唐鋼1 780 m3 高爐熱風(fēng)爐燃燒器改造

韋世召

（唐鋼中厚板材有限公司，河北 唐山 063611）

熱風(fēng)爐是當(dāng)今高爐煉鐵中提供熱風(fēng)的主體設(shè)備，在高爐煉鐵生產(chǎn)中占有至關(guān)重要的地位。一般要求熱風(fēng)爐能夠高效、穩(wěn)定地將鼓入的冷風(fēng)通過與蓄熱格子磚熱能傳導(dǎo)，變成熱風(fēng)后鼓入高爐。熱風(fēng)爐燃燒器是用來將煤氣和空氣混雜，并送入燃燒室內(nèi)燃燒的裝備，頂燃式熱風(fēng)爐套筒燃燒器是當(dāng)前熱風(fēng)爐使用的主要燃燒器形式，中厚板2 號高爐正是使用了這一燃燒器，隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，這一燃燒器的弊端逐步顯現(xiàn)，本文主要闡述了唐鋼中厚板材有限公司（全文簡稱唐鋼）2 號高爐熱風(fēng)爐燃燒器改造的必要性，改造過程和改造后的優(yōu)勢。

1 2 號高爐熱風(fēng)爐簡介

2 號高爐三座熱風(fēng)爐為頂燃蓄熱式熱風(fēng)爐。每個熱風(fēng)爐工作周期為3 h，燒爐時間105 min，充壓時間15 min，送風(fēng)時間為60 min。燒爐時，使用高爐煤氣為熱源，煤氣管道和助燃風(fēng)管道通至拱頂，煤氣和助燃風(fēng)以一定比例通過燃燒器混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量加熱格子磚蓄熱，廢氣從下部煙道排出，燃燒室溫度控制在1 250 ℃，下部廢氣溫度控制在350 ℃。燒爐完成后進行充壓換爐，熱風(fēng)爐蓄熱格子磚使用的是九孔格子磚。

2 熱風(fēng)爐燃燒器改造

2.1 原金屬套筒燃燒器特點和實際狀況

原來每座熱風(fēng)爐設(shè)9 金屬套筒式燃燒器，這種燃燒器的結(jié)構(gòu)特點是，煤氣道與空氣道為一套筒構(gòu)造，燃燒時，空氣從一側(cè)進入到外面的環(huán)形套筒內(nèi)，從頂部的環(huán)狀圈空氣分配帽上的狹窄噴口中噴射出來。煤氣從另一側(cè)進入到中心管道內(nèi)，并從其頂部出口噴出，由于空氣噴口中心線與煤氣中性線成一定交角，空氣與煤氣在進入燃燒室時混合燃燒。

外置金屬套筒式燃燒器屬于陳舊技術(shù)，燃燒能力較小，煤氣和助燃空氣混合不均勻，燃燒效率偏低。因燃燒器為外置形式，爐頂開孔多，需要鋪設(shè)空氣環(huán)管、煤氣環(huán)管、燒嘴冷卻風(fēng)環(huán)管等輔助設(shè)備，且都與燃燒器通過焊接的形式連接，這樣不僅設(shè)備繁瑣冗雜，而且整體焊接點較多，結(jié)構(gòu)強度差，密封性較差（燃燒器改造前外部結(jié)構(gòu)如圖1 所示）。隨著時間的推移，設(shè)備腐蝕老化，時有燒嘴或煤氣進口環(huán)管漏煤氣、漏風(fēng)現(xiàn)象，這些給設(shè)備維護帶來一定困難，且嚴重制約了風(fēng)溫的提升。2013 年12 月31 日，因3號熱風(fēng)爐管道漏風(fēng)導(dǎo)致燒嘴燒出，造成2 號高爐緊急休風(fēng)，風(fēng)口灌渣的惡性事故。

圖1 2 號高爐熱風(fēng)爐燃燒器改造

2.2 內(nèi)置旋切燃燒器改造

由于套筒式燃燒器設(shè)備老化，工藝落后，嚴重制約了熱風(fēng)爐的使用效率，因此各級人員不斷研討熱風(fēng)爐工藝改造的可行性。2016 年經(jīng)研究決定，利用2號高爐大修機會對熱風(fēng)爐燃燒器進行改造，改造為砌筑式第三代頂燃旋切式燃燒器（見圖1）。

2016 年1—3 月份，2 號高爐進行熱風(fēng)爐改造施工，將熱風(fēng)爐蓄熱室以上所有結(jié)構(gòu)包括爐殼鋼結(jié)構(gòu)全部拆除改造。具體過程如下：1 月8 日高爐停爐后開始安裝涼爐管道涼爐，1 月15 日涼爐結(jié)束，開始從上向下逐步拆除。首先拆除燃燒器冷卻風(fēng)環(huán)管、燃燒器、助燃風(fēng)和煤氣環(huán)管及各平臺，然后拆除整個拱頂。拆除完畢后上部重新制作新的爐殼及人孔，然后內(nèi)部砌磚，燃燒器用耐火磚砌出來，空氣和煤氣為兩個隔斷的空腔，砌出燃燒器煤氣和空氣噴口，煤氣在上空氣在下。利用本次改造機會，三座熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口及熱風(fēng)支管與主管交叉處重新砌磚加固，增加了耐火強度。3 月15 日熱風(fēng)爐改造基本完工，共用時59 d。改造后的熱風(fēng)爐頂部外部如圖1-2 所示。

2.3 第三代頂燃旋切式燃燒器的結(jié)構(gòu)特點

旋切式頂燃燃燒器由圓柱和半球頂組成，燃燒器主要包括煤氣環(huán)道、煤氣噴口、空氣環(huán)道、空氣噴口、混合室、喉口等幾部分。煤氣噴口和空氣噴口均分布在圓柱體上。2 號高爐每個熱風(fēng)爐旋切式燃燒器設(shè)空氣噴口2 層，共34 個，為水平布置，沒有向上傾斜，空氣噴口與半徑同向；煤氣噴口2 層，共48個，切向角度26.5°。煤氣噴口距離喉口遠而空氣噴口距喉口很近，由于煤氣噴口與空氣噴口距離較大，保證煤氣管狀旋流形成，煤氣管狀旋流中心氣壓低，有利于空氣穿透。

2.4 第三代頂燃旋切式燃燒器的技術(shù)優(yōu)點

旋切式燃燒器空氣噴口距離喉口很近，保證了煤氣與空氣混合的瞬間從喉口噴出，并進入燃燒室燃燒。旋切式頂燃熱風(fēng)爐燃燒器只起到組織氣流的作用，煤氣和空氣在燃燒器喉口部位一次完成混合，并瞬間從喉口噴出進入燃燒室燃燒，燃燒器內(nèi)部并無火焰，這是旋切式頂燃熱風(fēng)爐燃燒器的顯著特點，也是與其他類型頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器根本區(qū)別。旋切式燃燒器煤氣和空氣無預(yù)混，混合燃燒一次完成，避免了預(yù)混預(yù)燃產(chǎn)生的煙氣與未燃煤氣和空氣摻混而阻礙煤氣與空氣進一步混合，避免了未燃煤氣和空氣燃燒條件惡化。

旋切式燃燒器煤氣與空氣混合充分，保證很小空氣過剩系數(shù)下煤氣燃燒完全。從這一角度出發(fā)，在熱風(fēng)爐燒爐時，同樣的蓄熱條件下，能節(jié)約一定的煤氣。

3 燃燒器改造后應(yīng)用效果

3.1 設(shè)備易于維護

改造后的內(nèi)置燃燒器是由耐火磚砌筑而成，外面是整體的鋼結(jié)構(gòu)爐殼，相比原來的外置套筒式燃燒器結(jié)構(gòu)強度好，嚴密性好，設(shè)備維護問題得以解決。原來因設(shè)備老化，經(jīng)常出現(xiàn)燒嘴、管道等漏風(fēng)、漏煤氣現(xiàn)象，需要崗位工頻繁點檢叫修，浪費了大量的人力、物力。改造后減少煤氣泄露，有利于安全生產(chǎn)，且節(jié)約了煤氣，降低了能源消耗。另外改造后現(xiàn)場設(shè)施簡單美觀，利于現(xiàn)場標準化管理。

3.2 提高燃燒效率及熱風(fēng)爐熱效率

使用頂燃旋切式燃燒器，煤氣與助燃空氣能充分混合，提高了煤氣的燃燒效率，在相同的熱能需求下降低了煤氣使用量，從而達到了節(jié)能降耗的目的。這在當(dāng)前國家節(jié)能降耗的號召下，有著至關(guān)重要的意義。熱風(fēng)爐改造后在鼓風(fēng)量大幅增加的情況下，風(fēng)溫扔比原來略由升高，且煤氣消耗量明顯降低，說明熱風(fēng)爐燃燒效率及熱效率都有一定提升。改造后，風(fēng)溫提高，有助于降低燃料消耗，提高煉鐵經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

設(shè)備工藝改進是現(xiàn)代冶金企業(yè)中面臨的一項重要任務(wù)，淘汰落后工藝，使用先進技術(shù)，是增強企業(yè)競爭力的一個有效途徑。在當(dāng)前節(jié)能降耗的大背景下，通過設(shè)備工藝技術(shù)改造，達到有效節(jié)約能源，增加設(shè)備安全穩(wěn)定性的目的，對鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的意義。中厚板2 號高爐通過對熱風(fēng)爐燃燒器燃燒結(jié)構(gòu)形式的改造，消除了設(shè)備隱患，節(jié)約了能源，為提高風(fēng)溫，優(yōu)化高爐指標，提高經(jīng)濟效益，打下了堅實的基礎(chǔ)。本次熱風(fēng)爐燃燒器改造為今后類似條件的熱風(fēng)爐技術(shù)改造提供了寶貴了經(jīng)驗。