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高爐熱風(fēng)爐是煉鐵廠高爐重要的附屬設(shè)備,隨著高爐熱風(fēng)爐技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高,我國(guó)高爐熱風(fēng)溫度已經(jīng)逐漸得到了提高,。高爐熱風(fēng)爐于二十世紀(jì)五十年代在我國(guó)得到應(yīng)用,當(dāng)時(shí)以內(nèi)燃式熱風(fēng)爐技術(shù)為主,之后逐漸引入并開(kāi)發(fā)了外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐,技術(shù)逐步得到了提高,。大型高爐熱風(fēng)爐以外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐為主,比較典型的有外燃式熱風(fēng)爐Didier,、NSC和頂燃式熱風(fēng)爐,該文主要比較分析了三種典型熱風(fēng)爐的本體結(jié)構(gòu),并對(duì)外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐的速度分布,、格子磚表面溫度分布、風(fēng)爐流場(chǎng)進(jìn)行比較分析,。  高爐熱風(fēng)爐是煉鐵廠高爐重要的附屬設(shè)備,煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中,高爐熱風(fēng)爐向高爐內(nèi)部持續(xù)鼓入大量的高溫空氣,從而保證高爐中燃燒的焦炭將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵,能夠能將降低焦比,、增加產(chǎn)量。 二十世紀(jì)五十年代,我國(guó)高爐以內(nèi)燃式熱風(fēng)爐為主,不過(guò)其在技術(shù)方面有許多不完善的地方,同時(shí)隨著風(fēng)溫的增加其缺陷也會(huì)更為明顯,。到了六十年代,出現(xiàn)了燃燒室與蓄熱室分開(kāi)的外燃式熱風(fēng)爐,。七十年代,我國(guó)開(kāi)發(fā)了頂燃式熱風(fēng)爐,并且在的高爐上得到了應(yīng)用。之后對(duì)高爐熱風(fēng)爐進(jìn)行不斷的完善,。從高爐熱風(fēng)爐的發(fā)展過(guò)程可以看出,高爐有效容積,、強(qiáng)化冶煉程度及爐溫、風(fēng)壓的不斷提高,致使熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)也隨之變化,。該文主要比較分析Didier,、NSC以及頂燃式三種典型熱風(fēng)爐的本體結(jié)構(gòu),并對(duì)外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐的速度分布、格子磚表面溫度分布,、風(fēng)爐流場(chǎng)進(jìn)行比較分析,。 1 高爐熱風(fēng)爐的分類 根據(jù)現(xiàn)代熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)用于4000 m3級(jí)別的高爐熱風(fēng)爐可分為三類,包括內(nèi)燃式、外燃式以及頂燃式三種,。 1.1 內(nèi)燃式熱風(fēng)爐 霍戈文熱風(fēng)爐是內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的成功代表,其體積小,、材料用量少,能夠節(jié)省很大一部分的投資,并且其良好的生產(chǎn)效果能夠滿足高風(fēng)溫和長(zhǎng)壽的需求。普通內(nèi)燃式熱風(fēng)爐存在一定的缺陷,比如火井偏在一側(cè)導(dǎo)致氣流的分布參差,阻礙了直徑的擴(kuò)大;燃燒室隔墻結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜;拱頂溫度不得超過(guò)1320℃,、風(fēng)溫要控制在980～1100℃,。 1.2 外燃式熱風(fēng)爐 大型高爐多采用外燃式熱風(fēng)爐,目前使用較多且效果好的外燃式熱風(fēng)爐是新日鐵工外燃熱風(fēng)爐。其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,防止晶間應(yīng)力腐蝕,增加了熱風(fēng)閥的使用壽命等優(yōu)點(diǎn),。外燃式熱風(fēng)爐也存在一些缺點(diǎn),其材料消耗相對(duì)較大,異型磚拱頂?shù)膹?fù)雜結(jié)構(gòu)造成施工比較困難,同時(shí)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,受力參差,。 1.3 頂燃式熱風(fēng)爐 其撤除了燃燒室,在熱風(fēng)爐的拱頂直接安裝燃燒器。頂燃式熱風(fēng)爐將內(nèi)燃式、外燃式的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合,不僅增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,、增加了蓄熱面積,而且還降低了熱損失,增加了熱風(fēng)爐的使用壽命等等,。 用于5000 m3級(jí)別的高爐熱風(fēng)爐技術(shù)為外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐兩種。 2 大型高爐熱風(fēng)爐技術(shù)的比較分析 該文主要比較分析用于5000 m3級(jí)別大型高爐熱風(fēng)爐的外燃式熱風(fēng)爐和頂燃式熱風(fēng)爐兩種,。 2.1 外燃式和頂燃式熱風(fēng)爐本體結(jié)構(gòu)的比較 外燃式熱風(fēng)爐應(yīng)用較多的類型是得式(Didier)式和新日式鐵式(NSC)外燃式,。下面對(duì)典型形式的外燃式、頂燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行比較: 2.1.1 Didier外燃式 (1)布置:一列式,。 (2)拱頂特點(diǎn):2個(gè)不同半徑近于1/4球體和半個(gè)截頭圓錐組成,尺寸大,、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 (3)燃燒器:柵格燃燒器,火焰短,空煤氣預(yù)熱溫度要求基本相同,對(duì)掉物具有較強(qiáng)的敏感性,有火井,可用15年,。 (4)氣流:分布較差,。 (5)優(yōu)勢(shì):外形低。 (6)缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,拱頂溫度高,晶間應(yīng)力腐蝕問(wèn)題突出,穩(wěn)定性差,對(duì)溫度差具有較強(qiáng)的敏感性,。 2.1.2 NSC外燃式 (1)布置:一列式,。 (2)拱頂特點(diǎn):2個(gè)相同半徑半球頂和1個(gè)圓柱連聯(lián)管組成,尺寸小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,。 (3)燃燒器:3孔套筒燃燒器,火焰長(zhǎng),需要建立在其它設(shè)備比較嚴(yán)格的基礎(chǔ)上運(yùn)行,有火井,可用15年,。 (4)氣流:分布較好。 (5)優(yōu)勢(shì):結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,。 (6)缺點(diǎn):面積大,存在晶間應(yīng)力腐蝕,、聯(lián)通管問(wèn)題。 2.1.3 頂燃式 (1)布置:一列式,、矩形、菱形,。 (2)拱頂特點(diǎn):燃燒和蓄熱相結(jié)合,拱頂直徑小,具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,。 (3)燃燒器:旋流擴(kuò)散環(huán)形燃燒器,多孔旋流噴射,火焰短,適應(yīng)性較強(qiáng),無(wú)火井,可使用25年。 (4)氣流:分布良好,。 (5)優(yōu)勢(shì):結(jié)構(gòu)對(duì)稱,布置靈活,面積小,原材料消耗相對(duì)較小,煙氣分布優(yōu),降低了晶間應(yīng)力腐蝕,。 (6)缺點(diǎn):火器位置高導(dǎo)致管系設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜。 2.2 外燃式和頂燃式熱風(fēng)爐數(shù)值計(jì)算定性比較分析 2.2.1 速度分布比較 頂燃式風(fēng)爐爐內(nèi)的速度是圍繞熱風(fēng)爐中心線進(jìn)行,分布對(duì)稱,從而確保煙氣不會(huì)出現(xiàn)參差,使之受熱均勻,。 外燃式熱風(fēng)爐在燃燒的過(guò)程中,所形成的高溫?zé)煔獠荒苓_(dá)到中心對(duì)稱的要求進(jìn)入格子磚,造成受熱參差不均勻,使格子磚的效率無(wú)法提高,。 2.2.2 格子磚表面溫度分布比較 頂燃式熱風(fēng)爐格子磚表面的溫度分布比較均勻,最大的溫差也不會(huì)超過(guò)50℃。 外燃式熱風(fēng)爐格子磚溫度分布參差,而且相差較大,最大的溫差可高達(dá)200℃,。 2.2.3 風(fēng)爐流場(chǎng)比較 頂燃式熱風(fēng)爐流場(chǎng)比較均勻,圍繞熱風(fēng)爐中心線旋流向下流入格子磚,使格子磚能夠均勻的受熱,。 外燃式熱風(fēng)爐由于空間結(jié)構(gòu)制約了高溫?zé)煔?難以均勻的流入格子磚,在流入之前會(huì)形成比較大的渦流,導(dǎo)致氣流分配參差,降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 3 總結(jié) 高爐是消耗能量巨大的專業(yè)設(shè)備,必須要在大量的熱量基礎(chǔ)上才可以確保冶煉成功,現(xiàn)代熱風(fēng)爐的發(fā)展要求提高熱效率,、節(jié)約能源,、延長(zhǎng)使用壽命等。頂燃式熱風(fēng)爐的本體結(jié)構(gòu)技術(shù)、流場(chǎng)傳熱技術(shù)都具有明顯的優(yōu)勢(shì),特別是對(duì)于大型高爐來(lái)說(shuō),具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益,。 |
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