶燃式热风炉，得到了很好地应用。第九页，共46页。第十页，共46页。顶燃式热风炉立面图第十一页，共46页。（1）卡鲁金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高炉采用的卡鲁金顶燃式硅砖热风炉标高18.19m以下为蓄热室部分；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。第十二页，共46页。

2.1热风炉的烘炉的意义和目的

2.2烘炉的基本条件

2.4硅砖热风炉烘炉曲线

2.4硅砖热风炉烘炉曲线

2.3检查确认的几项主要工作2.4硅砖热风炉烘炉曲线

2.5烘炉常见故障及处理

第十三页，共46页。2.1.1热风炉烘炉的意义：热风炉烘炉是高炉开炉准备的重点工作之一。烘炉工作顺利与否，即关系到整个工程项目顺利实现，也关系到热风炉的使用寿命。热风炉烘炉是一项技术性比较强的工作，操作人员必须严格按照操作规程进行操作，确保烘炉工作的顺利进行并为高炉烘炉创造条件。2.1.2热风炉烘炉的目的：

2.1.2.1.缓慢地除去热风炉耐火砌体中的水分，避免水分急剧大量蒸发时产生爆裂而损坏砌体；

2.1.2.2.使耐火砌体均匀、缓慢而又充分地膨胀，避免砌体因热应力集中或晶体转变而造成损坏，以提高其使用寿命；

2.1.2.3.使热风炉内逐渐积累热量，保证高炉烘炉和开炉所需要的风温。第十四页，共46页。2.3.1三座热风炉及热风管道施工完毕，达到质量要求标准；2.3.2热风炉系统(包括本体、热风管道)的冷态强度试验及严密性试验完毕，达到设计要求。2.3.3热风炉煤气管道严密性试验合格，煤气引到热风炉，水封注满水，达到设计要求具备烧炉条件；2.3.4冷却系统软水闭路循环投入正常使用，监测装置调试完毕，工作可靠，达到设计要求；2.3.5两台助燃风机及燃烧炉小助燃风机试车结束，达到设计要求；2.3.6各计器仪表和指示信号运行正常，特别是拱顶温度、点火孔温度、煤气压力、煤气及助燃空气流量保证准确可靠；2.3.7热风炉系统各阀门动作灵活可靠、极限正确，单机试车达到标准，微机控制及液压系统必须联动、联锁试车完毕，达到设计要求标准，具备正常生产条件；第十五页，共46页。2.3.8双预热装置施工结束，冷态气密性试验、试漏合格并把煤气引到燃烧炉(如果施工未完毕，旁通管施工必需完成，堵盲板将双预热器彻底隔断，助燃空气、高炉煤气可以不经预热装置进入热风炉)；

2.3.9在高炉风口弯头处堵胶板，将热风系统与高炉彻底隔断；

2.3.10通讯和照明设施完备；

2.3.11热风炉系统所有人孔封闭(点火人孔、煤燃阀前人孔除外，拱顶排汽人孔打开并安装上胀标尺)。封人孔前热风炉、管道，特别是空气、煤气管道内杂物必须确认清扫干净，检查确定各蝶阀位置及设档。

2.3.12热风炉周围及各层平台施工剩余材料、垃圾清理完毕；

2.3.13操作人员培训并考试合格后上岗并模拟生产操作4个班；

2.3.14一切烘炉设施全部安装完毕。提供三相380V动力电源，24小时不间断，供3台18.5kw/台助燃风机和油泵及现场照明使用。准备好可装约10t柴油的油罐或焦炉煤气。准备好烘炉用的点火用煤气和各种工具、材料及岗位操作记录和图表等；

2.3.15提供不间断压缩空气气源，压力≥0.6MPa。压缩空气管道接到热风炉，接头及控制阀门安装好；

2.3.16编制好烘炉规程，并组织有关人员学习。第十六页，共46页。鞍钢六高炉硅砖热风炉是我国第一座硅砖热风炉，当时采取的烘炉方式是成功的。后来国内陆续采用的硅砖热风炉的烘炉都取得了成功，探索出非常宝贵的操作和维护经验。由天津长冶热能设备有限公司研制开发成功的内燃式烘炉器是近10年来广泛采用的一种烘炉专用设备。用于高炉、热风炉、加热炉和其它工业炉窑的烘烤。该烘炉器使用油或燃气，烘炉时火焰不直接接触耐火砌体。经炉胆配风，调节温度后喷入炉窑，确保烘炉曲线的完整性。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。通过与启动高炉鼓风机烘炉比较该方法是既节约大量电费又获得高质量的好方法，近十年来，采用该方法为国内外各大钢铁公司烘烤（128m3-2500m3）高炉及热风炉已达百余座。采用烘炉器烘炉已经取得了较好的经济效益和社会效益。目前，各种不同类型的炉子，各种不同种类的耐火材料，各种不同类型的燃烧介质都能够很好地解决烘炉问题。第十七页，共46页。2.1升温速度必须和砖体的膨胀率相适应，膨胀率大时(如硅砖)升温速度需缓慢，使其线膨胀稳定在一个适当的范围；2.2在300℃前是水分大量蒸发和膨胀率较大阶段，升温需谨慎并在50-300℃以1℃/h保持300小时的匀速升温，在600℃前再以2℃/h保持匀速升温，并避免火焰直接与砖体接触；2.3按烘炉曲线升温，温度偏差尽量控制在±2℃范围内；2.4要时刻注意废气温度的控制。第十八页，共46页。硅砖应用到高炉热风炉是重大的技术贡献。实践证明，硅砖是长寿热风炉理想的高温材料之一。因为它在典型的热风炉烟气杂质的影响下形成玻璃质。硅砖受欢迎还在于它比其它合适的高温耐火材料的价格低。但是，硅砖具有低温不稳定性，给烘炉工作带来一定的难度。第十九页，共46页。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γ-鳞石英向β-鳞石英，继而向α-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β-方石英向α-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β-石英向α-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。第二十页，共46页。膨胀率/%0.0070.006

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

001002003004005006007008009001000

温度/℃第二十一页，共46页。青钢5号、6号高炉(500m3)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。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。高炉热风炉实际烘炉曲线如图所示。霍戈文(Hoogovens)供鞍钢新1号高炉(3200m3)硅砖热风炉为期20天的烘炉曲线及沙钢(2500m3)硅砖热风炉为期20天的烘炉曲线。第二十二页，共46页。拱顶温度,℃

140012006℃/h,1000℃,转高炉煤气10004℃/h,800℃8002℃/h,600℃600

4001℃/h,300℃200

00369121518212427时间,天第二十三页，共46页。拱顶温度,℃

140012005℃/h1200℃10003℃/h900℃8002℃/h620℃6002.5℃/h580℃4001℃/h330℃2002℃/h270℃0024681012141618时间,天第二十四页，共46页。拱顶温度,℃

14001200

1000

8002℃/h600

400

200

0024681012141618时间,天第二十五页，共46页。拱顶温度,℃

140012005℃/h1200℃10003℃/h900℃8002℃/h620℃6002.5℃/h580℃4001℃/h330℃2002℃/h270℃0024681012141618时间,天第二十六页，共46页。2.5.1工艺流程热风炉的烘炉拟采用焦炉煤气作为燃料，其工艺流程如图：助燃空气助燃风机热交换器空气调节阀空气切断阀热风炉烟道阀烟囱焦炉煤气煤Ⅱ阀煤气调节阀煤Ⅰ阀热风炉烟道阀烟囱第二十七页，共46页。烘炉要求：管网煤气压力大于8000Pa，煤气量要滿足两座热风炉同时烘炉的需要，另一座热风炉可把烘炉时间错开。第二十八页，共46页。项目完成单位检查确认单位1热风炉、热风管道工程指挥部安环科燃气车间设备科强度和严密性试验2双预热管道强度及工程指挥部安环科燃气车间设备科及严密性试验合格3高炉风口弯头处堵胶板工程指挥部安环科燃气车间高炉车间4热风炉联动连锁、工程指挥部安环科设备科机动车间微机操作试车合格燃气车间计控室5助燃风机试车合格工程指挥部安环科设备科燃气车间6软水冷却系统试运转工程指挥部安环科机动车间、燃气车间热风炉冷却系统通水合格设备科7现场照明及通讯完善工程指挥部安环科设备科计控室现场清理整顿达标，燃气车间安全标志齐全明显，走梯完整。8烘炉用工具准备燃气车间、机动车间、设备科、安环科第二十九页，共46页。2.8.1参加烘炉人员必须经培训合格后方可上岗操作；2.8.2烘炉要注意人身安全，特别是要严防煤气中毒、高空坠落和物体打击事故的发生；2.8.3烘炉的最高拱顶温度不得超过1000℃，最高废气温度不得超过300℃；2.8.4高炉煤气点火时要侧身操作，煤气阀和煤气调节阀要手动操作。高炉煤气未点燃时，应迅速关闭煤气阀，待自然抽风10分钟后重新点火；2.8.5在煤气区域工作要站在上风侧，防止煤气中毒；2.8.6全过程各阶段的操作，必须服从统一指挥，未经指挥同意，任何人不得乱动设备和私自动火。第三十页，共46页。2.9.1在烘炉过程中，自动灭火出现熄火现象，立即关闭煤气，抽10分钟后重新点火；处理方法：①重新点火；②如点不着要查找原因，分别给予处理：若烟道温度低，无抽力：一般发生在烘炉初期，可启动助燃风机，吹3～5分钟，使烟道中的气体流动起来；也可在烘炉以前烘一下烟囱；若是烘炉后期灭火，主要是烟囱高度不够，抽力不足或是两座高炉共用一座烟囱，互相影响所致，可采用强迫燃烧烘炉，若炉顶温度上得太快，可用间歇烧炉的方式烘炉。温度应大体上被控制在烘炉曲线要求的范围内。同时，设置长明火。第三十一页，共46页。2.9.2设备出现问题及时汇报，如果是重大问题，要暂时停止烘炉，焖炉保温，待问题处理好后再按进度进行烘炉；2.9.3在烘炉过程中，突然出现煤气中断或助燃风机停转处理方法：①立即将热风炉的各阀门关闭，只开废风阀保温；②故障排除后再恢复烧炉。2.9.4烘炉中热风阀断水，拱顶温度在300℃以下时，关小各进水阀，烘炉可照常进行；拱顶温度高于300℃时，先关小各进水阀，立即停止燃烧，并打开倒流阀、放散阀和热风阀，视情况采用外部冷却。第三十二页，共46页。处理方法：①立即控制升温速度，可采用减少煤气量，增加空气量来达到；②采用各种措施后较长时间，炉顶温度仍高于规定，不要强制压回，可在原地等待进度。③废气的控制：箅下通风冷却或倒送风，倒流阀放散。第三十三页，共46页。在烘炉过程中，炉顶温度升温过慢，怎样调节也达不到规定进度处理方法：①停止一味地强烧；②找上不去的原因，观察煤气量使用情况，检测设备是否准确；③待原因查清后，再按烘炉曲线升温。第三十四页，共46页。热风炉保温，重点是硅砖热风炉的保温，是在高炉停炉或热风炉需要检修时。如何保持硅砖砌体温度不低于600℃，而废气温度又不高于400℃。根据停炉时间的长短与检修的部位和设备，可采用不同的保温方法。鞍钢首先采用的这种燃烧加保持炉顶温度、送风冷却、控制废气温度的作法称之为“燃烧加热、送风冷却”保温法。这种保温方法是硅砖热风炉保温的一项有效措施。不管高炉停炉时间多长，这种方法都是适用的。鞍钢10号高炉（1994年）新旧高炉转换，停炉期间，对硅砖热风炉采用“燃烧加热/送风冷却”方法,保温138天，效果非常好。宝钢1号高炉热风炉也成功地进行了硅砖热风炉的长周期保温。第三十五页，共46页。硅砖热风炉的凉炉：硅砖具有良好的高温性能和低温(600℃以下)的不稳定性。过去，硅砖热风炉一旦投入生产，就不能再降温到600℃以下，否则会因突然收缩，造成硅砖砌体的溃破和倒塌。经国内外大量的试验研究，硅砖热风炉的凉炉，大体上有两种方法。(1)自然缓慢凉炉(2)快速凉炉硅砖热风炉用自然缓冷凉炉是成功的，但由于工期的关系，自然缓冷来不及，还要做快速凉炉的尝试。鞍钢1985年在6号高炉硅砖热风炉上进行了快速凉炉的试验，用14天将炉子成功的凉下来。并成功地进行了几次反复再生产。硅砖凉炉还可烘炉再生产，它打破了“硅砖热风炉一命货”的论点，硅砖热风炉应用若干年后存在”膨胀减弱,性能衰减”的特性,反复使用是可行的，预示了“硅砖热风炉跨代使用”的可能性和必然性。