第四章高炉冶炼工艺课时：2学时授课内容：第三节热风炉操作目的要求：1.了解热风炉燃料；2.知道影响热风的因素；3.掌握热风炉的操作特点、燃烧制度；4.掌握送风制度和换炉操作。
重、难点：1.影响热风的因素、热风炉的燃烧制度、送风制度和换炉操作。
教学方法：利用多媒体以课堂讲授为主，结合实际范例进行课堂讨论。
讲授重点内容提要第三节热风炉操作一．热风炉燃料1．燃料品种及其化学成分、发热量热风炉的燃料为煤气。
表4—15分别列出几种热风炉常用煤气的成分和发热值。
表4—15 热风炉常用煤气成分及发热值2．煤气及助燃空气的质量含尘量：煤气含尘量低于10mg／m3。
助燃空气含尘量尽量减少。
煤气含水量：在热风炉附近的净煤气管道上设置脱水器或，使用干法除尘。
净煤气压力：净煤气支管处的煤气应有一定的压力，见表4—16。
表4—16 热风炉净煤气吉管处的煤气压力3．气体燃料可燃成分的热效应气体燃料可燃成分的热效应(见表4—17)表4—17 1 m3气体燃料中各可燃成分l％体积的热效应二．影响热风温度的因素1．拱顶温度◆限制拱顶温度的因素：①耐火材料理化性能。
实际拱顶温度控制在比拱顶耐火砖平均荷重软化点低l00℃左右(也有按拱顶耐火材料最低荷重软化温度低40～50℃控制)。
②煤气含尘量。
不同含尘量允许的拱顶温度不同(见表4—18)。
表4—18 不同含尘量允许的拱顶温度③燃烧产物中腐蚀性介质。
为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，必须将拱顶温度控制在不超过l400℃或采取防止晶间应力腐蚀的措施。
◆热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70～90℃。
◆大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高120～220℃。
小型高炉拱顶温度比平均风温高l50～300℃。
2．废气温度允许的废气温度范围：大型高炉废气温度不超过350～400℃，小型高炉不得超过400～450℃。
废气温度与热风温度的关系：提高废气温度可以增加热风温度。
在废气温度为200～400℃范围内，每提高废气温度100℃约可提高风温40℃。
影响废气温度的因素：单位时间燃烧煤气量、燃烧时间、蓄热面积。
3．热风炉工作周期热风炉一个工作周期：燃烧、送风、换炉三个过程自始至终所需的时间。
送风时间与热风温度的关系：随着送风时间的延长，风温逐渐降低。
合适的工作周期：合适的送风时间最终取决于保证热风炉获得足够的温度水平(表现为拱顶温度)和蓄热量(表现为废气温度)所必要的燃烧时间。
4．蓄热面积与格子砖重量当格子砖重量相同并采用相同工作制度时，蓄热面积大的供热能力大。
格子砖重量大，周期风温降小，利于保持较高风温。
单位风量的格子砖重量增大时，热风炉送风期拱顶温度降减少，即能提高风温水平。
单位风量的格子砖重量相同时，蓄热面积大的拱顶温度降小。
5．其他因素◆燃烧器形式和能力陶瓷燃烧器的煤气和空气、混合较好，燃烧能力大，完全可以满足要求。
◆煤气量(煤气压力)煤气量不足或煤气压力波动，拱顶温度不能迅速稳定地升高，热风炉蓄热量减少。
◆高炉操作高炉顺行、热风炉工作稳定，能最大限度地保持较高风温水平。
三．热风炉的操作1．蓄热式热风炉的传热特点热风炉内的传热主要是指蓄热室格子砖的热交换。
高炉热风温度的高低，取决于蓄热室贮藏的热量及拱顶温度。
2．热风炉的操作特点◆热风炉操作是在高温、高压、煤气的环境中进行。
◆热风炉的工艺流程：①送风通路：热风炉除冷风阀、热风阀保持开启状态外，其他阀门一律关闭；②燃烧通路：热风炉冷风阀和热风阀关闭外，其他阀门全部打开；③休风：所有热风炉的全部阀门都关闭。
◆蓄热式热风炉要储备足够的热量。
◆热风炉各阀门的开启和关闭必须在均压下进行。
◆高炉热风炉燃烧可以使用低热值煤气，提供较高的风温。
◆高炉生产不允许有断风现象发生，换炉操作必须“先送后撤”。
3．热风炉的燃烧制度热风炉的燃烧制度的种类：固定煤气量，调节空气量；固定空气量，调节煤气量；空气量、煤气量都不固定。
各种燃烧制度的操作特点和各种燃烧制度的比较见表4—l9和表4—20。
表4—19 各种燃烧制度的特点表4—20 各种燃烧制度比较燃烧制度的选择的原则：◆结合热风炉设备的具体情况，充分发挥助燃风机、煤气管网的能力；◆在允许范围内最大限度地增加热风炉的蓄热量；◆燃烧完全、热损少，效率高，降低能耗。
较优的燃烧制度：固定煤气量调节空气量的快速烧炉法。
合理燃烧的判断方法：◆废气分析法。
根据分析结果，判断成分是否合理(见表4—21)。
表4—21合理的烟道废气成分热风炉操作主要以废气分析法进行控制燃烧。
◆火焰观察法。
采用金属套筒燃烧器时，操作人员可观察燃烧器火焰颜色来判断燃烧情况。
过剩空气量的调整：过剩空气量主要是依据废气中的残氧量(通过氧化锆实测)来调节，通过调节助燃空气量获得最佳的空煤比，获得更高的拱顶温度和热效率。
一般认为废气成分中O2保持在0.2％～0.8％、CO保持在0.2％～0.4％的范围比较合理。
4．送风制度送风制度有：◆单炉送风。
单炉送风是在热风炉组中只有一座热风炉处于送风状态的操作制度。
◆并联送风。
并联送风操作是热风炉组中经常有两座热风炉同时送风的操作制度。
交错并联送风操作是两座热风炉，其送风时间错开半个周期。
对于4座热风炉的高炉来说，各个热风炉的内部状态均错开整个周期的l／4。
交错并联送风操作时，在两座送风的热风炉中，其中一座“后行炉”处于高温送风期，另一座“先行炉”处于低温送风期。
交错并联送风又分为冷并联送风和热并联送风。
冷并联送风时的热风温度主要依靠“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管内混合，由于混合后的温度仍高于规定的热风温度，需要通过混风阀混入少量的冷风，才能达到规定的风温。
冷并联送风操作的特点是：送风热风炉的冷风调节阀始终保持全开状态，不必调节通过热风炉的风量；风温主要依靠混风调节阀调节混入的冷风量来控制；热并联送风操作时，热风温度的控制主要是依靠各送风炉的冷风调节阀调节进入“先行炉”和“后行炉”的风量，使“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管中混合后的热风温度符合规定的风温。
5．热风炉换炉操作基本换炉程序见表4—22：表4—22 热风炉的基本换炉程序换炉操作的注意事项：◆换炉应先送后撤。
◆尽量减少换炉时高炉风温、风压的波动。
◆使用混合煤气的热风炉，应严格按照规定混入高发热量煤气量，控制好拱顶和废气温度。
◆热风炉停止燃烧时先关高发热量煤气后关高炉煤气；热风炉点炉时先给高炉煤气，后给高发热量煤气。
◆使用引射器混入高发热量煤气时，全热风炉组停止燃烧时，应事先切断高发热量煤气。
6．高炉休风、送风时的热风炉操作倒流休风及送风：高炉休风(短期、长期、特殊)时，用专设的倒流休风管来抽除高炉炉缸内的残余煤气，谓之倒流休风，其热风炉的操作程序见表4—23。
表4—23 倒流休风、送风热风炉操作程序不倒流的休风及送风：高炉休风不需要倒流时，将倒流休风、透风程序中的开、关倒流阀的程序取消即可。
7．热风炉全自动闭环控制操作热风炉的工作制度：◆基本工作制度：“两烧两送交叉并联”工作制。
◆辅助工作制：“两烧一送”工作制，有一座热风炉检修时用。
热风炉闭环控制指令：◆时间指令：根据先行热风炉的送风时间指挥换炉，对热风炉进行闭环控制。
◆温度指令：根据送风温度指挥换炉，对热风炉进行闭环控制。
热风炉的基本操作方式：连锁自动操作和连锁半自动操作。
操作系统还需要备有单炉自动、半自动操作、手动操作和机旁操作等方式。
连锁自动控制操作：按预先选定的送风制度和时间进行热风炉状态的转换，换炉过程全自动控制。
连锁半自动控制操作：按预先选定的送风制度，由操作人员指令进行热风炉状态的转换，换炉由人工指令。
单炉自动控制操作：根据换炉工艺顺序，一座热风炉单独自动控制完成状态转换的操作。
手动非常控制操作：通过热风炉集中控制台上的操作按钮进行单独操作，用于热风炉从停炉转换成正常操作状态时或检修时的操作。
机旁操作：在设备现场，可以单独操作一切设备，用于设备的维护和调试。
自动控制要点：◆燃烧控制：根据高炉使用的风量、需要的风温、煤气的热值、冷风温度，热风炉废气温度，经热平衡计算，计算出设定煤气量和空气量。
燃烧过程中随煤气量的变化来调节助燃空气量，采用最佳空燃比，尽快使炉顶温度达到设定值，并保持稳定，以逐步地增加蓄热室的储热量，当废温度达到规定值时(350℃)热风炉准备换炉。
采用废气含氧量分析作为系统的反馈环节，参加闭环控制，随时校正空燃比。
◆高炉热风温度的控制：当热风炉采用“两烧两送交叉并联”送风制度时，靠调节两座送风炉的冷风调节阀的开度，来控制先行(凉)炉、后行(热)炉的冷风流量，保持高炉热风温度的稳定。
当热风炉采用“两烧一送”的送风制度时，需靠调节风温调节阀的开度，兑入冷风量的多少来稳定高炉的热风温度。
◆换炉控制：按时间指令进行换炉的自动控制；按温度指令进行换炉的自动控制。
◆休风控制：一般休风控制为半自动操作，分为倒流休风和正常休风。