1、15:46:32热风炉系统介绍及节能思路热风炉系统介绍及节能思路15:46:32热风炉系统简介1热风炉系统简介热风炉是高炉送风系统中关键设备之一，用于将高炉鼓风机送来的低温风加热成1200或更高的热风，以满足高炉冶炼的高风温要求。热风炉顾名思义就是为工艺需要提供热气流的集燃烧与传热过程于一体的热工设备，一般有两个大的类型,即间歇式工作的蓄热式热风炉和连续换热式热风炉。在高温陶瓷换热装置尚不成熟的当今，间歇式工作的蓄热式热风炉仍然是热风炉的主流产品。热风炉在高炉系统中所处位置矿山矿山高高炉炉铸造生铁铸造生铁铸铁机铸铁机铁水铁水炼钢生铁炼钢生铁炉渣炉渣高炉煤气高炉煤气水泥厂水泥厂放散放散精矿精矿粉
2、矿粉矿块矿块矿球团矿球团矿烧结矿烧结矿焦化厂焦化厂焦炭焦炭制粉车间制粉车间煤粉煤粉熔剂熔剂鼓风机鼓风机热风热风轧钢厂轧钢厂热风炉在高炉系统中所处位置15:46:34热风炉热风炉热风炉外观轮廓15:46:34热风炉原理15:46:34u热风炉被广泛应用在工业生产的诸多领域，热风炉被广泛应用在工业生产的诸多领域，因工艺要求不同、燃料种类不同、热风介质不因工艺要求不同、燃料种类不同、热风介质不同而派生出不同用途与不同结构的热风炉。为同而派生出不同用途与不同结构的热风炉。为高炉冶炼提供高温热风的热风炉是其中一类。高炉冶炼提供高温热风的热风炉是其中一类。u本质上，蓄热式热风炉是一台大型的蓄热式本质上，蓄
3、热式热风炉是一台大型的蓄热式换热器。高温烟气通过时，蓄热体吸收高温烟换热器。高温烟气通过时，蓄热体吸收高温烟气热量并蓄存起来；冷风通过时，蓄热体将蓄气热量并蓄存起来；冷风通过时，蓄热体将蓄存的热量传递给冷风，将冷风加热到高炉所需存的热量传递给冷风，将冷风加热到高炉所需的风温。几台热风炉交替工作，以保证高炉得的风温。几台热风炉交替工作，以保证高炉得到连续的热风。到连续的热风。热风炉原理(以外燃式为例)15:46:34燃烧过程燃烧过程送风过程送风过程热风炉构成15:46:34u热风炉是一个为工艺过程提供热风的完成燃烧过程与传热风炉是一个为工艺过程提供热风的完成燃烧过程与传热过程的热工装置，其结构一
4、定应该包含为燃料在其中燃热过程的热工装置，其结构一定应该包含为燃料在其中燃烧的燃烧装置，和气流在其中进行热量交换的传热装置。烧的燃烧装置，和气流在其中进行热量交换的传热装置。u对于为高炉提供热风的蓄热式热风炉而言，就必须有实对于为高炉提供热风的蓄热式热风炉而言，就必须有实现燃烧过程的燃烧室与燃烧器，以及堆放能完成传热过程现燃烧过程的燃烧室与燃烧器，以及堆放能完成传热过程的蓄热体的蓄热室；为了组织气流和实现气流过程的切换，的蓄热体的蓄热室；为了组织气流和实现气流过程的切换，实现气流分配的冷风室和各种进出口与阀门也是必不可少实现气流分配的冷风室和各种进出口与阀门也是必不可少的。此外，由于高炉所需的
5、热风具有一定的压力，为此一的。此外，由于高炉所需的热风具有一定的压力，为此一个能够承受压力的金属外壳也是必不可少的。个能够承受压力的金属外壳也是必不可少的。u因此，热风炉就是一个在金属外壳内砌筑耐火材料的承因此，热风炉就是一个在金属外壳内砌筑耐火材料的承压容器。压容器。热风炉构成(以外燃式为例)15:46:34燃烧器燃烧器蓄热室蓄热室燃烧室燃烧室混风管道混风管道热风管道热风管道助燃风管道助燃风管道煤气管道煤气管道烟道烟道冷风管道冷风管道热风炉分类与结构15:46:35u高炉热风炉从结构可以分为外燃结构的热风炉高炉热风炉从结构可以分为外燃结构的热风炉和内燃结构的热风炉两个大类。和内燃结构的热风炉
6、两个大类。u外燃结构热风炉是燃烧室设置在蓄热室的外面，外燃结构热风炉是燃烧室设置在蓄热室的外面，而是内燃结构热风炉是燃烧室与蓄热室在一个结而是内燃结构热风炉是燃烧室与蓄热室在一个结构里面。在内燃结构的热风炉中因燃烧室与蓄热构里面。在内燃结构的热风炉中因燃烧室与蓄热室之间的相对位置不同而分成顶燃式室之间的相对位置不同而分成顶燃式(燃烧室放燃烧室放置在蓄热室上部置在蓄热室上部)热风炉和侧燃式热风炉和侧燃式(火井燃烧室与火井燃烧室与蓄热室并行放置蓄热室并行放置)热风炉。热风炉。u通常我们也将侧燃式热风炉称为一般意义上的通常我们也将侧燃式热风炉称为一般意义上的内燃式热风炉，因而在目前使用的热风炉中主要
7、内燃式热风炉，因而在目前使用的热风炉中主要是外燃式热风炉、内燃式热风炉和顶燃式热风炉。是外燃式热风炉、内燃式热风炉和顶燃式热风炉。热风炉分类与结构-内燃式15:46:35热风炉分类与结构-外燃式15:46:35热风炉分类与结构-顶燃式15:46:35 顶燃式热风炉1燃烧器；2热风出口；3烟气出口；4冷风入口a结构示意图；b平面布置图 ab各种结构的热风炉优缺点15:46:36结构类型优点缺点内燃式结构简单；建设费用较低；占地面积较小蓄热室烟气分布不均匀；燃烧室隔墙结构复杂，易损坏外燃式结构合理；各部位砖衬可以单独膨胀和收缩；有利于煤气燃烧；送风温度较高，可长时间保持1300结构复杂；材料用量大
8、；技术要求较高顶燃式耐火材料工作负荷均衡；结构对称，稳定性好；蓄热室内气流分布均匀，效率高。节省钢材和耐火材料，占地面积较小。操作不便：热风出口、煤气和助燃空气的入口、燃烧器集中于拱顶；高温区开孔多，是薄弱环节；燃烧器寿命短，不能满足高炉一代寿命的要求。热风炉工作制度15:46:36u热风炉为蓄热热风炉为蓄热-送风周期性工作，为保证高炉供风送风周期性工作，为保证高炉供风的连续性，通常设置若干座热风炉协同工作。的连续性，通常设置若干座热风炉协同工作。u通常一座高炉配置三座或四座热风炉。热风炉群通常一座高炉配置三座或四座热风炉。热风炉群采用两烧一送、一烧一送、交叉并联、半交叉并联采用两烧一送、一烧
9、一送、交叉并联、半交叉并联的工作制度，来保证热风供给的连续性。的工作制度，来保证热风供给的连续性。u热风炉工作状态通常按照以下顺序进行：热风炉工作状态通常按照以下顺序进行：燃烧休止送风休止热风炉系统(以外燃式为例)15:46:361焦炉煤气压力调节阀；焦炉煤气压力调节阀；2高炉煤气压力调节阀；高炉煤气压力调节阀；3空气流量调节阀；空气流量调节阀；4焦炉煤气流量调节焦炉煤气流量调节阀；阀；5高炉煤气流量调节阀；高炉煤气流量调节阀；6空气燃烧阀；空气燃烧阀；7焦炉煤气阀；焦炉煤气阀；8吹扫阀；吹扫阀；9高炉煤气阀；高炉煤气阀；10焦炉煤气放散阀；焦炉煤气放散阀；11高炉煤气放散阀；高炉煤气放散阀；
10、12焦炉煤气燃烧阀；焦炉煤气燃烧阀；13高炉煤气燃烧阀；高炉煤气燃烧阀；14热热风放散阀；风放散阀；15热风阀；热风阀；16点火装置；点火装置；17燃烧室；燃烧室；18混合室；混合室；19混风阀；混风阀；20混风流量混风流量调节阀；调节阀；21蓄热室；蓄热室；22充风阀；充风阀；23废风阀；废风阀；24冷风阀；冷风阀；25烟道阀；烟道阀；26冷风流量调节冷风流量调节阀阀15:46:36热风炉工艺节能2热风炉节能策略15:46:36热风炉是高炉供风系统的一个节热风炉是高炉供风系统的一个节点设备。热风炉的工艺节能，要从整点设备。热风炉的工艺节能，要从整个高炉系统着眼，从热风炉节点入手，个高炉系统着
11、眼，从热风炉节点入手，在保证高炉稳定、连续生产的前提下，在保证高炉稳定、连续生产的前提下，降低焦、煤、气、电的综合消耗及设降低焦、煤、气、电的综合消耗及设备的检修维护费用。备的检修维护费用。热风炉的节能不单是热风炉这一热风炉的节能不单是热风炉这一工艺节点的节能，而是全流程、多指工艺节点的节能，而是全流程、多指标的综合节能。标的综合节能。热风炉工艺节能核心-提高风温15:46:36u高风温是高炉最廉价高风温是高炉最廉价,利用率最高的能源。生产利用率最高的能源。生产实践表明，每提高实践表明，每提高100风温，可降低焦比风温，可降低焦比47%。u热风炉拱顶温度是横梁热风温度的一个重要指热风炉拱顶温度
12、是横梁热风温度的一个重要指标。据生产实践统计，大、中型高炉热风炉拱顶标。据生产实践统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高温度比平均风温高100200，小型高炉热风炉，小型高炉热风炉拱顶温度不平均风温高拱顶温度不平均风温高150300。而实际拱顶。而实际拱顶温度低于理论燃烧温温度低于理论燃烧温7090。u提高热风温度的措施有很多，总的可分三大类：提高热风温度的措施有很多，总的可分三大类：改善燃烧工艺，改良热工设备，优化工作制度。改善燃烧工艺，改良热工设备，优化工作制度。热风炉工艺节能-改善燃烧工艺15:46:371、优化空气过剩系数、优化空气过剩系数为保证煤气完全燃烧，一般空气供给量要在为
13、保证煤气完全燃烧，一般空气供给量要在理论需要量的基础上乘以过剩系数，形成空气过理论需要量的基础上乘以过剩系数，形成空气过剩的燃烧氛围。空气过剩系数过大或过小，均对剩的燃烧氛围。空气过剩系数过大或过小，均对燃烧有不利影响。过大会造成烟气量增大，降低燃烧有不利影响。过大会造成烟气量增大，降低燃烧温度，过小会造成煤气燃烧不完全，浪费燃燃烧温度，过小会造成煤气燃烧不完全，浪费燃料并污染环境。料并污染环境。空气过剩系数的优化，除需要有经验的操作空气过剩系数的优化，除需要有经验的操作人员凭经验摸索确定、优秀的设备和燃烧空间使人员凭经验摸索确定、优秀的设备和燃烧空间使空煤气充分混合燃烧外，更依赖于完善的仪表
14、检空煤气充分混合燃烧外，更依赖于完善的仪表检测与控制系统。此部分在燃烧控制优化中讲述。测与控制系统。此部分在燃烧控制优化中讲述。热风炉工艺节能-改善燃烧工艺15:46:372、提高空煤气预热温度、提高空煤气预热温度理论计算表明，对于高炉煤气，理论燃烧温理论计算表明，对于高炉煤气，理论燃烧温度提高量与空煤气预热温度有如下关系：度提高量与空煤气预热温度有如下关系：T理理=0.3*T空预空预+0.5*T煤预煤预根据上式，空气预热温度每提高根据上式，空气预热温度每提高100，理，理论燃烧温度可提高论燃烧温度可提高33，煤气预热温度每提高，煤气预热温度每提高100，理论燃烧温度可提高，理论燃烧温度可提高
15、50。提高空煤气预热温度方法：提高空煤气预热温度方法：1）高效废气余热回收；）高效废气余热回收；2）设置高效辅助燃烧炉）设置高效辅助燃烧炉热风炉工艺节能-改善燃烧工艺15:46:373、提高煤气热值、提高煤气热值煤气热值直接影响的煤气的理论煤气热值直接影响的煤气的理论燃烧温度。以高炉煤气为例，热值燃烧温度。以高炉煤气为例，热值720kcal/m3的高炉煤气理论燃烧温度的高炉煤气理论燃烧温度1200，如果掺混，如果掺混10%的焦炉煤气，的焦炉煤气，理论燃烧温度可提高到理论燃烧温度可提高到1400。因此提高热风炉燃气热值，可有因此提高热风炉燃气热值，可有效提高热风温度。效提高热风温度。热风炉工艺节
16、能-改善燃烧工艺15:46:374、提高废气温度、提高废气温度提高废气温度可增加热风炉中下部蓄热量，因提高废气温度可增加热风炉中下部蓄热量，因此通过增加单位时间燃烧煤气量来适当的提高废气温此通过增加单位时间燃烧煤气量来适当的提高废气温度，可以减少周期风温降落，是提高风温的一种措施。度，可以减少周期风温降落，是提高风温的一种措施。在废气温度为在废气温度为200400的范围之内，每提高的范围之内，每提高100废废气温度，约可提高风温气温度，约可提高风温40。但单纯采用这种措施会。但单纯采用这种措施会影响热风炉的热效率。如果与烟道废气余热回收余热影响热风炉的热效率。如果与烟道废气余热回收余热助燃空气
17、和煤气配合，则热风炉热效率不会降低，反助燃空气和煤气配合，则热风炉热效率不会降低，反而可以提高。而可以提高。适当的提高废气温度结合废气余热回收，将成适当的提高废气温度结合废气余热回收，将成为今后提高风温的重要措施之一。为今后提高风温的重要措施之一。15:46:375、降低煤气水含量、降低煤气水含量高炉煤气温度低，含有大量的饱和水和部分机高炉煤气温度低，含有大量的饱和水和部分机械水。饱和水含量越大，煤气的发热值越低下，在饱械水。饱和水含量越大，煤气的发热值越低下，在饱和水不超过和水不超过10%（80gm3）范围内，每增加）范围内，每增加1%（8gm3）煤气发热量降低）煤气发热量降低335 kJ/
18、m3，理论燃烧温度降，理论燃烧温度降低低85；机械水被带往热风炉，对煤气的影响除和；机械水被带往热风炉，对煤气的影响除和饱和水同样外，汽化需要吸收煤气燃烧产生的热量，饱和水同样外，汽化需要吸收煤气燃烧产生的热量，导致理论温度降低。导致理论温度降低。降低含水的方法：降低含水的方法：（1）在煤气上升或拐弯处设立脱水器，经常放水。）在煤气上升或拐弯处设立脱水器，经常放水。（2）煤气管道要有良好保温。）煤气管道要有良好保温。（3）减少高炉炉顶打水作业。）减少高炉炉顶打水作业。（4）控制入炉焦碳的水分含量。）控制入炉焦碳的水分含量。热风炉工艺节能-改善燃烧工艺15:46:376、富氧燃烧、富氧燃烧富氧燃
19、烧是一项经过理论和实践证明的、富氧燃烧是一项经过理论和实践证明的、可有效提高燃烧温度的技术。除此以外，富可有效提高燃烧温度的技术。除此以外，富氧燃烧还可以降低氧燃烧还可以降低Nox生成量、降低烟气可生成量、降低烟气可燃气体含量，是一项高效环保的燃烧技术。燃气体含量，是一项高效环保的燃烧技术。理论计算表明，将空气中氧含量由理论计算表明，将空气中氧含量由21%提高的提高的25%，高炉煤气的理论燃烧温度可提，高炉煤气的理论燃烧温度可提高高70左右，可以有效的提高热风温度。左右，可以有效的提高热风温度。热风炉工艺节能-改良热工设备15:46:371、高效热风炉燃烧器、高效热风炉燃烧器无相关合作企业及信
20、息，略去不谈。无相关合作企业及信息，略去不谈。2、高效格子砖、高效格子砖无相关合作企业及信息，略去不谈。无相关合作企业及信息，略去不谈。热风炉工艺节能-优化工作制度15:46:38一座高炉通常配置一座高炉通常配置3-4座热风炉，采用两烧一送、交叉座热风炉，采用两烧一送、交叉并联等工作制度为高炉提供连续的热风。并联等工作制度为高炉提供连续的热风。对于配置三座热风炉的高炉供风系统而言，目对于配置三座热风炉的高炉供风系统而言，目前通常采用的工作制度为两烧一送或一烧一送。事实前通常采用的工作制度为两烧一送或一烧一送。事实上，两烧一送并不是最优的工作制度，理论计算及实上，两烧一送并不是最优的工作制度，理
21、论计算及实践证明，在热风炉燃烧及换热能力足够的前提下，一践证明，在热风炉燃烧及换热能力足够的前提下，一烧两送或半交叉并联能够提供更高的热效率，更高的烧两送或半交叉并联能够提供更高的热效率，更高的热风温度。热风温度。热风炉工艺节能-优化工作制度15:46:38 对于配置四座热风炉的高炉供风系统而言，目前对于配置四座热风炉的高炉供风系统而言，目前通常采用的工作制度为交叉并联或两烧一送通常采用的工作制度为交叉并联或两烧一送(检修时检修时)。交叉并联又分热并联和冷并联两种。冷并联需要通过混交叉并联又分热并联和冷并联两种。冷并联需要通过混风阀通入冷风来调节热风温度，而热并联则不需要。风阀通入冷风来调节热
22、风温度，而热并联则不需要。在不改变热风炉送入总热值情况下，通过采用交在不改变热风炉送入总热值情况下，通过采用交叉冷并联和热并联送风方式，均可有效提高送入高炉的叉冷并联和热并联送风方式，均可有效提高送入高炉的热风温度，但热并联比冷并联送风温度更高。热风温度，但热并联比冷并联送风温度更高。热并联送风方式由于采用分别设置在先行和后行热并联送风方式由于采用分别设置在先行和后行炉出口上的冷风调节阀调节各自的送风量，因此可以利炉出口上的冷风调节阀调节各自的送风量，因此可以利用其进一步实现送风温度的自动控制，使最终混合后的用其进一步实现送风温度的自动控制，使最终混合后的热风温度相比未采用交叉并联送风方式提高大于热风温度相比未采用交叉并联送风方式提高大于50，且送风风温更稳定。且送风风温更稳定。
