韦世召

（唐钢中厚板材有限公司， 河北 唐山 063611）

摘 要：对三座热风炉燃烧器以及炉顶部分进行了工艺改造，燃烧器更换第三代内置顶燃旋切式燃烧器，燃烧器用耐火砖砌筑而成，不仅解决了设备维护问题，提高了燃烧效率，节约了煤气，而且为提升风温打下了基础，进而优化了高炉指标，取得了一定的经济效益。

关键词：高炉；热风炉；燃烧器改造； 第三代旋切式燃烧器

热风炉是当今高炉炼铁中提供热风的主体设备，在高炉炼铁生产中占有至关重要的地位。一般要求热风炉能够高效、稳定地将鼓入的冷风通过与蓄热格子砖热能传导，变成热风后鼓入高炉。热风炉燃烧器是用来将煤气和空气混杂，并送入燃烧室内燃烧的装备，顶燃式热风炉套筒燃烧器是当前热风炉使用的主要燃烧器形式，中厚板 2 号高炉正是使用了这一燃烧器，随着炼铁技术的发展，这一燃烧器的弊端逐步显现，本文主要阐述了唐钢中厚板材有限公司（全文简称唐钢）2 号高炉热风炉燃烧器改造的必要性，改造过程和改造后的优势。

1   2 号高炉热风炉简介

2 号高炉三座热风炉为顶燃蓄热式热风炉。每个热风炉工作周期为 3 h，烧炉时间 105 min，充压时间 15 min，送风时间为 60 min。烧炉时，使用高炉煤气为热源，煤气管道和助燃风管道通至拱顶，煤气和助燃风以一定比例通过燃烧器混合燃烧，燃烧产生的热量加热格子砖蓄热，废气从下部烟道排出，燃烧室温度控制在 1 250 ℃，下部废气温度控制在 350 ℃。

烧炉完成后进行充压换炉，热风炉蓄热格子砖使用的是九孔格子砖。

2 热风炉燃烧器改造

2.1原金属套筒燃烧器特点和实际状况

原来每座热风炉设 9 金属套筒式燃烧器，这种燃烧器的结构特点是，煤气道与空气道为一套筒构造，燃烧时，空气从一侧进入到外面的环形套筒内，从顶部的环状圈空气分配帽上的狭窄喷口中喷射出来。煤气从另一侧进入到中心管道内，并从其顶部出口喷出，由于空气喷口中心线与煤气中性线成一定交角，空气与煤气在进入燃烧室时混合燃烧。

外置金属套筒式燃烧器属于陈旧技术，燃烧能力较小，煤气和助燃空气混合不均匀，燃烧效率偏低。因燃烧器为外置形式，炉顶开孔多，需要铺设空气环管、煤气环管、烧嘴冷却风环管等辅助设备，且都与燃烧器通过焊接的形式连接，这样不仅设备繁琐冗杂，而且整体焊接点较多，结构强度差，密封性较差（燃烧器改造前外部结构如图 1 所示）。随着时间的推移，设备腐蚀老化，时有烧嘴或煤气进口环管漏煤气、漏风现象，这些给设备维护带来一定困难，且严重制约了风温的提升。2013 年 12 月 31 日，因 3 号热风炉管道漏风导致烧嘴烧出，造成 2 号高炉紧急休风，风口灌渣的恶性事故。

2.2内置旋切燃烧器改造

由于套筒式燃烧器设备老化，工艺落后，严重制约了热风炉的使用效率，因此各级人员不断研讨热风炉工艺改造的可行性。2016 年经研究决定，利用 2号高炉大修机会对热风炉燃烧器进行改造，改造为砌筑式第三代顶燃旋切式燃烧器（见图 1）。

2016 年 1—3 月份，2 号高炉进行热风炉改造施工，将热风炉蓄热室以上所有结构包括炉壳钢结构全部拆除改造。具体过程如下：

1 月 8 日高炉停炉后开始安装凉炉管道凉炉，1 月 15 日凉炉结束，开始从上向下逐步拆除。首先拆除燃烧器冷却风环管、燃烧器、助燃风和煤气环管及各平台，然后拆除整个拱顶。拆除完毕后上部重新制作新的炉壳及入孔，然后内部砌砖，燃烧器用耐火砖砌出来，空气和煤气为两个隔断的空腔，砌出燃烧器煤气和空气喷口，煤气在上空气在下。利用本次改造机会，三座热风炉热风出口及热风支管与主管交叉处重新砌砖加固，增加了耐火强度。3 月 15 日热风炉改造基本完工，共用时59 d。改造后的热风炉顶部外部如图 1-2 所示。

2.3第三代顶燃旋切式燃烧器的结构特点

旋切式顶燃燃烧器由圆柱和半球顶组成，燃烧器主要包括煤气环道、煤气喷口、空气环道、空气喷口、混合室、喉口等几部分。煤气喷口和空气喷口均分布在圆柱体上。2 号高炉每个热风炉旋切式燃烧器设空气喷口 2 层，共 34 个，为水平布置，没有向上 倾斜，空气喷口与半径同向；煤气喷口 2 层，共 48个，切向角度 26.5毅。煤气喷口距离喉口远而空气喷口距喉口很近，由于煤气喷口与空气喷口距离较大，保证煤气管状旋流形成，煤气管状旋流中心气压低，有利于空气穿透。

2.4第三代顶燃旋切式燃烧器的技术特点

旋切式燃烧器空气喷口距离喉口很近，保证了煤气与空气混合的瞬间从喉口喷出，并进入燃烧室燃烧。旋切式顶燃热风炉燃烧器只起到组织气流的作用，煤气和空气在燃烧器喉口部位一次完成混合，并瞬间从喉口喷出进入燃烧室燃烧，燃烧器内部并无火焰，这是旋切式顶燃热风炉燃烧器的显著特点，也是与其他类型顶燃式热风炉燃烧器根本区别。旋切式燃烧器煤气和空气无预混，混合燃烧一次完成，避免了预混预燃产生的烟气与未燃煤气和空气掺混而阻碍煤气与空气进一步混合，避免了未燃煤气和空气燃烧条件恶化。

旋切式燃烧器煤气与空气混合充分，保证很小空 气过剩系数下煤气燃烧完全。从这一角度出发，在热风炉烧炉时，同样的蓄热条件下，能节约一定的煤气。

3 燃烧器改造后应用效果

3.1设备易于维护

改造后的内置燃烧器是由耐火砖砌筑而成，外面是整体的钢结构炉壳，相比原来的外置套筒式燃烧器结构强度好，严密性好，设备维护问题得以解决。原来因设备老化，经常出现烧嘴、管道等漏风、漏煤气现象，需要岗位工频繁点检叫修，浪费了大量的人力、物力。改造后减少煤气泄露，有利于安全生产，且节约了煤气，降低了能源消耗。另外改造后现场设施简单美观，利于现场标准化管理。

3.2提高燃烧效率及热风炉热效率

使用顶燃旋切式燃烧器，煤气与助燃空气能充分混合，提高了煤气的燃烧效率，在相同的热能需求下降低了煤气使用量，从而达到了节能降耗的目的。

这在当前国家节能降耗的号召下，有着至关重要的意义。热风炉改造后在鼓风量大幅增加的情况下，风温扔比原来略由升高，且煤气消耗量明显降低，说明热风炉燃烧效率及热效率都有一定提升。改造后，风温提高，有助于降低燃料消耗，提高炼铁经济效益。

4 结语

设备工艺改进是现代冶金企业中面临的一项重要任务，淘汰落后工艺，使用先进技术，是增强企业竞争力的一个有效途径。在当前节能降耗的大背景下，通过设备工艺技术改造，达到有效节约能源，增加设备安全稳定性的目的，对钢铁企业生产有着至关重要的意义。中厚板 2 号高炉通过对热风炉燃烧器燃烧结构形式的改造，消除了设备隐患，节约了能源，为提高风温，优化高炉指标，提高经济效益，打下了坚实的基础。本次热风炉燃烧器改造为今后类似条件的热风炉技术改造提供了宝贵了经验。

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] 步佼哲.顶燃式热风炉用燃烧器的试验研究与数值模拟[D].鞍山：辽宁科技大学，2008.

[3] 姜凤山.旋切式顶燃热风炉技术特点[J].炼铁，2010，29（4）：11-14.