大型高炉热风炉技术的比较分析_钱世崇

１ 外燃 式、顶 燃 式 热 风 炉 本 体 结 构 的 比较
外燃式热风炉有地得式（Ｄｉｄｉｅｒ）、柯 柏 式（Ｋｏｐ－ ｐｅｒｓ）、马 琴 式 （Ｍａｒｔｉｎ ａｎｄ Ｐａｇｅｎｓｔｅｃｈｅｒ）、新 日 铁 式 （ＮＳＣ）外燃式和 ＤＭＥ 外 燃 式。 外 燃 式 热 风 炉 的 构 思 是 在１９１０年 由 达 尔 （Ｆ．Ｄａｈｌ）提 出 ，１９２８年 首 先
５ ０００ｍ３ 以 上 高 炉 ３～４ 座，中 国 高 炉 大 型 化，进 入 了钢铁企业结构优 化 的 新 阶 段，同 时 大 型 高 炉 的 热 风炉 技 术 选 择 成 为 关 注 的 热 点。 目 前４ ０００ｍ３ 级 别 高炉 热 风 炉 技 术 有 内 燃 式、外 燃 式、顶 燃 式 ３ 种。 ５ ０００ｍ３ 级别高炉热 风 炉 技 术 有 外 燃 式 和 顶 燃 式 ２ 种。５ ０００ｍ３ 级别以上高炉热风炉技术统计见表１。
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｈｏｔ Ｂｌａｓｔ Ｓｔｏｖｅ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ
ＱＩＡＮ Ｓｈｉ－ｃｈｏｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｆｕ－ｍｉｎｇ， ＬＩ Ｘｉｎ， ＹＩＮ Ｇｕａｎｇ－ｙｕ， ＭＡＯ Ｑｉｎｇ－ｗｕ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４３，Ｃｈｉｎａ）
第 ４６ 卷 第 １０ 期 ２ ０ １ １ 年 １０ 月
钢
铁
Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ
Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１１
大型高炉热风炉技术的比较分析
钱 世 崇 ， 张 福 明 ， 李 欣 ， 银 光 宇 ， 毛 庆 武
（北京首钢国际工程技术有限公司炼铁室，北京 １０００４３）
近 ２０ 年 来，高 炉 炼 铁 技 术 在 大 型、高 效、长 寿、 低 耗 、环 保 方 面 取 得 进 步 ，高 炉 长 寿 、高 风 温 、富 氧 喷
煤 等 单 项 技 术 的 进 步 突 出 。 高 炉 寿 命 提 高 １０ 年 ，提 出 ２５ 年 目 标；热 风 炉 高 风 温 提 高 １００℃ 达 到 １ ２５０℃，提 出１ ３００℃ 目 标；燃 料 比 降 低 到 ５５０ｋｇ／ｔ 以 下，提 出 了 ４９０ｋｇ／ｔ 以 下 的 目 标；煤 比 达 到 １５０ｋｇ／ｔ以上，提 出 ２００ｋｇ／ｔ目 标。 所 有 技 术 的 进 步均体现在能耗和 效 率 ２ 个 方 面，并 与 高 炉 大 型 化 发展密不可分，高炉 大 型 化 是 高 炉 炼 铁 技 术 发 展 的
顶燃 式 热 风 炉 早 在 ２０ 世 纪 ２０ 年 代 哈 特 曼 （Ｈａｒｔ－ｍａｎｎ）就提出了设想，但 未 受 到 人 们 重 视，从 ２０世纪７０年 代 开 始 在 中 国 的 中 小 型 高 炉 上 应 用， １９７９年首钢２号高炉 （１ ３２７ｍ３）使 用 了 顶 燃 式 热 风 炉 ，开 创 了 大 型 高 炉 使 用 顶 燃 式 热 风 炉 的 先 河 ，并 经
钢 铁Βιβλιοθήκη 表１ ５ ０００ｍ３ 级别以上高炉热风炉技术统计 Ｔａｂｌｅ １ Ｈｏｔ ｓｔｏｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ａｂｏｖｅ ５ ０００ｍ３
公 司／炉 号 （代 ） 克 里 沃 罗 格／９ 号 （３ 代 ） 切 列 波 维 茨／５ 号 （３ 代 ） 施 韦 尔 根／２ 号 （１ 代 ） ＮＳＣ 君津／４号（３代） 君 津／２ 号 ＮＳＣ 大分／１号（４代） ＮＳＣ 大分／２号（３代） ＮＳＣ 名古屋／１号（３代） 住 金 鹿 岛／１ 号 （２ 代 ） 神 户 加 古 川 ２ 号 （２ 代 ） ＪＦＥ 千叶／６号（２代） ＪＦＥ 京滨２号（２代） ＪＦＥ 仓敷／４号（３代） ＪＦＥ 福山４号（４代） ＪＦＥ 福山５号（代） 首 钢 京 唐 １ 号 （１ 代 ） 首 钢 京 唐 ２ 号 （１ 代 ） 江 苏 沙 钢 ２ 号 （１ 代 ） 浦 项 光 阳／４ 号 现 代 唐 津 厂 １ 号 （１ 代 ） 现 代 唐 津 厂 ２ 号 （１ 代 ）
作 者 简 介 ：钱 世 崇 （１９７０— ），男 ，硕 士 ，教 授 级 高 级 工 程 师 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｓｃ６６６＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ； 收 稿 日 期 ：２０１１－０７－０６
·２·
国家 乌克兰 俄罗斯
德国 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 中国 中国 中国 韩国 韩国 韩国
２０１１
炉 缸 直 径／ｍ １４．７ １５．１ １４．９ １４．５
１４．９ １４．９ １４．５ １５．０ 不详 １５ 不详 １４．４ １４．０ 不详 １５．５ １５．５ １５．３ １５．６ １４．８ １４．８
热风炉形式
Ｄｉｄｉｅｒ Ｄｉｄｉｅｒ Ｄｉｄｉｅｒ ＮＳＣ 式 ＮＳＣ 式 ＮＳＣ 式 ＮＳＣ 式 ＮＳＣ 式 Ｋｏｐｐｅｒｓ 不详 不详 不详 不详 不详 不详 ＢＳＫ 顶燃 ＢＳＫ 顶燃 ＤＭＥ 外燃 Ｋｏｐｐｅｒｓ ＤＭＥ 外燃 ＤＭＥ 外燃
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｆｏｒ ５ ０００ｍ３ ｇｒａｄｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ５ ０００ｍ３ ｇｒａｄｅ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ，ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｈｅａｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｄｉｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ－ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ａｎｄ ｔｏｐ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｃｈ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｓ ｔｈｅ ｂｌａｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｂｌａｓｔ ｖｏｌｕｍｅ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ ｅｔｃ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇａｓ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈｅｃｋｅｒ ｂｒｉｃｋ ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｄｉｄｉｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ａｎｄ ｔｏｐ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃ－ ｔｉｖｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｖｅｒ ｏｔｈｅｒ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ，ｔｏｐ－ｃｏｍｂｕｓ－ ｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｐ－ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｔｏｖｅ ｏｎ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ；ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
在美国卡尔尼基钢铁公司建成，１９３８年 Ｋｏｐｐｅｒｓ提 出专利，柯 柏 式 １９５０ 年 用 于 高 炉，其 特 点 是 燃 烧 室 拱顶和蓄热室拱顶由各自不同半径的半球形砌体构 成（图１）［１］；１９５９年 出 现 了 地 得 式 （Ｄｉｄｉｅｒ）热 风 炉， 其特点是 拱 顶 由 近 似 半 个 卵 形 拱 顶 连 接。１９６５ 年 德国蒂 森 （Ｔｈｙｓｓｅｎ）公 司 使 用 马 琴 （ＭａｒｔｉｎａｎｄＰａ－ ｇｅｎｓｔ）式外燃 热 风 炉，其 特 点 是 蓄 热 室 顶 部 具 有 圆 锥形的缩口，使蓄热 室 拱 顶 与 燃 烧 室 拱 顶 由 ２ 个 半 径相同的１／４球形 和 大 半 个 圆 柱 体 所 组 成；新 日 铁 （ＮＳＣ）式 热 风 炉，于 ２０ 世 纪 ６０ 年 代 末 综 合 了 科 柏 式和马琴式外燃热 风 炉 的 特 点，首 先 在 日 本 八 幡 制 铁所高炉上使用，其 特 点 是 蓄 热 室 顶 部 具 有 圆 锥 形 的 缩 口 ，蓄 热 室 顶 部 直 径 与 燃 烧 室 直 径 相 同 ，拱 顶 由
２个半径相同的半球形拱顶和１个圆柱体的联络管 所组成；ＤＭＥ 外燃式 是 在 地 得 式（Ｄｉｄｉｅｒ）的 基 础 上 进行燃烧器和燃烧 室 支 撑 结 构 的 改 进，其 特 点 与 地 得式外燃热风炉 基 本 相 同。 发 展 演 变 到 现 在，外 燃 式热风炉主要有地得式和新日铁式２种类型。
必 然 趋 势 ，中 国 高 炉 大 型 化 应 该 追 溯 到 １９８５ 年 ９ 月 宝钢的投产开始，然而真正走 大 型 化 应 该 是 从 ２００４ 年 。 不 完 全 统 计 ，至 ２０１１ 年 ３ 月 底 中 国 在 役 和 正 在 建设 的４ ０００ｍ３ 以 上 高 炉 累 计 １８～２０ 座，其 中
座数
４ ４ ３ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ３ ４ ３ ３
第 ４６ 卷
设 计 风 温／℃ １３００ １３００ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １２５０ １３００ １３００ １２５０ １２５０ １２８０ １２８０