炼铁高炉热风炉现状及发展方向
张振峰冯晓军
摘要：根据国家《钢铁产业发展政策》，以及国家节能减排政策的实施，对我国钢铁工业健康发展提出相关要求，技术装备现代化、大型化，高效节能是高炉炼铁生产的发展方向，而做为高炉炼铁生产，热风炉的效率、装备水平对炼铁生产能耗降低起到重要作用。
本文对我国高炉炼铁热风炉装备水平及运行现状和发展方向做以总结分析。
关键词：高炉、热风炉、现状及发展方向
1、引言：目前，我国高炉炼铁生产技术步入了飞速发展阶段，随着国家节能减排，以及淘汰落后产能的步伐加大，对于高炉炼铁能耗降低、热风炉提供高风温、增加煤粉喷吹量，节能降低焦比的有效措施，随着高炉大型化装备水平的现代化，热风炉各种新技术的应用，使热风炉逐渐走向节能、高效、长寿的步伐。
改进内燃式、外燃式均取得了1200℃以上的高风温。
随着顶燃式热风炉的发展，特别是卡鲁金顶燃式热风炉的引进，其高效、长寿、投资成本低的特点，逐渐为大型高炉所采用，并取得成功，已成为热风炉发展方向。
2、目前我国炼铁高炉热风炉现状：
2.1 现代热风炉的分类：
热风炉做为高炉炼铁重要组成设备，随着高炉炼铁技术的发展进步，热风炉结构形成发展的步伐从来就没有停止，其历史久远，现代热风炉分为以下几类：
①按燃烧室位置分：内燃式、外燃式和顶燃式。
②按燃烧入口位置分：低架式（落地式）和高架式。
③按燃烧室形状分：眼睛形、苹果型和圆形。
④按蓄热体形状分、板状、块状和球状。
本文以现代主流热风炉分类依据，按燃烧室位置来分别讨论内燃式、外燃式、顶燃式热风炉的现状及发展方向。
2.2国内炼铁高炉装备内燃式热风炉的现状。
2.2.1内燃式热风炉结构特点：
热风炉的燃烧室（又叫火井）和蓄热室同置于一个圆型炉壳内，称之为内燃式热风炉，内燃式热风炉又分为传统内燃式和改进内燃式，传统内燃式热风炉的风温低、寿命短，已被改进内燃式所代替，改进内燃式的主要特点：①采用悬链线型拱顶结构，优化拱顶高温稳定性及气流分布；②采用圆型火井及新型隔墙；③采用陶瓷燃烧器和弧形炉衬板。
2.2.2内燃式热风炉在国内高炉的装备情况：
目前，内燃式热风炉是在国内炼铁高炉装备最为广泛的热风炉之一，经过改进优化热风炉结构，新技术的应用，平均风温达到了1150——1200℃的水平，具有代表性的有：
武钢：4# 2200m3高炉 5、6、7# 3200m3高炉 8# 3800m3高炉鞍钢：11#2580 m3高炉新1#高炉3200m3高炉
唐钢：2560 m3高炉 2000m3高炉
首钢：1726m3高炉
太钢：1200m3高炉
攀钢：1260m3高炉
邯钢：2*3200m3高炉
2.2.3以武汉钢铁公司7#3200 m3高炉内燃式热风炉为例，体现了内燃式热风炉的新技术应用水平。
①陶瓷燃烧器的改进，在能够满足混合燃烧能力的前提下，调整燃烧器的长度，以5、6、7#做比较，5#燃烧器长度4.5m，6#燃烧器长度5.4m，混合煤气能力174000 m3/h，7#燃烧器长度5m，混合能力168000 m3/h，燃烧器变小，蓄热面积由51.2/52.3m2变为52.2/53.3 m2，增大1 m2，单炉蓄热面积增加2.5%，同时整体降低陶瓷燃烧器高度2m，增加了燃烧室上部空间，燃烧效果好。
②火井隔墙的独立结构与大墙之间不咬砌，设有滑缝和膨胀缝，并在中下部设不锈钢板。
③关键部位采用组合砖，热风出口、热风主管和支管三岔口，热风主管与围管三岔口、烟道口、主管与围管转折点均采用组合砖。
④在设计初期，提前调和热风主管与热风围管的高度差，取消了混风室，避免高风温（大于1200℃），混风室的影响热风主管高温稳定性，内衬设置合理的滑动结构和膨胀结构。
⑤采用混合煤气。
⑥装备烟气回收装置。
2.3外燃式热风炉：
2.3.1结构特点：
外燃式热风炉是内燃式热风炉的进化与发展，它的燃烧室独立于蓄热室之外，两个室顶部以一定的方⑤式连接起来，外燃式热风炉目前有四种类型：地得式、科珀斯式、马琴式和新日铁式，其特点是①燃烧室拱顶与蓄热室单体分开，消除了内燃式热风炉的隔墙不均受热。
②燃烧室拱顶与蓄热室各部砌体可以单独自由膨胀。
③燃烧器呈圆形有利于燃烧。
④有利于蓄热室气流分别。
⑤高温长寿其缺点：a、占地面积大，投资大。
b、壳体影响应力腐蚀严重易开裂。
2.3.2 外燃式热风炉在国内高炉的装备情况：
宝钢引进吸收了新日铁外燃式热风炉技术并在国内炼铁高炉有了推广：
宝钢所有热风炉都是新日铁外燃式。
鞍钢10# 2580m3高炉采用新日铁或外燃式热风炉。
太钢 4350m3马钢2*3600m3高炉都采用新日铁外燃式热风炉。
鞍钢鮁鱼圈新建4038m3高炉拟采用PW公司大型地得式外燃式热风炉。
2.4 顶燃式热风炉：
2.4.1 顶燃式热风炉的特点：顶燃式热风炉是将燃烧室设在热风炉顶部，不单独设立燃烧室，利用拱顶部位空间，使混合煤气燃烧，待用旋流式燃烧器，保证煤气完全燃烧。
与内燃式比较，特点如下：
①去掉火井，蓄热面积增加25—30%，增加蓄热能力，清除了燃烧室和蓄热室中、下部“短路的”可能性。
②炉底结构对称稳定、炉型监督、结构强度好、受力均匀、稳定区分明，与外燃式比较占地小、投资少、效率高。
②节省热风炉周围操作平台空间。
2.4.2 顶燃式热风炉分类：
①首钢式：特点：十字排布、结构紧凑，具有自主知识产权。
②承德式：特点：采用旋流顶燃式燃烧器，燃烧效率高，蓄热面积大，投资少，寿命长。
③球式顶燃式热风炉，球式热风炉做为顶燃式热风炉的特殊形式，将蓄热室的各种砖用自然堆积的耐火球代替，热效率高，蓄热面积大。
④卡鲁金式：1982年在苏联下塔吉尔冶金公司1513m3高炉装备，经发明者卡鲁金做了改进，并正式命名卡鲁金型，已经在我国引进并广泛推广应用。
2.4.3顶燃式热风炉的装备情况：
①球式热风炉：目前已装备到1327m3高炉。
②卡鲁金顶燃式热风炉的装备情况（1000m3以上）
莱钢 1880m3高炉济南钢铁公司 3*17510m3高炉
国丰 2*1800m3高炉首秦 1200 m3高炉2200 m3高炉
天钢 3200 m3高炉唐钢 3200 m3高炉鞍
钢 2580 m3高炉
首钢曹妃 3*5500 m3高炉
3、国内炼铁高炉热风炉的先进技术应用以及主流发展方向。
热风炉为高炉提供平稳、高风温、增加高炉喷吹量，是节焦的有力措施，随着高炉大型化、高效节能的主流发展方向，对热风炉的应用提出了新的要求：①热效率高。
②投资省。
③结构稳定、长寿、维修费用少。
④占地面积小。
在国内大量淘汰落后产能，炼铁系统技术升级改造过程中，卡鲁金热风炉与现代先进节能技术相结合，被许多大型高炉采用，并表现出明显的优势，成为热风炉结构形式的主流发展方向。
3.1 热风炉节能高效技术潮流：
①热风炉废气余热利用技术，采用烟气、空气双预热，提高热风炉热效率。
②冷风气流均布技术，优化热风炉炉子部位冷风气流均布，提高热风炉热交换效率。
③纳米涂层技术，提高格子砖的反射率，从而提高热风炉热效率。
④煤气富化技术，在高炉煤气中掺入高热随煤气。
⑤燃烧系统助燃风富氧技术。
⑥全干法煤气除尘技术？降煤气含量在5m/m3以下，提高煤气显热。
⑦炉体关键部位采用组合砖，拱顶、球顶大墙结构，独立膨胀自如，互不影响，荷载于托砖环上，通过炉壳传递到炉基，结构更加稳固。
炉体管道隔热防腐新技术的应用，防止间应力腐蚀和热量损失。
热风炉阀门设备的轻量化技术，将原来笨重的闸阀，盘式阀用密封式蝶阀代替。
⑧自动燃烧系统。
⑨安全吹扫系统：引进欧洲安全设计理念，在煤气支管加装氮气吹扫系统。
3.2 国内大型钢铁改造项目采用卡鲁金顶燃式热风炉，应同时采用许多先进技术，通过灵活配置达到1250~1300m3送风温度，其中，京唐钢铁公司3*5500高炉配置4座卡鲁金热风炉送风温度达到1300℃。
鞍钢2580m3高炉采用卡鲁金热风炉风温达到1250℃。
首秦1200m3、1780m3高炉应用卡鲁金热风炉灵活配置，采用3+2全新结构；3座卡鲁金燃式热风炉12座，卡鲁金预热炉获得1300℃的风温。
4结语：
通过国内大型钢企对卡鲁金顶燃式（改进顶燃式）热风炉结合当前新技术，取得了良好的效益，使得改进顶燃式热风炉成为高炉炼铁系统技术的发展方向和潮流，目前有许多内燃式、球式热风炉进行改造，取得了明显的效果，顶燃式热风炉以及明显的优势，引领热风炉向节能、高效、长寿的方向前进。