关于热风炉重要的设计与运行参数的讨论

高炉热风炉的运行参数十分重要,且相互的关系更加重要。本文利用相关设计程序,寻找参数间的规律,试图提醒人们不要一味追求个别指标而造成热效率下降,从节能高效走向其反面。

关于热风炉重要设计与运行参数的讨论

陈维汉 1刘世聚2

（郑州豫兴耐火材料有限公司）

摘要：文中利用热风炉设计程序对热风炉重要的结构与性能参数间的相互关系进行了较为详细的分析，并按照逐级评估优选的办法来确定热风炉的设计与运行参数。从而为热风炉优化设计与性能评价找出了一条简捷的途径。

一、引言

热风炉是高炉炼铁的重要辅助设备，为高炉冶炼提供高温热风是其主要目的，随着冶炼技术的发展对热风温度的要求越来越高，而同时高炉煤气的热值却越来越低。这就意味着在较低的理论燃烧温度条件下要获得到尽可能高的热风温度。一般而言，提高煤气与助燃空气的预热温度是一条直接的途径，这反过来又要求提高排烟温度，而高排烟温度必然降低热风炉的热利用效率，同时也要增加预热所需的换热设备。如何在现有条件下通过对热风炉重要参数的分析找到一条高效、高温、低投入（或投入不变）的热风炉设计与运行途径，是一件十分有意义的课题。长期以来人们在这方面做了大量的工作，积累了大量的设计与运行管理经验[1]、[2]、[3]、[4]。

就目前热风炉设计与运行状态而言[5]、[6]，继续进行上述的事情仍然十分必要。因为热风炉设计工作还没有做到规范化和最佳化，整体状况较为粗放；而运行管理也未能实现运行参数优化与合理的操作制度。有鉴于此，首先要做的工作就是从性能参数调整出发，实现已投产热风炉高风温、高效率的运行，以及从设计入手确定合理、优化的结构参数与性能参数，并逐步通过实践加以完善与规范。其次是进行高效燃烧装置与高效蓄热装置的研究与设计[7]、[8]。

这里将针对性能参数的设计与调整问题，在自行开发的热风炉设计计算程序的帮助下对热风炉运行参数的相互间关系以及对热风炉结构参数的影响进行一点有益的探索。为实现热风炉高风温、高效率与低投入的运行做一点切实可行的努力。

二、热风炉排烟温度的选择

一般而言，热风炉高效运行是符合节能要求的，在任何情况下是设计的首要目标。合理的热效率选择在燃烧装置和燃料成分确定之后，热风炉排烟温度的选择是决定性的因素。决不能为了提高热风（鼓风）温度而没有原则地提高排烟温度，而应该在综合权衡利弊的情况下进行合理选择。

利用自行编制的热风炉设计计算程序，计算了在确定燃料成分、煤气与助燃空气温度、蓄热体结构、热风出口温度下，热风炉排烟温度与热效率、单位鼓风蓄热体重量、蓄热体高度等参数的关系，以及不同排烟温度下，排烟温度和热风出口温度的波动值。表1给出详细计算结果。为了说明问题，这里以排烟温度为200℃作为基准，给出各种参数的相对变化情

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陈维汉 华中科技大学教授，现为公司总工程师 电话：15136271687 刘世聚 公司董事长 电话：13803858297

高炉热风炉的运行参数十分重要,且相互的关系更加重要。本文利用相关设计程序,寻找参数间的规律,试图提醒人们不要一味追求个别指标而造成热效率下降,从节能高效走向其反面。

℃，煤气温度120℃，热风温度1200℃，φ30mm孔径S/d=1.5的

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19孔格砖；煤气热值3400Kj/Nm，过量空气系数为1.02。

从图1可见，排烟温度的提高会导致热效率减小，且为线性变化规律；而相应蓄热体高度却是显著降低（包括加热面积、蓄热体质量等）；注意到变化曲线是开始提高温度时变化显

高炉热风炉的运行参数十分重要,且相互的关系更加重要。本文利用相关设计程序,寻找参数间的规律,试图提醒人们不要一味追求个别指标而造成热效率下降,从节能高效走向其反面。

著，而进一步提高温度时变化平缓。据此规律，不妨将平均变化率作为选取合理排烟温度的准则，最恰当的排烟温度应该在240℃～260℃之间（图中黄色平行四边形下沿与变化曲线接合处）。再注意图2，表示了随着排烟温度的提高，热风与排烟温度的波动值逐步增大，这很不利于热风炉性能的改善和提高热风的平均热风温度水平。综合上述分析，这里选取260℃作为合理的排烟温度，并以此温度作为预热煤气与助燃空气的热源，以提高热风温度和热风炉效率，以及在蓄热体高度不变下减小热风温度的波动值。

三、煤气与助燃空气预热温度的合理选取

利用排烟余热加热煤气与助燃空气能有效地提高燃烧温度，从而提高热风温度和提高热风炉效率，并能在相同条件下降低蓄热体高度。预热煤气与空气的作用效果如何，以及如何选择合理的预热温度是设计者必须考虑的问题。这里同样利用热风炉设计计算程序在一定条件下分析煤气与空气分别预热，以及煤气与空气同时预热对热风炉效率和燃烧温度的影响。表2和表3分别给出空气预热和煤气不同预热温度下的热风炉燃烧温度与热效率的变化，而图3和图4则绘出相应的曲线。表4和图5则表示了煤气与空气同时预热的情况。

表3煤气预热对效率和燃烧温度的影响

高炉热风炉的运行参数十分重要,且相互的关系更加重要。本文利用相关设计程序,寻找参数间的规律,试图提醒人们不要一味追求个别指标而造成热效率下降,从节能高效走向其反面。

关于热风炉重要设计与运行参数的讨论

图4a煤气温度对燃烧温度的影响1440 1420 1400

图4b煤气温度对热风炉效率的影响0.808 0.806

热风炉效率

煤气温度热风炉效率

0.804 0.802 0.8 0.798 0.796

烟气温度

1380 1360 1340 1320 0 40 80 120 160 200 煤气温度

0.794 0.792 0 40 80 120 160 200 煤气温度

表 4 助燃空气与煤气同时预热对热效率和燃烧温度的影响 (排烟温度 260 度,热风温度 1200 度,空气系数 1.02) 助燃空气温度 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 煤气温度 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 热风炉效率 0.7856 0.7882 0.7915 0.7948 0.7979 0.8009 0.803 0.8058 0.8085 0.8111 燃烧(烟气)温度 1288 1306 1325 1344 1363 1382 1400 1419 1438 1457

图6a煤气空气温度对燃烧温度的影响1480 1460 1440 1420 1400烟气温度

图6b煤气空气温度对热风炉效率的影响0.815

燃烧(烟气)温度

0.81 0.805热风炉效率

热风炉效率

1380 1360 1340 1320 1300 1280 1260 0 40 80 120 煤气空气温度 160 200

0.8 0.795 0.79 0.785 0.78 0 40 80 120 160 200 煤气空气温度

高炉热风炉的运行参数十分重要,且相互的关系更加重要。本文利用相关设计程序,寻找参数间的规律,试图提醒人们不要一味追求个别指标而造成热效率下降,从节能高效走向其反面。

从上述图表中可以清晰看出，助燃空气与煤气温度的改变对热风炉效率与燃烧温度的影响是线性的。于是可以由排烟温度选取的高低来确定助燃空气和煤气的预热温度的高低。对于小型高炉由于采用干法除尘，煤气温度在120度以上，可以不再进行预热，而助燃空气预热温度可以在260度排烟温度下选取160度～180度范围。如果煤气预热也可以在160度～180度的范围内为好。如果燃烧室结构不容许燃烧温度高过1400度，那么预热温度在160度上下为宜。

的效率下降相比的，在ΔΤ=100℃情况下，前者的效率增加为0.0132，而后者的下降则为0.0649。显然，通过提高排烟温度来提高煤气与助燃空气温度以最后达 …… 此处隐藏：4977字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……