王維興
目前，我國高爐煉鐵指標中與國外先進國家指標相比，差距最大的地方是高爐熱風溫度偏低，相差約80-100℃。我國有高爐1480 多座，大于1000m3 高爐有約620 座，已實現(xiàn)大于1200℃風溫僅71 座，高風溫高爐的比例較低。我國煉鐵工作者應在努力提高熱風溫度上下大力氣，以便盡快改變我國風溫偏低的現(xiàn)象，為節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本做出貢獻。
1 高風溫的節(jié)能效果
高風溫是廉價的能源(通過燃燒高爐煤氣獲得)，高爐煉鐵使用高風溫可以降低燃料比，提高煉鐵產(chǎn)量，提高噴煤比，進而實現(xiàn)低碳煉鐵，減少CO2 排放，降低煉鐵生產(chǎn)成本，是煉鐵技術(shù)發(fā)展的大方向。
資料顯示，當風溫大于1150℃時，風溫每提高100℃，可降低燃料比8kg/t；風溫在1050-1150℃時，風溫每提高100℃，可降低燃料比10kg/t；風溫在950-1050℃時，風溫每提高100℃，可降低燃料比15kg/t；風溫在小于等于950℃時，風溫每提高100℃，可降低燃料比20kg/t。
2 實現(xiàn)高風溫的技術(shù)措施
1)實現(xiàn)高風溫是個系統(tǒng)工程實現(xiàn)高風溫是個系統(tǒng)工程，它涉及很多方面，包括:熱風爐的選型、確定技術(shù)路線、設計、選材料、選設備、科學施工(有監(jiān)理)、科學操作、合理維護、熱風爐與高爐的銜接、經(jīng)濟效益等。
2)《高爐煉鐵工程設計規(guī)范》對熱風爐的要求
《高爐煉鐵工程設計規(guī)范》對熱風爐有具體的要求，主要體現(xiàn)在如下方面。
(1)熱風爐應采取提高熱效率(總熱效率大于85%)、降低燃料消耗、滿足熱風爐長壽(要大于20 年)的技術(shù)措施。
(2)熱風溫度宜為1250℃±50℃；拱頂溫度不宜超過1400℃；排放的廢氣溫度宜在150℃以下。
(3)熱風爐采用燃料的種類應根據(jù)全廠煤氣平衡確定，有高熱值煤氣的企業(yè)宜摻燒部分高熱值煤氣。
(4)座高爐宜配置3 座熱風爐。采用4 座熱風爐時，應采用交錯并聯(lián)送風。熱風爐設計應同時滿足加熱能力和長壽的要求。新建和改建的熱風爐宜采用頂燃式結(jié)構(gòu)。
(5)熱風爐蓄熱面積及格子磚重量，應根據(jù)入爐風量和送風時間為基準的熱工計算確定，單位風量磚重不宜低于1.0t/(m3/min)，單位風量的加熱面積不宜低于38m2/(m3/min)。
(6)熱風爐應根據(jù)計算溫度場和相關(guān)標準合理配置耐火材料。
(7)熱風爐爐箅子及支柱宜采用耐高溫材料。燃燒末期最高廢氣溫度宜為400-450℃。
(8)熱風爐廢氣排放應符合現(xiàn)行國家標準《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》GB28663 的要求。
(9)熱風爐應設置高效的余熱回收裝置，回收煙氣余熱，預熱助燃空氣和煤氣，及噴吹煤的干燥。
(10)確定熱風爐凈煤氣接點壓力時，應包括余熱回收裝置阻損在內(nèi)的系統(tǒng)流路阻力損失。凈煤氣接點壓力值應符合表1 的規(guī)定。
3技術(shù)措施
(1)一般一座2000m3 以下的高爐配備3 座熱風爐，巨型高爐配備4 座熱風爐。熱風爐可以采用石球式、外燃式、內(nèi)燃式、頂燃式結(jié)構(gòu)。從技術(shù)發(fā)展趨勢看:內(nèi)燃式要代替外燃式，并以頂燃式為主導；卡盧金式的改進型為技術(shù)發(fā)展方向，’逐步淘汰熱能利用效率低的石球式熱風爐。
(2)耐火材料要保證熱風爐內(nèi)砌體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，要有抗高溫蠕變性能和抗熱震性能。熱風爐的拱頂鋼板要有防腐蝕措施，拱頂磚不能做在蓄熱室大墻上，要使用耐高溫的硅磚；為提高格子磚蓄熱性能，蓄熱室采用多孔格子磚，格子磚可涂覆一層高輻射率材料；使用耐高溫的爐箅子和支柱(廢氣溫度大于450℃)。熱風爐應采用致密性耐火材料及組合磚。耐火材料除應滿足常規(guī)指標的要求外，還應滿足抗蠕變性能指標要求。高溫區(qū)的黏土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火磚的蠕變率均應小于0.7%(1200-1500℃，50h，0.2MPa)。硅質(zhì)耐火磚應控制殘余石英含量，不宜大于1.0%，真比重不應大于2.34g/cm3，蠕變率應小于0.5%(1500℃，50h，0.2MPa)。
(3)熱風管道設計要能解決受熱管道的熱膨脹和盲板力對管道系統(tǒng)的影響。熱風管道系統(tǒng)要能承受高風溫。
(4)建議熱風爐拱頂溫度不超過1450℃(防止爐殼鋼板晶界腐蝕)，拱頂溫度在燒爐與送風的溫差小于100-150℃，熱風爐送風時間要在40-60min。
(5)使用低熱值的高爐煤氣時，可采用煤氣和空氣雙預熱技術(shù)，實現(xiàn)高風溫。使用小熱風爐對空氣和煤氣進行預熱，必然要增加投資和能耗，是不經(jīng)濟的。
(6)高爐生產(chǎn)要能夠接受高風溫，需要提高爐料轉(zhuǎn)鼓強度、提高爐頂煤氣壓力、增加噴煤比、生產(chǎn)穩(wěn)定順行等。
(7)高爐正常生產(chǎn)風口區(qū)理論燃燒溫度要維持在2200±50℃，高風溫會使爐缸溫度升高，高爐難行。為此，要給高爐噴吹燃料(煤粉、重油等)，以緩解爐缸溫度過高。
(8)高爐開爐或停爐，不能噴煤，還要使用高風溫，可進行加濕鼓風(噴吹蒸汽)，有節(jié)焦的效果。
(9)高風溫節(jié)焦后，爐料透氣性變差，壓差要提高，要提高爐料的質(zhì)量，特別是轉(zhuǎn)鼓強度要高，可促進高爐穩(wěn)定順行。
(10)提高爐頂煤氣壓力，降低壓差，促進生產(chǎn)穩(wěn)定，有利于正常生產(chǎn)，有利于冶煉低硅鐵。
(11)采用常規(guī)材料的爐箅子、支柱時，熱風爐排出的煙氣溫度不得超過350℃；采用耐熱材料時，可為400-450℃。熱風爐排出煙氣的余熱應回收利用，設計中應配置余熱回收裝置，預熱空氣和煤氣。采用干法除塵時，可不預熱煤氣。
(12)用于熱風爐的助燃空氣的含塵量宜小于10mg/m3。確定助燃風機壓力時，應包括余熱回收裝置在內(nèi)的系統(tǒng)流路阻力損失。助燃空氣壓力值宜為:1000-2000m3 高爐大于等于10kPa、3000-5000m3 高爐大于等于12kPa。
(13)管道上應設置伸縮管，降低盲板力的破壞作用。
(14)熱風爐宜設置余壓回收裝置
3 施工要求
1)要按照冶金行業(yè)《高爐熱風爐施工規(guī)范》進行施工，并設監(jiān)理。
2)熱風爐的安裝和磚的砌筑質(zhì)量，對處理好熱膨脹和消除盲板力很重要。鋼材焊接點要進行熱處理；完工后要進行打壓試驗。
3)嚴格按烘爐曲線烘爐，必需連續(xù)進行，不允許烘爐時停爐，避免磚墻產(chǎn)生裂紋。不允許火焰與硅磚直接接觸。
4)停爐時，熱風爐要進行保溫；硅磚溫度要大于600℃，防止產(chǎn)生突然的收縮。
4 熱風爐操作
1)使用高爐煤氣熱值低，要進行雙預熱、或摻燒轉(zhuǎn)爐或焦爐煤氣，進行富氧燃燒，可實現(xiàn)拱頂溫度在1400±20℃，送風溫度大于1200℃。
2)控制燒爐與送風的拱頂溫差在100-150℃。
3)單座熱風爐送風時間控制在40-60min。
4)降低燒爐時空氣過剩系數(shù)，希望在1.05-1.10。
5)配置4 座熱風爐的高爐，可以進行交叉雙聯(lián)(實行熱風爐兩燒、兩送風制度)送風，可提高風溫。
6)使用計算機控制熱風爐的燒爐、送風，既可節(jié)能，又有利于實行高風溫。
7)建議使用柔性混風閥(有硅橡膠膨脹圈)，可避免風溫損失25℃。
5 加強對熱風爐的檢測和維護
1)對熱風爐要設立必要的檢測點，制定科學的巡檢制度、檢驗標準；對重點部位檢測結(jié)果要定期進行分析。
2)建立科學的、不同類型的預案處理事故方案。
3)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象(磚的塌落、爐皮和管道發(fā)紅或變形，閥門故障等問題)要及時發(fā)現(xiàn)和處理。
4)建立熱風爐生產(chǎn)技術(shù)檔案，總結(jié)歷史經(jīng)驗，指導生產(chǎn)實踐。
6 高風溫的應用案例
據(jù)統(tǒng)計，2014 年我國有71 座高爐年平均風溫超過1200℃，最高的是太鋼6 號高爐，風溫達到1245.28℃，寶鋼3 號高爐風溫達到1241℃，福建三安5 號高爐為1240℃；敬業(yè)9 和10 號高爐、寶鋼2 號高爐、太鋼5 號高爐等的風溫均超過1230℃，具體見表2。
