??????? 近年，熱風(fēng)爐耐火材料都基本改為高溫區(qū)使用硅磚，為熱風(fēng)爐的高風(fēng)溫能力奠定了硬件基礎(chǔ)。
??????? 熱風(fēng)爐提高風(fēng)溫的手段通常有：一是通過混入焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣等高熱值煤氣富化低熱值的高爐煤氣，這要求有豐富的或過剩的高熱值煤氣，寶鋼、武鋼就采用此方法；二是通過預(yù)熱助燃空氣和高爐煤氣，提高物理熱以提高燃料的理論燃燒溫度，一般要求助燃空氣預(yù)熱到350℃以上，煤氣預(yù)熱溫度180℃以上。目前國內(nèi)高溫預(yù)熱助燃空氣的方法通常有自身預(yù)熱法、蓄熱式換熱器，可將助燃空氣溫度預(yù)熱到650℃，高溫金屬換熱器可將助燃空氣溫度預(yù)熱到400℃，但是這些方法都有投資高、工藝復(fù)雜、維護(hù)量大、熱效率低的缺點。
??????? 7.3發(fā)明內(nèi)容
??????? 本技術(shù)采用熱管換熱器和高溫金屬換熱器兩種組合預(yù)熱，既充分發(fā)揮了熱管換熱器熱效率高的特點，又充分利用了熱風(fēng)爐排放的廢氣余熱，投資低，布置靈活，維護(hù)量小。
??????? 7.3.1工藝：高爐煤氣通過熱管換熱器一級預(yù)熱到180℃；助燃空氣通過熱管換熱器一級預(yù)熱到180℃，再通過高溫金屬換熱器二級預(yù)熱到380℃；設(shè)置煙氣發(fā)生爐燃燒高爐煤氣產(chǎn)生高溫?zé)煔猓粺犸L(fēng)爐廢氣一小部分與煙氣發(fā)生爐高溫?zé)煔饣旌蠟楦邷亟饘贀Q熱器提供熱煙氣，其余部分與金屬換熱器出口廢氣混合進(jìn)入熱管換熱器加熱高爐煤氣和助燃空氣，廢氣排放溫度150℃；尾部設(shè)抽風(fēng)機(jī)克服系統(tǒng)阻力。工藝圖見圖一
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??????? 7.3.2設(shè)計參數(shù)：換熱器設(shè)計的主要參數(shù)見表一、二。
??????? 表格 1整體式熱管換熱器性能參數(shù)
??????? 項目?煙氣?空氣?煤氣?
??????? 流量Nm3/h?358520?168000?210000?
??????? 進(jìn)口溫度℃?280-350平均315?20?60?
??????? 出口溫度℃?165?200?200?
??????? 阻力降mmH2O?60?60?60?
??????? 回收熱量KW??11000?11500?
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??????? 表格 2高溫金屬換熱器性能參數(shù)
??????? ?煙氣?空氣?
??????? 流量Nm3/h?110000?168000?
??????? 進(jìn)口溫度℃?650?200?
??????? 出口溫度℃?350?400?
??????? 阻力降mmH2O?41?250?
??????? 回收熱量KW?10360?
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??????? 7.3.3相關(guān)設(shè)備選擇：高爐煤氣預(yù)熱溫度180℃和以往沒有差別，不需要特別處理，只是為了降低熱損失將管道進(jìn)行保溫。助燃空氣預(yù)熱溫度350℃至400℃對金屬結(jié)構(gòu)也無大的影響，空氣閥采用普通閥門，空氣調(diào)節(jié)閥采用不銹鋼，管道采用錳鋼并進(jìn)行保溫。燃燒器結(jié)構(gòu)考慮了空氣和煤氣的溫差。
??????? 7.4實際運用
??????? 2005年12月27日攀鋼新三號高爐投用高溫金屬換熱器（擾流子）以后風(fēng)溫穩(wěn)定在1240-1260℃，最高日風(fēng)溫1263℃。投產(chǎn)后每月平均風(fēng)溫見表3（其中：2006年3月高爐爐況失常，2月和4月分別發(fā)生熱風(fēng)閥燒穿和高爐風(fēng)機(jī)跳閘事故）。
??????? 表格 3攀鋼新三號高爐2006年風(fēng)溫
??????? 時間?1月?2月?3月?4月?5月?6月?7月?8月?9月?10月?11月?12月?
??????? 風(fēng)溫?1244?1231?1187?1203?1255?1246?1255?1248?1234?1225?1218?1187?
??????? 焦比?462?467?551?510?470????????
??????? 利用系數(shù)?2.267?2.187?1.962?1.914?2.275????????
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??????? 表格 4煙氣發(fā)生爐及擾流子換熱器的使用情況
??????? 進(jìn)入發(fā)生爐煤氣溫度（℃）?煤氣燃燒量（m3/h）?發(fā)生爐爐膛溫度（℃）?煙氣進(jìn)入擾流子溫度（℃）?煙氣出擾流子溫度（℃）?助燃空氣入擾流子溫度（℃?助燃空氣出擾流子溫度（℃）?
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??????? 8.高爐高風(fēng)溫技術(shù)的研究動向
??????? 國內(nèi)外實現(xiàn)高風(fēng)溫技術(shù)主要有摻燒高熱值煤氣技術(shù)、換熱器預(yù)熱煤氣和助燃空氣技術(shù)、熱風(fēng)爐自身預(yù)熱技術(shù)、高溫空氣燃燒預(yù)熱技術(shù)等。我國首鋼等大型鋼鐵企業(yè)也正在積極開展高風(fēng)溫技術(shù)的研究。
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??????? 經(jīng)過實踐和探索，首鋼認(rèn)為，實現(xiàn)高風(fēng)溫可以采取的主要措施有：
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??????? （1）焦炭質(zhì)量、燒結(jié)礦品位和煤粉質(zhì)量等原燃料條件的改善，是實現(xiàn)高風(fēng)溫的重要保障。
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??????? （2）改進(jìn)高爐裝料制度、送風(fēng)制度等操作，可以改善透氣性指數(shù)和煤氣初始分布，提高高爐使用高風(fēng)溫能力。
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??????? （3）強(qiáng)化安全。對膨脹節(jié)位移和高爐、熱風(fēng)爐系統(tǒng)各部位的溫度進(jìn)行實時在線監(jiān)測。
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??????? （4）適當(dāng)提高熱風(fēng)爐頂溫。利用自動燒爐加大煤氣燃燒量，將原來的控制頂溫從1390℃提至1420℃，可提高風(fēng)溫15~30℃。
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??????? （5）減少混風(fēng)閥的開度。減少10%的冷風(fēng)混入量，約提高風(fēng)溫15℃。
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??????? （6）提高空氣預(yù)熱溫度。空氣預(yù)熱溫度從550℃提高至600℃，約提高風(fēng)溫15~20℃。
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??????? （7）熱風(fēng)爐操作制度的優(yōu)化。通過縮短熱風(fēng)爐燃燒期、送風(fēng)期和換爐時間以及增加換爐次數(shù)等措施，實現(xiàn)高風(fēng)溫操作。
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??????? 同時，首鋼的研究也表明，高爐風(fēng)溫的提高是需要條件的。高風(fēng)溫使用不當(dāng)，不僅不利于高爐降低焦比提高噴煤，而且有可能導(dǎo)致高爐不順和熱風(fēng)爐系統(tǒng)壽命的縮短。主要應(yīng)該考慮以下幾方面問題。
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??????? （1）必須具備實施高風(fēng)溫的熱風(fēng)爐工藝流程。為實現(xiàn)高風(fēng)溫，一般可以采取富化煤氣、煤氣和助燃空氣預(yù)熱技術(shù)等；但還需考慮高熱值煤氣的成本和腐蝕問題。
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??????? （2）熱風(fēng)爐、管道和吹管等設(shè)備及材料必須滿足高風(fēng)溫要求。高風(fēng)溫是一個系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會導(dǎo)致高風(fēng)溫技術(shù)的失敗，如在風(fēng)溫提高后，出現(xiàn)送風(fēng)總管位移過度膨脹，熱風(fēng)直吹管、鵝頸管發(fā)紅，拱頂出現(xiàn)晶間應(yīng)力腐蝕等問題。
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??????? （3）高爐接受高風(fēng)溫的能力問題。由于受原燃料質(zhì)量的影響，爐況經(jīng)常出現(xiàn)不順或波動等問題，即使熱風(fēng)爐能提高再高的風(fēng)溫，也會由于高爐自身的因素而使高風(fēng)溫的使用受到限制。
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??????? （4）采用高風(fēng)溫會降低煤氣熱值和增加燃燒負(fù)荷，所以必須與高爐原燃料、大噴煤、高富氧等技術(shù)的結(jié)合，才能發(fā)揮高風(fēng)溫以煤代焦的節(jié)能作用。
??????? 9.當(dāng)前我國高風(fēng)溫技術(shù)的現(xiàn)狀及提高風(fēng)溫的途徑
??????? 高風(fēng)溫使一項綜合技術(shù)，它涉及高爐接受風(fēng)溫的能力的提高，熱風(fēng)爐供應(yīng)風(fēng)溫的能力的增加及加熱熱風(fēng)爐的熱源的解決等各方面，另外，高風(fēng)溫的使用對高爐操作者來說還存在著認(rèn)識上的問題，即是否真正理解提高風(fēng)溫的必要性，是否看到了高風(fēng)溫潛在的經(jīng)濟(jì)效益。正因如此，雖然目前在我我國高風(fēng)溫技術(shù)已有長足進(jìn)步，但實際風(fēng)溫水平仍然較低，近十年來徘徊不前。1992年，我國500多座生產(chǎn)高爐中除寶鋼高爐已連續(xù)4年風(fēng)溫保持在1200℃以上達(dá)1220℃之外，包鋼、梅山、首鋼、上鋼一廠、武鋼、酒鋼、鞍鋼、馬鋼、蘇鋼、杭鋼、柳鋼等廠的高爐風(fēng)溫僅達(dá)1000~1100℃水平，而其余400多座高爐風(fēng)溫在1000℃以下，這與先進(jìn)國家比差距達(dá)200~300℃（國內(nèi)先進(jìn)高爐風(fēng)溫為1200~1300℃）風(fēng)溫低的原因主要有如下兩方面:
??????? 其一，一些有能力使用高風(fēng)溫的高爐，由于熱風(fēng)爐能力不足（限制熱風(fēng)爐能力的既有熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面的原因，如陳舊的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的技術(shù)改造，新的高風(fēng)溫外然式，頂燃式熱風(fēng)爐的建設(shè)及配套技術(shù)的跟進(jìn)等，也有提供熱風(fēng)爐的高溫?zé)嵩床蛔愕囊蛩兀挥行└郀t的熱風(fēng)爐有能力供更高風(fēng)溫，但高爐因順行差而用不了，更有甚多的高爐即無噴煤，也未加濕，因而風(fēng)溫也上不去。
??????? 其二，有些單位片面追求產(chǎn)量，忽視降低焦比，因而不重視風(fēng)溫的使用。
??????? 基于上述分析，當(dāng)前提高風(fēng)溫水平的途徑是：
??????? ①?要提高對使用高風(fēng)溫必要性的知識，積極創(chuàng)造條件使用高風(fēng)溫，并分層次確立高風(fēng)溫目標(biāo)。高風(fēng)溫對高爐冶煉利大于弊，必須盡量提高風(fēng)溫使用水平，但高風(fēng)溫又受限于高爐的不同原料和設(shè)備條件，應(yīng)是不同層次意義上的高水平。按高冶金部規(guī)劃，高風(fēng)溫使用分為三個層次：第一層次是風(fēng)溫達(dá)到1200～1300℃，寶鋼及90年代新建或改建的原料條件好的大型高爐屬于此列；第二層次是風(fēng)溫水平達(dá)1100～1200℃，原料條件較好，裝備水平較高的高爐應(yīng)以此為目標(biāo)，多數(shù)重點鋼鐵廠和部分地方骨干廠應(yīng)該努力達(dá)到；第三層次是風(fēng)溫水平達(dá)1000～1100℃，絕大多數(shù)的高爐都應(yīng)達(dá)到并且有條件達(dá)到。
??????? ②?要提高熱風(fēng)爐供熱能力，其具體措施有：要有足夠的蓄熱面積，單位容積的蓄熱面積應(yīng)達(dá)80～85㎡/m?以上；新建大高爐應(yīng)用外燃式熱風(fēng)爐，舊高爐改造可采用改進(jìn)型內(nèi)燃式或頂燃式熱風(fēng)爐，如有條件用外燃式熱風(fēng)爐則更好，300m?以下高爐可用球式熱風(fēng)爐；熱風(fēng)爐座數(shù)一般應(yīng)有四座（球式可用為3座），以減少因檢修而對風(fēng)溫的影響；熱風(fēng)爐高溫區(qū)應(yīng)采用低硅和低蠕變高鋁磚等性能好的耐火材料，各交叉口應(yīng)采用組合磚砌筑，以提高熱風(fēng)爐的壽命；采用高效陶瓷燃燒器及燃燒煙氣和冷風(fēng)均勻分配技術(shù)，以提高熱風(fēng)爐效率；采用有耐火材料保護(hù)的，高效冷卻的長壽熱風(fēng)閥。
??????? ③?切實解決高溫?zé)嵩础?yīng)當(dāng)承認(rèn)，當(dāng)前高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐燃燒所需煤氣熱值普遍不足，采用回收熱風(fēng)爐煙氣余熱來預(yù)熱助燃空氣和煤氣，或采用自身預(yù)熱法預(yù)熱助燃空氣是解決高風(fēng)溫與煤氣熱值差這一矛盾的有效措施。當(dāng)然，焦?fàn)t煤氣有余的也可配加在熱風(fēng)爐燃燒中，以提高熱值。
??????? 參考文獻(xiàn)
??????? [1]解廣安。煉鐵工藝。北京：中國工人出版社，2004
??????? [2]高爐高風(fēng)溫技術(shù)的研究動向。來源：鋼聯(lián)資訊，2011
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