卢成明， 卢小玲， 左天兰

（江西新余钢铁集团有限公司  第二炼铁厂，江西  新余338000）

摘 要：新钢11号高炉热风炉根据风温的理论基础，通过长期摸索实践，以提高高炉煤气热值、预热煤气和助燃空气、优化烧炉技术为手段，使煤气的消耗降低至0.510 m³/（℃·t）~0.525 m³/（℃·t）水平，保证了高炉高风温需求，又节约了煤气用量，剩余的高炉煤气用于发电和其他单位使用。每年的经济效益达330万元。

关 键 词：热风炉  风温  高炉煤气

江西新余钢铁集团有限公司（全文简称新钢）11号高炉有效容积1470m³，配属3座旋切顶燃式热风炉，每座热风炉的蓄热面积54454m²，加热面积155.6 m²/m³。格子砖为19孔格子砖，孔径Φ28mm。助燃风机配有2台高压风机，集中鼓风，一备一用。燃料为单一高炉煤气，留有转炉煤气管路备用。工作制度二烧一送，采用烟气和冷风均配技术。燃烧制度为空气和煤气都不固定模式，采用分离型无机传热换热器预热空气和煤气。目前平均风温在1205℃。若全关混风大闸操作，平均风温能维持在1220℃，但受送风系统耐材质量限制未能实现全关大闸操作。煤气消耗在0.510~0.525m³/（℃·t）之间，低于新钢考核值0.541m³（/ ℃·t），为新钢节约成本：（0.541- 0.518）×1205×0.095×125万元=329万元/年。

1   热风炉风温理论基础

据国内外高炉生产实践统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高100~200℃，而我国大、中型高炉热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70~90℃，所以可以近似地认为平均风温与理论燃烧温度成正比关系^[1]。

理论燃烧温度t理的计算公式：

t_理=(Q_dw+Q_g+Q_a)/C_yV_y . （1）

式中：Q_dw为煤气的低发热值，kJ/m³；Q_g为煤气的物理热，kJ/m³；Q_a为空气的物理热，kJ/m³；C_y为高温烟气热熔，kJ/（m³·℃）；V_y 为高温烟气体积，m³。

由式（1）可知，确保风温的热量来源是煤气的燃烧的化学热。不同煤气热值，不同煤气量和不同煤气温度所产生的化学热不同。新钢11号高炉本着降本增效的原则，最大幅度的提高煤气热值。在保证风温基础的前提下，最大限度地降低煤气消耗，成果显然。

2   降低煤气消耗的措施

煤气发热值是影响拱顶温度及煤气消耗的决定性因数，新钢11号高炉热风炉燃料为单一高炉煤气，因此如何提高高炉煤气的发热值就成了重点。

2.1  降低高炉煤气含水量

根据经验数据，在饱和水不超过10%（80g/m³）的范围内，水分每增加1%（约8g/m³）煤气发热值降低约33.5kJ/m³，t_理随之降低8.5℃；机械水每增加1%，煤气的发热值降低51.9 kJ/m³，t_理随之降低13℃。机械水对_理的影响较大。

降低煤气含水量的方法：

1）稳定料线，控制顶温，减少炉顶打水量。

2）干法布袋除尘。

3）在高炉煤气进入热风炉之前，增设脱水装置（冷排）及其改造。

除1）、2）是原有工艺外，2016 年初，新钢11号高炉对热风炉冷排加以改造和优化。将冷排与煤气总管连接段增设1个1 000mm×500mm×600mm的水箱（上水箱），下端连接一个圆筒形的储水箱（下水箱）再与冷排相连。这样做的目的是靠水流速突然降低而除尘，消除冷排管路堵塞现象，保持正常的冷排效果。

2.2  富化煤气

高炉煤气中的可燃成分为CO和H₂，其中CO占绝大部分。在高炉煤气利用率一定的情况下CO的含量与富氧率有关。富氧率越低，高炉产生煤气中的N₂就越高，CO和H₂的含量就低。所以高炉应尽可能的提高富氧量，目前新钢11号高炉的富氧量稳定在7500~8000 m/h，富氧率在4%左右。2017年高炉煤气成分及热值如表1所示。

2.3  预热煤气和助燃空气

对于低热值的高炉煤气，为获取高风温，需要对煤气和空气进行预热。11号高炉热风炉采用分离型无机热管传热换热器预热技术，其中一些技术参数如图1所示。

由图1所知，高炉煤气预热后温度上升70℃，以经验数据煤气预热温度每升高100℃，提高t_理提高50℃计算：t_理可以提高35℃。助燃空气预热后温度升高100℃，以经验数据助燃空气在800℃以内每升高100℃相应t_理提高30~35℃（按33℃计算）。总计t_理提高35℃+33℃=68℃。

2.4  高炉煤气的含尘要求

根据经验数据不同含尘量允许的拱顶温度如表2所示。

新钢11号高炉的高炉煤气经过重力除尘和干法布袋除尘二道工序，其含尘量达到了热风炉对燃料含尘量小于10mg/m³的要求。

新钢11号高炉热风炉2016年—2017年高炉煤气消耗如表3所示。

3   热风炉的烧炉制度

新钢11号高炉热风炉采取半自动模式，空气和煤气都不固定。根据高炉煤气的实际情况灵活调整空燃比，其值范围一般控制在0.65~0.80之间。煤气热值高时，空燃比控制在上限；煤气热值低时，空燃比控制在下限。每座热风炉起始烧炉时先大烧（加大高炉煤气量，降低空燃比），优先把拱顶温度升高到目标水平（1350℃）；再小烧（减少煤气量，提高空燃比） 在维持拱顶温度的同时提高烟道温度到目标值（350℃），对热风炉进行蓄热^[2]。

每座热风炉的烧炉时间控制在77min，每座热风炉的送风时间达到45 min立即开始换炉转燃烧。为维持换炉期间高炉风量、风压的平稳性，利用热风炉充风阀的开度适当延长换炉时间，半交叉送风时间控制在5min。热风炉工作制度如图2所示。新钢11号高炉热风炉烟气成分如表4 所示。

4   结语

1）新钢11号高炉热风炉系顶燃式热风炉，风温长期维持在1205℃，达到高炉风温要求。

2）通过提高煤气发热值、富化煤气、预热煤气等手段使煤气消耗降低至0.515 m³/（℃·t），产生经济效益330万元。

3）采取先进的烧炉和送风制度即保证了风温又降低了消耗。

参 考 文 献

[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[2] 陈冠军，胡雄光，钱凯，等.新型顶燃式热风炉燃烧技术研究[J].钢铁，2009，44（1）：79.