礦用熱風爐的作用是什么？

高風溫是現代高爐的重要技術特征。提高風溫是增加噴煤量、降低焦比、降低生產成本的主要技術措施。近幾年，國內鋼鐵企業高爐的熱風溫度逐年升高，2007 年重點企業熱風溫度比上年提高25℃。特別是新建設的一批大高爐（大于2000立方米）熱風溫度均超過1200℃，達到國際先進水平。如2002年后，首鋼技術改造或新建高爐的熱風溫度均實現高于1200℃的目標。

熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生產實踐表明，采用優化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。

高風溫有賴熱風爐的結構優化

20世紀50年代，我國高爐主要采用傳統的內燃式熱風爐。這種熱風爐存在著諸多技術缺陷，且隨著風溫的提高而暴露得更加明顯。為克服傳統內燃式熱風爐的技術缺陷，20世紀60年代，外燃式熱風爐應運而生。該設備將燃燒室與蓄熱室分開，顯著地提高了風溫，延長了熱風爐壽命。20世紀70年代，荷蘭霍戈文公司（現達涅利公司）對傳統的內燃式熱風爐進行優化和改進，開發了改造型內燃式熱風爐，在歐美等地區得到應用并獲得成功。與此同時，我國煉鐵工作者開發成功了頂燃式熱風爐，并于上世紀70年代末在首鋼2號高爐（1327立方米）上成功應用。自上世紀90年代KALUGIN頂燃式熱風爐（小拱頂）投入運行，迄今為止在世界上已有80多座KALUGIN（卡魯金）頂燃式熱風爐投入使用。

  截至目前，頂燃式熱風爐由于具有結構穩定性好、氣流分布均勻、布置緊湊、占地面積小、投資省、熱效率高、壽命長等優勢，已在國內幾十座高爐上應用。首鋼第5代頂燃式熱風爐自投產以來，已正常工作22年3個月，曾取得月平均風溫≥1200℃的業績。生產實踐證實，頂燃式熱風爐是一種長壽型的熱風爐，完全可以滿足兩代高爐爐齡壽命的要求。然而，由于國內有的企業高爐煤氣含水量高、煤氣質量差，致使頂燃式熱風爐燃燒口出現過早破損；而且采用的大功率短焰燃燒器在適應助燃空氣高溫預熱（助燃空氣預熱溫度≥600℃）方面還存在一些技術難題。因此，國內鋼鐵企業進行了技術改造，Corus（康力斯）高風溫內燃式熱風爐也因此得到應用。

合理的熱風爐配置保持高爐穩定

根據實踐，現代大型高爐配置3～4座熱風爐比較合理。大型高爐如果配置4座熱風爐，可以實現交錯并聯送風，能提高風溫20℃～40℃，在爐役的中后期，還可以在1座熱風爐檢修的情況下，采用另外3座熱風爐工作，使高爐生產不會出現過大的波動。目前，國內外許多大型高爐都配套建設了4座熱風爐，但采用3座熱風爐可以大幅度降低建設投資，減少占地面積，也同樣具有非常大的吸引力。隨著設計和安裝大直徑熱風爐條件的改進，熱風爐設計的日趨合理，熱風爐使用的耐火材料質量也得到提高，設備更經久耐用，控制系統也日益成熟可靠，形成了多種多樣的熱風爐高風溫和長壽技術，使得熱風爐操作可以更加平穩可靠，從而保證了高爐穩定操作。以此為基礎，現代熱風爐的發展方向轉變為減少熱風爐座數、延長熱風爐壽命、強化燃燒能力、縮短送風時間、減少蓄熱面積、回收廢氣熱量、提高總熱效率上。另外，盡量縮短送風時間的操作方式也得到重視，基于新設計理念和完備的技術支撐，國內鋼鐵企業將熱風爐數量由4座減少為3座，熱風爐的操作模式改為“兩燒一送”，風溫的調節控制依靠混風實現，也同樣達到了高風溫的效果。

提高加熱爐傳熱效率和壽命是可靠保證

現代高爐多采用蓄熱式熱風爐，其工作原理是先燃燒煤氣，用產生的煙氣加熱蓄熱室的格子磚，再將冷風通過熾熱的格子磚進行加熱，然后將熱風爐輪流交替地進行燃燒和送風，使高爐連續獲得高溫熱風。因此，提高熱風爐傳熱效率對提高風溫有著重要意義。而增加格子磚的加熱面積是提高傳熱能力的重要技術措施。近年來，隨著熱風爐操作制度的改進，國內鋼鐵企業在應用高效格子磚方面進行了嘗試，通過對格子磚結構進行優化，縮小格子磚孔徑，加大其加熱面積，從而提高了格子磚的傳熱效率和熱工性能。

熱風爐耐火材料內襯在高溫、高壓環境下的工作條件十分惡劣。為了使熱風爐滿足高風溫的要求，延長其使用壽命，對熱風爐耐火材料的質量以及砌體的設計都有很嚴格的要求。如何根據熱風爐各部位的工作溫度、結構特點、受力情況及化學侵蝕的特點，選用不同性能的耐火材料，是鋼鐵企業關注的重點。

此外，加強熱風爐熱風管系的受力分析與計算，對熱風管路進行優化設計，也是提高風溫的重要措施。對承受高風溫、高壓管道的波紋補償器以及管道支架的設置應進行詳細的受力分析，特別是對承受高溫熱膨脹位移和高壓產生的壓力位移的管道，在設計中要給予充分的重視。

提高加熱爐煤氣熱值是有效的技術措施

燃燒理論和生產實踐已證實，提高煤氣熱值是提高風溫的有效措施。而目前國內鋼鐵企業高熱值煤氣燃料缺乏是高風溫的主要制約因素之一。為實現高風溫，鋼鐵企業應采取了以下針對性技術措施：

一是采用煤氣、助燃空氣低溫雙預熱技術。該技術利用助燃空氣和煤氣通過熱管換熱器對熱風爐進行預熱，當預熱溫度達到200℃時，可以提高熱風爐的理論燃燒溫度和拱頂溫度。首鋼3號高爐采用煤氣、助燃空氣雙預熱技術以后，風溫提高了50℃～70℃。

二是采用高爐煤氣低溫預熱及助燃空氣高溫預熱技術。利用熱風爐煙氣余熱，通過分離式熱管換熱器將熱風爐用高爐煤氣預熱到200℃～250℃；利用助燃空氣預熱爐將助燃空氣預熱到600℃以上。首鋼采用了此類技術，但由于大型高爐煤氣清洗系統處理能力不足，造成煤氣溫度高、飽和水和機械水含量高，使煤氣熱值嚴重降低。他們隨后在煤氣管道上配置了旋流脫水裝置，降低了煤氣含水量。實測表明這項技術的實施，可提高風溫15℃～20℃。

三是采用高爐煤氣干法除塵技術。采用高爐煤氣干法除塵，可顯著減少高爐煤氣中的含水量。在同等條件下，高爐煤氣熱值可提高約200千焦/立方米。

近年來，我國高爐風溫水平雖有顯著的提高，但與國際先進水平相比還有較大差距，要真正達到1250℃以上的高風溫仍需要繼續努力。同時，我國熱風爐結構形式向多樣化發展，內燃式、外燃式和頂燃式多種結構的熱風爐同時并存，并通過技術引進和消化吸收，使我國熱風爐裝備技術水平有了顯著提高。結合國內鋼鐵企業的實情，開發新型高風溫熱風爐技術，高效利用低熱值高爐煤氣實現高風溫仍然是煉鐵工作者今后研究的重點。