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八高炉硅砖热风炉烘炉实践

概况

因为硅砖具有很好的抗高温蠕变性能和高温下的热稳定性，长钢炼铁厂八高炉（1080m3）于2004年9月19日点火投产，配有3座霍戈文式内燃热风炉。高温区从31.21米以上内衬和格子砖采用硅砖。此种热风炉采用悬链式拱顶、自立式隔墙与滑动连接、矩形陶瓷燃烧器，燃烧室大室采用单元板块结构等一系列新技术，全高42.56米，设计寿命25年。在有双预热及配烧5%焦炉煤气情况下，设计风温1200℃。

由于硅砖在100℃加热到650℃时，具膨胀系数较大，所以将热风炉拱顶温度烘烤到1200℃以上是一项严谨而细致的工作。

表一：热风炉特性参数

全高

42.56m

一座炉格子砖重

1132t

一座炉蓄热面积

硅砖界面31700m2

硅砖界面

格子砖高度

矩形陶瓷燃烧器中心线34m

矩形陶瓷燃烧器中心线

硅质格子砖高度

6m

蓄热室断面积

10.2米人孔中心线24.48m2

10.2米人孔中心线

燃烧室断面积

助燃空气中心线高炉煤气中心线烟道、冷风中心线5.97m2

助燃空气中心线

高炉煤气中心线

烟道、冷风中心线

1m3高炉容积蓄热面积

88m2/m3

烘炉前的准备

烘炉工艺选择

由于工期很紧，高炉本体仍在施工，为保证安全，在开始烘炉前在热风总管内砌隔离墙，将热风炉和高炉本体隔开。为了满足高炉烘炉及开炉风温需要，计划先烘两座，间隔十三天后烘第三座。

选择焦炉煤气作为烘炉燃料，用助燃风机提供助燃空气。为了便于控制使烘炉达到预期效果，在空气切断阀两侧用DN400钢管及阀门制作旁通管路手动进行控制，使助燃空气通过矩形陶瓷燃烧器到达10.2米人孔进行助燃。设计专门的焦炉煤气临时燃烧器，从矩形陶瓷燃烧器上部10.2米人孔装入，燃烧焦炉煤气烘炉。

图二：临时燃烧器及控制系统

DN100调节阀DN150截止阀DN80截止阀高流量低流量

DN100调节阀

DN150截止阀

DN80截止阀

高流量

低流量

临时燃烧器设高、低流量两套控制系统，通过DN100调节阀手动调节。低流量满足0—600M3/h焦炉煤气调节，高流量打开后满足500--1000M3/h流量控制。临时燃烧器及助燃空气控制系统满足将拱顶温度烘至1200℃以上能力。燃烧器火焰向上且与矩形陶瓷燃烧器中心重合，不会直接冲刷对面隔墙，且不易灭火。

为了保证烘炉初期抽力不够，决定于8月5日提前对烟囱进行烘烤。

制定烘炉方案

计划烘炉时间22天。先烘两座，间隔13天烘第三座。

烘炉前热风炉试压、试漏完成。

烘炉前阀门管路确认。

烘炉曲线及控制参数制定。

焦炉煤气引到热风炉。

烘烟囱及陶瓷燃烧器。

烘炉实施

点火原则：先明火后给煤气最后给助燃空气。

引入助燃空气强制烘炉。

调节原则：初期，拱顶温度上升太快时，减煤气量，反之增加。废气温度上升太快时，同比例减少空气和煤气量，并减少烟道阀开度。当低流量焦炉煤气不能满足升温要求，开高流量煤气截止阀。整个烘炉期间空气量按计划递减，煤气是递增。

当拱顶达1200℃以上时，停止烘炉，折除临时燃烧器，封堵人孔，引入高炉煤气烧炉。

安全措施

热风总管砌隔离墙。

设计并安装点火枪用以熄火后点火。

制定停煤气，停助燃风机及自行熄火的预警方案。

配备煤气报警器及灭火器材。

为了防止烟道温度高，从助燃空气总管引DN500管连接的下部用以烟道温度高时反吹炉箅子，并制定反吹方案。

烘炉过程

在所有烘炉准备工作完成后，于2004年8月7日早8：00正式点火开始烘炉。具体烘炉方式为：在10.2米人孔装入临时燃烧器用调节空气量，煤气量及烟道阀开度来控制拱顶温度，废气温度及升温速度。因高烘烘炉推迟，烘热风炉时间延长到27天。考虑到硅砖在150℃—350℃时膨胀率最大，操作人员不熟悉，决定在150℃以下不按曲线升温，延长烘炉时间，提高操作人员控制技术。

8月7日早9：00点火后，先进行8小时自然通风烘炉，10.2米人孔盖半个，废气阀开半个，其余阀门和人孔全部关闭或堵死。下午17：00正式通助燃空气强制烘炉，同时开一个烟道阀的一半，关废气并封堵10.2米人孔。初期空气是12000M3/N，煤气量300M3/N，但观察一段后发现火焰不稳定，拱顶温度忽高忽低，判断原因为：①烟气温度低，炉内砌体表面水分大。②虽然烟抽力足够，但烟道阀开度较小炉内呈正压。上述原因导致火焰不稳，于是全开一个烟道，全开后测试炉内呈微负压，火焰燃烧稳定。

拱顶温度在100℃恒温24小时后开始升温，以每2小时1℃的速度。至8月12日拱顶升温至150℃后，按每小时1.5℃升温。至16日升温至300℃，此时发现烟道温度上升幅度较快已升至3号炉115℃，2号炉138℃。分析原因为：①空气量大废气量大。虽然空气量在递减但仍大。②烟道开度大，抽力大，废气流量大，热交换差。③只开一个烟道，炉内气流不均匀。采取措