GB∕T 30163-2023 高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范（正式版）

高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范Specificationsoftopcombustionstovewithhighblasttemperatureforblastfurnace2023-11-27发布2024-06-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T30163—2013《高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范》,与GB/T30163—2013相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了术语和定义(见第3章，2013年版的第3章);b)增加了顶燃式热风炉流程图(见图1和图2);c)更改了顶燃式热风炉基本要求(见5.1,2013年版的5.1);d)更改了高炉煤气热值(见表2,2013年版的表2);e)增加了顶燃式热风炉燃烧器用耐火砖要求(见5.4);f)更改了顶燃式热风炉蓄热体材料和炉壳材料及材料焊接处要求(见5.5,2013年版的5.5);g)增加了顶燃式热风炉烟气余热用于煤粉预热要求(见5.6);h)更改了炉算子支撑系统要求(见5.7.2,2013年版的5.7.2);i)增加了顶燃式热风炉烟气中污染物如氮氧化物、二氧化硫排放要求，热风炉拱顶、热风出口处等高温区炉壳表面温度检测要求(见5.8);j)更改了不同部位炉壳温度要求(见表9,2013年版的表9);k)删除了本体热效率计算(见2013年版的6.4);1)更改了顶燃式热风炉操作制度及要求(见表10,2013年版的表10);m)增加了顶燃式热风炉节能评价要求(见8.1和8.2)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。本文件起草单位：首钢集团有限公司、郑州豫兴热风炉科技有限公司、山东慧敏科技开发有限公司、冶金工业信息标准研究院、中冶南方工程技术有限公司、江阴兴澄特种钢铁有限公司、建龙阿城钢铁有限公司、石横特钢集团有限公司、郑州安耐克实业有限公司、河北省环境科学学会、中国冶金科工股份有本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：——2013年首次发布为GB/T30163—2013;——本次为第二次修订。1高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范1范围本文件规定了高炉用高风温顶燃式热风炉的原理与流程、技术要求、试验、操作制度和节能评价。本文件适用于钢铁企业炼铁高炉新建、扩建或改造的高炉用高风温顶燃式热风炉(简称顶燃式热风炉)的设计、安装和调试等。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T699优质碳素结构钢GB/T700碳素结构钢GB/T713锅炉和压力容器用钢板GB/T1047管道元件公称尺寸的定义和选用GB/T1591低合金高强度结构钢GB/T3077合金结构钢GB/T26480阀门的检验和试验GB/T32287高炉热风炉热平衡测定与计算方法GB50427高炉炼铁工程设计规范YB/T4232球式热风炉用耐火球YB/T4436顶燃式热风炉烘炉技术规程YB/T4638顶燃式热风炉用耐火材料技术规范YB/T4639热风炉用红柱石砖YB/T5012高炉及热风炉用耐火砖形状尺寸3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。顶燃式热风炉topcombustionhotblaststove一种燃烧器位于炉体顶部且位于蓄热室上部的热风炉。本体热效率hotstovethermalefficiency热风出口处热风获得的有效热占供给热风炉本体热量百分比。注：单位以%计。单位体积蓄热面积unitvolumeregenerativearea蓄热体换热面积与体积之比。注：单位为平方米每立方米(m²/m³)。2送入高炉的热风的温度。拱顶操作温度domeoperatingtemperature热风炉拱顶的最高控制温度。注：单位为摄氏度(℃)。不低于1200℃的热风温度。掺混的高热值燃料体积占所有燃料体积的百分比。注：单位以%计。在蓄热体表面，涂覆一层发射率高于基体发射率的材料。4原理与流程在燃烧期利用拱顶燃烧器将燃料与助燃空气一同进入热风炉燃烧室产生高温烟气，高温烟气热量传递给炉内的蓄热体，经蓄热体换热后变为低温烟气。在送风期再通过炉内蓄热体将冷风加热至高燃烧期流程示意图见图1,送风期流程示意图见图2。燃料换热器换热器图1燃烧期流程示意图图2送风期流程示意图5技术要求5.1.1一座高炉宜配备3座～4座顶燃式热风炉。35.1.2顶燃式热风炉本体包括预混室、燃烧室、蓄热室，顶燃式热风炉承压炉壳上装备有各种孔口：冷风入口、热风出口、煤气入口、助燃空气入口、烟气出口、检修人孔以及各种检测孔。蓄热室格子砖由炉算子支撑系统支撑。5.1.3顶燃式热风炉系统包括热风炉本体、热风管路、燃料系统管路、助燃空气管路、冷风管路、烟气管助燃风机和电气仪表自动化控制以及检修设施等附属设备。5.1.4顶燃式热风炉设计应符合GB50427要求，主要技术参数见附录A,其整体寿命至少满足两代高炉炉龄的使用寿命。5.1.5对于排烟温度大于200℃的顶燃式热风炉应设置余热回收装置，将烟气余热预热助燃空气和燃料。针对不同高炉容积情况，配备顶燃式热风炉基本要求应符合表1的规定。表1高炉配备顶燃式热风炉基本要求高炉容积/m³2000～<30003000～<40004000～<50005000～6000顶燃式热风炉数量/座3344布置方式一列式一列式一列式一列式或矩形一列式或矩形设计风温/℃必备节能措施余热回收装置本体热效率/%系统热效率/%注：系统热效率是供给高炉的热风的有效热占供给热风炉系统热量百分比，单位以%计。5.1.6宜在蓄热体表面和拱顶涂覆高辐射覆层、高温区炉壳内表面喷刷耐酸涂料、采用自动燃烧控制、富氧燃烧和无波动换炉等节能技术。注：耐酸涂料是在热风炉壳内表面喷刷，为防止晶间应力腐蚀发生的材料。自动燃烧控制是利用机械、电气或计算机等组合的主动控制系统，实时优化煤气流量和空燃比，实现燃烧过程高效、节能和稳定的自动化控制。富氧燃烧是助燃空气的氧浓度大于常规空气的氧浓度的燃烧。顶燃式热风炉用燃料为高炉煤气或混合煤气(混有焦炉煤气或转炉煤气),燃料适应要求应符合表表2顶燃式热风炉使用燃料适应要求燃料参数高炉煤气混合煤气干法除尘湿法除尘热值/(kJ/m³)2900～36502600～33503300～3500压力/kPa富化率/%—含尘量/(mg/m³)含水量/(g/m³)45.3助燃空气和煤气预热对于使用全高炉煤气的顶燃式热风炉，助燃空气和高炉煤气应预热。在特大型高炉上，可采用两级助燃空气预热，即一级预热采用换热器进行预热，二级预热采用空气预热炉进行高温预热，以便煤气换热器损坏时，系统仍然可以获得较高的热风温度。不同高炉容积下热风炉助燃空气和煤气预热应符合表3的规定。助燃空气预热装置的基本要求见表4。表3顶燃式热风炉使用助燃空气和煤气预热要求表4顶燃式热风炉助燃空气预热装置基本要求助燃空气预热温度/℃250～500预热装置/℃换热器换热器或前置预热炉前置预热炉燃烧器布置在顶燃式热风炉炉顶，可预混，也可非预混，应能在温度波动大，工作条件苛刻的条件下稳定工作。全高炉煤气高效燃烧器的性能要求见表5,燃烧器用耐火砖基本要求见YB/T4128,采用的红柱石砖应符合YB/T4639的规定。表5全高炉高效煤气燃烧器性能全高炉煤气高效燃烧器参数煤气流速/(m/s)助燃空气流速/(m/s)燃烧器喷口多孔(>10)空气过剩系数燃烧效率/%注：燃烧效率是燃料燃烧所放出的热量占燃料发热量的百分比，单位以%计。5.5.1热风炉蓄热体耐火材料应符合YB/T4638的规定，可采用格子砖或蓄热球。格子砖单位体积蓄热面积要求见表6,蓄热球要求应符合YB/T4232。单位鼓风蓄热体容重应满足设计要求。5表6格子砖单位体积蓄热面积要求单位体积蓄热面积/(m²/m³)5.5.2针对顶燃式热风炉各部位的工作温度、结构强度和化学侵蚀的特点，分别选用不同性能的耐火材料，其中格子砖各部位材料要求见表7。表7格子砖各部位材料格子砖部位工作温度/℃推荐材质高温区1200～1450硅质、高铝质、高辐射覆层材料中温区900～<1200高铝质低温区400～<900黏土质5.5.3用于制造炉体外壳及热风管道外壳的钢板应满足顶燃式热风炉长期的冷热工作强度要求，并符合GB/T713规定。当材料选用碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢或合金结构钢时，应分别符合GB/T700、GB/T1591、GB/T699或GB/T3077的要求，当材料为特殊复合钢板时，应按其特殊加工工艺要求制作，在使用期内材料焊接处不应有龟裂和开裂，热风管道管道元件应符合GB/T1047要求。5.6排烟温度设有余热回收装置的顶燃式热风炉排烟温度要求见表8,换热器后的烟气用于粉煤预热。表8排烟温度数值换热器后最高排烟温度/℃最低排烟温度/℃5.7顶燃式热风炉附属设备5.7.1煤气系统应安装煤气燃烧阀、切断阀和煤气调节阀，应配齐吹扫放散等安全操作手段；助燃空气系统应安装助燃空气燃烧阀和调节阀；热风系统应安装高温热风阀，宜采用软水循环冷却。5.7.2热风管道、高温助燃空气管道(配置有预热炉预热助燃空气的情况下，且未混风的助燃空气管道上)应设置波纹补偿器吸收热膨胀及方便阀门检修，在烟气管道、冷风、助燃空气、煤气管道上宜设置波纹补偿器。支撑格子砖的RQTSi4Mo耐热铸铁炉算子支撑系统，应能够保证在不大于450℃的温度下长期稳定工作；RtCr2耐热铸铁炉算子支撑系统，应能够保证在不大于400℃的温度下长期稳定工作。5.8检测及控制5.8.1顶燃式热风炉控制有全自动、半自动、手动及现场机旁操作等多种方式，宜采用计算机控制的自动换炉方式，以提高顶燃式热风炉工作效率。5.8.2检测参数包括煤气、助燃空气、冷风、热风和烟气的温度、压力和流量。顶燃式热风炉下部(或支烟道上，也可是主烟道上)宜设有烟气成分分析装置，可测量烟气的一氧化碳和氧气含量。烟气中的氮6氧化物、二氧化硫等应在顶燃式热风炉烟囱上设置专用的烟气分析装置以控制有害物质的排放。其中烟气的氮氧化物和二氧化硫的排放应满足钢铁行业超低排放要求，一氧化碳应低于0.02%(体积分数)、氧气应低于3%(体积分数);并根据监测的煤气热值及烟气中的残氧量对顶燃式热风炉的燃烧进行自动调节。5.8.3顶燃式热风炉拱顶、热风出口处等高温区域宜有在线检测炉壳表面温度的监测点。5.9炉壳温度顶燃式热风炉正常工作时，其炉壳温度应不高于120℃,不同部位炉壳温度要求应符合表9的规定。表9不同部位炉壳温度要求温度/℃燃烧器外壳蓄热室高温区外壳其余部位外壳顶燃式热风炉点火、烘炉、烧炉和使用应符合相关安全规范。5.11.1顶燃式热风炉耐火砖和蓄热体尺寸按YB/T5012规定进行检验。5.11.2耐火材料的检验应符合相关标准。5.11.3阀门的检验应符合GB/T26480的规定。5.11.4管道、波纹补偿器、液压站和润滑站等设备按相关标准的规定进行检验。5.11.5外购配套件按相关标准进行检验。6试验6.1严密性在投产前，顶燃式热风炉、热风管道及附属设备均应按有关施工及验收规范进行严密性测试及6.2点火燃烧6.2.1对于燃用高炉煤气或混合煤气的顶燃式热风炉，宜设置专门的点火燃烧器，并采用高热值煤气(如焦炉煤气或天然气)点火。6.2.2点火前，应对煤气管道通氮气放散进行引煤气操作，直至燃气符合燃气点火的安全规范，方可进行点火。6.3温度和压力指标6.3.1助燃空气、煤气、热风、冷风和烟气等应检测其工作状态下的温度和压力。6.3.2炉体表面温度测量可采用热电偶或红外测温仪等仪器进行检测试验，拱顶、助燃空气预热和热7风等温度采用在线温度仪表测量，测量精度应小于3%,测量要求和平均温度计算应符合相关技术标准。对压力检测时应采用在线压力计测量。7操作制度7.1烘炉应符合YB/T4436的规定，加热曲线应符合耐火材料的性能要求。炉座数和高炉使用风温制定，基本操作制度要求见表10。表10操作制度配备顶燃式热风炉数量/座344操作模式二烧一送二烧二送三烧一送单炉燃烧时间/min90～12080～110单炉送风时间/min45～6090～120单炉换炉时间/min注：单炉燃烧时间是单座热风炉周期时间内从开始燃烧到停止燃烧的时间，单位为分(min);单炉送风时间是单座热风炉周期时间内从开始送风到停止送风的时间，单位为分(min);单炉换炉时间是单座热风炉周期时间内从燃烧到送风或从送风到燃烧切换状态需要的时间，单位为分(min)。7.3顶燃式热风炉烧炉根据高炉用风温要求宜采用不同的操作制度，其中不同风温下顶燃式热风炉的拱顶操作温度应符合表11的规定。表11拱顶操作温度风温要求/℃拱顶操作温度/℃8节能评价8.1定期开展顶燃式热风炉节能监测或热平衡测量，其中节能监测可参见GB/T24564,热平衡测定与计算方法应符合GB/T32287的规定。8.2顶燃式热风炉应从风温，燃料消耗和热效率等方面综合评价其节能技术和节能效果，并提出改进措施。8