新型顶燃式热风炉燃烧技术研究
卡鲁金顶燃式热风炉的装备特点与理论分析
卡鲁金顶燃式热风炉的装备特点与技术分析何丽珠（昆明工业职业技术学院，云南昆明650302）摘要：对昆钢1350m3高炉配置的卡鲁金顶燃式热风炉的内型结构、耐火材料、技术特征及工艺特点进行了全面的介绍和理论分析。
关键词：高炉顶燃式热风炉高风温耐火材料Characteristics of Kalugin Top Combustion Hot BlastStove and Technical AnalysisHe Lizhu（Kunming Vocational Industrial and Technology College of Industry, Yunnan Kunming, 650302）Abstract: Give detailed introduction and theoretical analysis about inner structure, refractory, technique characteristics and process to KISCO 1350m3 Kalugin top combustion hot blast stove. Key words:blast furnace top combustion hot blast stove high blast air temperature refractory0 引言高风温是高炉节能降耗强化冶炼的有效措施。
随着高炉炼铁技术的发展，对风温的要求不断提高，顶燃式热风炉的优势日益明显，特别是卡鲁金顶燃式热风炉，以其高温长寿、节约资金等诸多优点，在国内迅速得到推广应用。
昆明钢铁股份公司下属的红河钢铁的有效容积为1350m3的3#高炉，配置了3座卡鲁金顶燃式热风炉，在使用单一的低发热值高炉煤气的情况下，达到了1200℃以上的高风温，取得了较好的技术经济指标。
1 卡鲁金顶燃式热风炉的特点昆钢1350m3高炉配置的卡鲁金顶燃式热风炉是从俄罗斯引进的一种新型高效节能型热风炉。
酒钢7号高炉热风炉的设计特点研究
酒钢7号高炉热风炉的设计特点研究酒钢7号高炉热风炉型式为顶燃式热风炉，拱顶部位设置环形陶瓷燃烧器，高温区选用硅砖，蓄热室采用19孔高效格子砖，采用冷风均匀分配技术，独立支撑无梁式炉箅子，利用废烟气预热助燃空气和煤气，以使热风平均温度达到1200℃以上。
标签：顶燃式热风炉；硅砖；冷风导流；炉箅子1概述酒钢集团本部在现有生产规模的基础上调整产能结构，初步使本部的铁-钢-材生产环节达到合理衔接，在现有的规模上增加一座1800m3高炉（7号），要求其工艺技术装备水平达到国内先进；热风炉系统在整个炼铁系统中占据非常重要的地位，所以热风炉的设计质量会影响整个炼铁工程的运行状况。
酒钢7号高炉配置了三座顶燃式热风炉，预留一座热风炉的位置。
热风炉高温区采用硅砖。
热风炉燃料为单一高炉煤气，利用烟气余热回收装置预热煤气和助燃空气。
热风炉高温阀门采用软水密闭循环冷却，热风炉系统燃烧、送风、换炉实现自动控制。
三座热风炉正常工作时，采用“两烧一送”工作模式，在富氧鼓风的条件下，热风温度可达1200℃以上。
2热风炉本体设计特点顶燃式热风炉主要技术性能参数见表1。
表1顶燃式热风炉主要技术性能参数项目1数值热风炉座数13热风温度，℃1>1200热风炉炉壳直径（上部/中部/下部），mm111504/10670/10120热风炉高度，m150.145蓄热室断面积，m2164.95格子砖类型119孔格子砖孔径，mm130格子砖蓄热面积，m2/m3148.56单位鼓风加热面积m2/min143.72.1燃烧器及拱顶结构環形陶瓷燃烧器设置在热风炉顶部预混室中心区域，环形陶瓷主燃烧器由一条煤气和一条空气环形通道组成，在煤气和空气通道上分布有多个旋流喷射孔，喷射孔沿圆周切线方向布置，喷出的气流以一定的速度在预混室内交叉混合并向下旋流，煤气在拱顶锥段空间燃烧，此环形陶瓷燃烧器为短焰燃烧器，火焰不接触砌体，砌体不会出现局部过热现象。
环形陶瓷燃烧器预混室与锥形拱顶的几何结构使通过气流在拱顶空间内的收缩、扩张、旋流、回流而实现煤气的完全燃烧和高温烟气的均匀分布。
新型顶燃式热风炉设计实践
已 出现 坍 塌 。送 风温 度 仅 ８ ０℃ 左右 ，严 重制 ０ 约高 炉 生 产 。 该公 司决 定 开 发 新 型顶 燃 式 热 风 炉 。并 进 行 限 额设 计 ，解 决 热 风 炉 炉顶 烧 嘴 与
炉 壳 连 接 处 开 焊严 重 、拱 顶 砌 体 结 构 不 稳 定 、
风 炉部 分大 墙 及 相 应 炉 壳 、热 风 主 管 及 阀 门 利 旧使 用 。新 设 计 范 围是 ：开 发设 计 热 风 炉 新 型 顶部 结 构 ，煤气 、助燃 空气 主 支 管及 附 属 阀 门 ， 增 加 煤气 支 管 氮气 吹 扫 系 统 。更 换 使 用 新 型 格 子砖 支 撑装 置 及 １ 高效 格 子砖 ，保 留原 内燃 ９孔
ＫＥＹ ＯＲＤＳ： ｔ ｐｂ ｒ ｉ ｇｓｏ ｅ ｏ ｌ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｔ ｃ ｕ ｅ Ｗ ｏ ｕ ｎ ｎ ｖ ；ｈ ｔ ａ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ；ｓ ｕ ｔ ｒ ｔ ｂｓ ｔ ｒ
济 钢 第 一炼 铁 厂 ２号 ３ ０ｍ 炉配 有 ４座 ５ 高
内燃 式 热 风 炉 ．截 至 ２ ０ ０ ６年 服 役 １ ２年 。球 顶
成功 后 再 向 其它 热 风 炉 推 广 。设 计 按 照将 来 配 置 ３座 热 风 炉送 风进 行 ，本 热 风 炉 投 资 控 制 在 ５ ０万元 。该 高 炉 热 风 炉 配 有 前 置 涡 壳 式 热 风 ４ 炉 ．可将 助 燃 空 气 温度 加 热 到 ４ ０℃ 以 上 。主 ０
关键词 ：顶燃式热风炉；风温； 结构
中图分 类号 ：Ｔ ５４ 文献 标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ０４（０８ １ ０ １ — ３ Ｆ４ ０５ ６８ ２０ ）Ｏ — ０９ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｐｒ ｃ ｉｅ ｏ ｗ ｐ Ｂｕ ｎ ｎ ｔ ｖ ｓｇ ｎ ａ ｔ ｆＮｅ Ｔｏ ｒ ｉ ｇ Ｓ ｏ ｅ ｃ
我国大型顶燃式热风炉技术进步
维普资讯
第 ２ １卷 第 ５期 ２ ０ ０ ２ 年 １ ０ 月
ｆ 钦 ＲＯＮ Ｍ ＡＫＩＮＧ
Ｖ Ｏ１．２ １ ．Ｎ Ｏ ． ５ Ｏ ｃｔｏｂｅｒ ２ ００ ２
我 国 大 型 顶燃 式 热 风 炉 技 术 进 步
张 福 明
（首 钢 总 公 司 ）
（２）同 内燃 式 、外 燃 式 热 风 炉 相 比 ，结 构 稳 定 性 增 强 。钢 壳 结 构 均 匀 对 称 ，气 流 分 布 均 匀 ，传 热 对 称 均 匀 性 提 高 。
（３）顶 燃 式 热 风 炉 采 用 大 功 率 短 焰 燃 烧 器 ，直 接 安 装 在 拱 顶 部 位 燃 烧 ，使 高 温 热 量 集 中 在 拱 顶 部 位 ，热 损 失 减 少 ，有 利 于 提 高拱 顶 温 度 。
顶 燃 式 热 风 炉 是 由 我 国 开 发 成 功 的一 种 新 型 高 效 长 寿 热 风 炉 ，在 ３００～ ２ ５００ ｒｎ。高 炉 上 得 到 了 成 功 应 用 ，取 得 了 显 著 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 ，倍 受 世 界 炼 铁 工 作 者 的 关 注 。 我 国 大 型 顶 燃 式 热 风 炉 的设 计 研 究 、综 合 技 术 开 发 和应 用 实践 已处 于 世 界 领 先 水 平 。 １ 顶 燃 式 热 风 炉 的设 计 开 发ห้องสมุดไป่ตู้与 应 用
攀钢改进型顶燃式热风炉燃烧器砌筑技术
第６ 期
四川 冶金
Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｍｅ ａｌｒ ｙ ｉｈ ａ ｔｌ ｇ ｕ
Ｖｏ． １ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ．，００ ｃ ２ ９
２０ ０ ９年 １ ２月
攀钢 改进 型 顶燃 式热风 炉 燃烧 器砌 筑 技 术
周仕才
（ 冶修建分 公 司 ， 攀 四川 攀枝花
ｒ ｅ ｈ ｉ ｅ ｏ ｏ —ｐ ｅ ｅ ｙ ｔｃ ｎ ｑ ｆｔ ｐ ｓ ｈ ｒ ． ｕ
［ ｙｗ ｒｓ ｔ — ｍ ｕｔｎｈｔ ｌｓｓ ｖ ，ｕ ｅ， ａ ｎｙ Ｋｅ ｏｄ］ ｏ ｃｂ ｓｏ ｏ ａｔ ｔ ｅｂ ｒ ｒｍ ｓ ｒ ｐｏ ｉ ｂ ｏ ｎ ｏ 砖区， 上部硅 砖 区。格子 砖为 六 边形 ，９个 孔 ， 个 ｌ 每
ｍ ｌ 燃烧 室拱 顶 隔热 层 （ Ｎ 一 ． ） 灰缝 小 于 ３ ｉ； ｌ Ｐ Ｇ ０８ 的
ｎｌ ； Ｉ ｎ
烧器采用支撑于炉壳上的独立支撑结构 ， 位于热风
炉最上 部 （ 图 １ ） 如 示 。这 种 形式 的热风 炉 ， 结构 更 稳定 ， 达两 代炉 龄 。煤 气 、 寿命 空气 采用微 机控 制 的 涡流供 给 ， 在燃 烧器 内旋 流充分 燃烧 ， 烟气 中 Ｃ Ｏ含
量仅 ００ １ ％（０ｍ ／ ， ．０ ６ ２ ｇｍ ）低于德国环保标准要求 的数倍。蓄热室格子砖 区由两 量要 求 ．
攀钢炼 铁 ２高 炉 系统 ３座 热 风 炉 大修 采 用 专
利技术 的顶燃 式工 艺 ， 燃式 热 风 炉是 内燃 式热 风 顶 炉 的一种形式 ， 只不 过燃 烧室是设 在蓄 热室顶 部 ， 从
而减轻 了由 于燃 烧 室 处 于 蓄 热 室 内带 来 的很 多 问
Ｚ ｏ ｈｃ ｉ ｈ ｕ Ｓ ｉａ
顶燃式热风炉自动化控制
顶燃式热风炉自动化控制山东省济南市 250000摘要：本文首先分析了悬链线顶燃式热风炉，接着分析了四段式顶燃式热风炉，最后对自动化控制提高顶燃式热风炉效率的措施进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：顶燃式热风炉；自动化控制引言：传统的顶燃式热风炉换炉流程复杂，人工操作存在很高的操作失误风险，顶燃式热风炉自动化控制技术的深度应用，极大的解放了热风炉岗位的双手，降低了人为操作造成的风险，并且为热风炉升温过程提供了精准的控制，在复杂燃烧数学模型的加持下，实现了能源消耗的减少和风温效率的增加。
1悬链线顶燃式热风炉作为一种曲线，悬链线的形状就像绳子两端固定，因为均匀引力而使中间部分耷拉下来，酷似U形，从理论上说，在没有外力作用的背景下，悬链线结构是一种稳定的结构，它为高风温的运行提供了基础条件。
但由于热风炉燃烧室烟气燃烧时自身的温度不是恒定不变的，会发生变化，从而导致热风炉炉壁发生变形，产生一定的张力，对整个热风炉结构的稳定产生破坏作用。
所以，为了将燃烧室内的张力减少到最低程度，需要维护悬链线的稳定性。
烟气是燃烧室温度变化的重要因素，烟气具有飘忽不定的特点，尤其是在高温条件下，容易产生离合力，高温状态的烟气在燃烧室中心空间会产生高强度的涡流，从而将该位置变成高温的腹地，并且漫灌到整个燃烧室，决定着燃烧室的整体温度，所以燃烧室的气流没有形成梯度、温差小。
分散的烟气弥漫在燃烧室内，下沉的烟气与上升的烟气形成回流，稀释了烟气的浓度，改变了烟气的结构，将燃烧室的火焰进一步拉长，燃烧效果增强，并且燃烧呈现均匀的状态，同时，能起到废气排放与回收利用的作用，减少氮化物排放，同时对燃烧器也形成保护。
正是因为上述状况，所以需要进一步优化设置悬链线的拱顶，对拱顶直径和高度比例进行重新设置，达到最优化的比例1.15，并且与环形燃烧器形成互动，减缓燃烧室的高温环境，改变燃烧室烟气的流动和分布状况。
顶燃式悬链线热风炉便是这一设计的集中体现，而格子砖改良了传统热风炉格子砖的形状的同时，承载着更多实际的功能，改善了传统格子砖的不少弊端。
对两种顶燃式热风炉燃烧室的技术分析
对两种顶燃式热风炉燃烧室的技术分析【摘要】本文通过对新兴铸管型热风炉改造成卡鲁金旋流式顶燃式热风炉设计参数、结构形式、气流在混合和燃烧过程中的流场状况分析及生产运行的比较，认为卡鲁金旋流式顶燃式热风炉克服了新兴铸管型热风炉结构的缺点，具有结构稳定、燃烧强度大、传热效果好、使用寿命长和节能环保的特点，是一种较理想的热风炉结构形式。
【关键词】外置短焰燃烧器旋切顶燃式热风炉；卡鲁金旋流式顶燃式热风炉；旋流；涡流；燃烧效率；高强度；高效率；高风温；低能耗近年来，随着我国经济的高速发展，高炉炼铁技术进步非常之快，高炉热风炉大型化、多样化、高效化，大大缩小了我们与世界先进水平的差距，引起世人关注。
在热风炉中目前使用最多的结构形式有内燃式和外燃式两种，在内燃式结构中因其燃烧装置的不同设置，又分为燃烧室置于底部的火井内燃式热风炉和燃烧室放在热风炉顶部的顶燃式热风炉。
所谓顶燃式热风炉，是指燃烧器安装在热风炉炉顶，在拱顶空间燃烧，不需专门的燃烧室，又称无燃烧室式热风炉。
在热风炉技术逐步向高强度、高效率、高风温、低能耗、投资省、长寿命方向发展的形势下，一代具有燃烧强度大、火焰距离短、结构相对简单、投资相对少的顶燃式热风炉得到了长足的进展和广泛的应用[1]，顶燃式热风炉也由20世纪80年代的外混合烧嘴顶燃式热风炉发展到21世纪初以卡鲁金结构为基础的多种顶燃式热风炉。
使热风炉风温由1000℃左右提高到1200℃以上。
我公司原3号高炉有4座热风炉，其中一座是2007年7月2日建成投用的新兴铸管型外置短焰旋切式燃烧器顶燃式热风炉（以下简称新兴铸管型热风炉），其余3座为2007年8、9、10月由新兴铸管型热风炉改成新兴铸管型与卡鲁金相结合的卡鲁金旋流式顶燃式热风炉（即将顶部燃烧室改造）；1号、2号高炉均为2003年新建的新兴铸管型顶燃式热风炉。
以上热风炉均无预热，单烧高炉煤气（高炉燃料比505～510公斤/吨铁）。
1 3号高炉热风炉的设计参数和运行情况比较1.1 设计参数（表1）表11.2 改造前后有关运行参数比较（表2）从表2比较可看出改造后的卡鲁金旋流式热风炉各项指标均优于外混合烧嘴顶燃式热风炉，而且煤气消耗少，燃烧效率高。
一种顶燃式热风炉[实用新型专利]
![一种顶燃式热风炉[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e742741cf61fb7360a4c656b.png)
专利名称：一种顶燃式热风炉
专利类型：实用新型专利
发明人：刘世聚,刘力铭,刘东,崔方辉,范剑超申请号：CN201120445727.2
申请日：20111111
公开号：CN202347039U
公开日：
20120725
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及顶燃式热风炉，有效解决燃烧不完全、燃烧不稳定、负荷调节性能差、传热效果差及畜热体利用率低的问题，拱顶式燃烧室下部的燃烧器内有助燃空气分配环道和煤气分配环道，助燃空气分配环道和助燃空气进气管相连通，煤气分配环道和煤气进气管相连通，助燃空气分配环道经空气通道和空气喷嘴相连通，煤气分配环道经煤气通道和煤气喷嘴相连通，燃烧器下方的蓄热室内有蓄热体，蓄热体置于炉箅子上，炉箅子下部有冷风室，冷风室墙体上有烟气排出管和冷风进口管，助燃空气分配环道的上方有热风出口管，本实用新型结构新颖独特，使用效果好，有效解决燃烧不完全、不稳定及传热效果差，畜热体利用率低的问题。
申请人：河南省豫兴热风炉工程技术有限公司
地址：452374 河南省郑州市新密市岳村镇岳村
国籍：CN
代理机构：郑州天阳专利事务所(普通合伙)
代理人：宋金鼎
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第44卷 第1期 2009年1月钢铁Iron and Steel Vol.44,No.1J anuary 2009新型顶燃式热风炉燃烧技术研究陈冠军1, 胡雄光1, 钱 凯1, 马金芳2(1.首钢技术研究院,北京100041; 2.首钢迁钢公司,河北迁安064404)摘 要:在首秦公司引进、消化俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉技术基础上,分析其技术优点和存在的不足,自行设计热风炉炉型、燃烧器结构多种方案,采用仿真、试验等手段研究了煤气、空气旋角、位置和布置方式变化的基本规律,并优选了一种可行方案,在迁钢2号高炉预热炉上进行应用试验。
仿真和冷态试验结果表明,新开发的热风炉具有结构紧凑,工艺设计简单,炉顶、炉墙温度较低,燃烧完全等优点。
投产应用表明,该热风炉运行良好,风温达到预期目标,满足了高炉炼铁生产需要。
该技术的开发和应用,可以为国内大型高风温热风炉设计提供参考。
关键词:热风炉;高风温;仿真;燃烧中图分类号:TF57813 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2009)0120079203Study of C ombustion T echnology of N ew T op C ombustion BF StoveC H EN Guan 2jun 1, HU Xiong 2guang 1, Q IAN Kai 1, MA Jin 2fang 2(11Shougang Research Institute of Technology ,Beijing 100041,China ;21Shougang Qiangang Company ,Qian ’an 064404,Hebei ,China )Abstract :Based on imported Russian Kalugin top combustion BF stove in Shouqin ,analyzing the advantages and dis 2advantages of it ,different structures of BF stove were designed.The angle of gas and air jets ,reasonable structure of BF stove were studied then through simulation and experiment ,a suitable design was accepted and tested.Simu 2lation and test indicates that new developed BF stove is of compact structure ,simple in design ,has lower tempera 2ture at top and wall.The operation indicated that the BF stove runs well ,blast temperature satisfies iron 2making.Such BF stove technology could be used to design large high temperature stove.K ey w ords :BF stove ;high blast temperature ;simulation ;combustion基金项目:北京市科委资助项目(2006技27)作者简介:陈冠军(19722),男,硕士,高级工程师; E 2m ail :chenguanjun2002@ ; 修订日期:2008201224 炼铁工序能耗占钢铁工业总能耗的70%左右,21世纪炼铁工业发展的重点是节能和环保。
热风炉是炼铁生产过程的重要设备,它消耗高炉煤气占高炉生产煤气的50%～70%,其投资约占高炉的50%～60%,随着高炉炼铁技术的不断进步,热风炉正向高效环保、长寿、高风温和紧凑经济化方向发展。
提高风温有利于提高高炉产量、降低能耗、提高生铁质量、增加喷煤量和降低生产成本。
国际先进的热风炉技术主要有荷兰霍戈文内燃式热风炉、俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉和日本新日铁外燃式热风炉,其热风炉稳定风温高达1250℃以上,使用寿命高达30年以上。
国内热风炉技术水平与国际热风炉尚有较大差距,主要以引进和消化国际先进热风炉技术为主,如宝钢4000m 3以上高炉配备日本新日铁外燃式热风炉[1],首钢和武钢高炉上配备荷兰霍戈文内燃式热风炉,莱钢、济钢和首秦等引进俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉。
顶燃式热风炉是把燃烧室移到热风炉拱顶,提高了格子砖的使用面积,减少占地面积,与内燃式热风炉比较,投资成本相对较低,是今后热风炉技术的发展方向。
首钢自20世纪70年代末,就成功开发了拥有自身专利技术的顶燃式热风炉[2],近年在炼铁厂热风炉系统中,由于采用金属燃烧器结构和使用高炉煤气条件限制,其平均风温约为1100℃,并且出现过燃烧口烧塌现象,无法达到热风炉的高风温和长寿命要求。
2002年,首钢2号高炉热风炉大修改造,采用霍戈文矩形陶瓷燃烧器,并预热空气温度600℃,为实现1250℃高风温创造了条件。
2003年在首秦公司一期工程1号1200m 3高炉热风炉项目上引进俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉,同时结合首钢实际,应用3座热风炉加2座预热炉的新型结构布置、空煤气双预热、混风炉和热风炉操作自动化等技术,不仅可以保证热风炉风温1250℃,整体寿命30年以上,而且可以实现高炉大喷煤降焦,大幅度降低高炉生产成本。
该热风炉系统于2004年3月点火烘炉,2004年6月6日送风。
同时,二期工程1780m 3高炉热风炉项目也采用该技术,2号高炉2006年5月31日送风投产。
钢 铁第44卷通过消化、吸收,掌握了卡卢金顶燃式热风炉的技术优点[3],但也发现其炉内中心区存在负压区、炉墙过厚等问题。
为达到首钢顶燃式热风炉的升级换代,实现热风炉技术创新,结合首钢一业多地、结构调整的具体实际,从2003年至2007年课题组共进行热风炉技术方案研究15余种,不仅掌握了热风炉煤气、空气旋角、位置和布置方式变化的基本规律,同时提出了可行的最佳方案。
预热炉方案在引进、消化和吸收卡卢金顶燃式热风炉基础上开发设计,具有结构紧凑、工艺设计简单、炉顶炉墙温度较低、燃烧完全等优点,能满足今后1250℃高风温使用要求。
目前已在迁安迁钢2号高炉预热炉上进行应用,并于2007年1月4日投产使用,该技术的开发和应用,可以为国内大型高风温热风炉设计提供参考。
1 迁钢2号高炉预热炉理论研究通过卡卢金顶燃式热风炉技术的理论仿真研究和冷态试验[3]验证的实例,在开发新型顶燃式热风炉燃烧技术时,采用此技术路线确定技术方案,结合迁钢工程预热炉项目进行应用,完成热风炉燃烧新技术开发。
1.1 研究初始条件高炉高温预热炉是对霍戈文内燃式热风炉的助燃空气进行预热,预热温度520～600℃,同时对内燃式热风炉用高炉煤气进行预热,预热温度130～180℃。
空气煤气入口均采用质量流量入口边界条件,炉顶底部的格子砖表面设定为压力出口条件,出口压力100Pa。
湍流模型采用标准k2ε模型,辐射模型为Discrete Ordinates模型。
在热风炉换向周期内,采用定常模型。
通过改变预热炉燃烧器结构、喷口数目、垂直夹角、水平夹角等条件,分别设计预热炉方案15余种,对其进行仿真研究。
1.2 影响因素分析1.2.1 空煤气水平偏角对流场的影响通过对不同界面温度分布和速度分布,可以看出由于空煤气采用不同的水平夹角,延缓了空煤气的混和速度,同时使部分煤气从中心进入炉膛,改变了空煤气混合的位置,使高温区出现在炉膛中心附近。
空煤气水平偏角如果相差太大或整体偏角太小,都会引起偏流现象的产生,不利于温度的均匀分布。
1.2.2 空煤气多排、多角度布置对流场的影响通过空气双排、多角度布置和煤气双排、多角度布置的温度场分布仿真,可以看出,在空气双排、多角度布置方案中,相对单排方案,炉壁低温区的范围增加,有利于延长热风炉寿命,但由于煤气的偏流,高温区偏离炉膛中心。
而煤气双排多角度方案中,流场偏向空气运动轨迹,炉内形成稳定的下降气流,煤气的多角度设计使下降气流外存在稳定的旋流,避免了偏流现象的产生,但由于空气通道没有做相应调整,煤气下降速度过快,不能与空气充分混和,形成了部分煤气没有完全燃烧就进入格子砖的情况。
空煤气的多排、多角度布置方案,可以更加灵活地改善热风炉内流场的分布情况,而空气或煤气仅一种采用多排喷口设计容易造成空煤气的混和不均,高温区偏向炉壁某一侧等问题,故建议空煤气喷口均采用相应的多排多角度设计。
112.3 空煤气总管位置对流场的影响通过空煤气入口互相垂直时热风炉流场分布的仿真研究表明,空煤气总管存在的夹角对流场的整体分布影响不大,只是格子砖表面的温度分布随总管间的夹角增大转动了一定的角度,在温度分布较均匀的情况下,不会产生不利影响。
112.4 大炉顶采用大炉顶结构后,由于炉顶空间的增大,多处形成旋流,形成了局部高温区。
煤气进入炉膛后在中心形成旋流,并分为上行和下行两部分,下行气流受空气旋流的积压被束缚在炉膛中心区域,经过空气入口形成的旋流区后开始向两边扩散并与空气混和燃烧。
格子砖表面由边缘到中心出现由低到高再降低的环状温度分布。
1.3 设计优选方案空煤气双通道、多角度的设计使空煤气充分混和,流场形成的中心下降气流在边缘稳定环流的约束和保护下稳定下降,到达格子砖表面后向边缘扩散进行温度的均匀分布,形成了中心高边缘低的环状温度分布。
热风炉格子砖截面的温度分布见图1,可以看出,相邻温度环的温差小,中心高温区与边缘低温区的温差小,格子砖表面温度分布中心有一定的偏移。
2 预热炉冷态试验研究2.1 冷态试验工况和气流分布冷态试验共进行6次,试验1和试验2主要分别在空气和煤气通道通气情况下进行垂直方向气流速度测试,试验3至4主要在空气通道通气情况下・8・第1期陈冠军等:新型顶燃式热风炉燃烧技术研究进行格子砖表面垂直和水平方向气流速度测试,试验5主要在空气通道通气情况下进行格子砖表面垂直和水平方向气流速度测试,试验6主要进行飘带试验。
冷态试验格子砖试验1的流场分布如图2所示,其他试验流场分布图略。
2.2 冷态试验结果分析(1)无论是飘带试验还是气流速度测试均表明,气流由炉顶向下旋流,其中边缘气流速度高,中心气流速度低。
气流垂直速度都是从中心向边缘逐步递增,在相同流量情况下,随半径夹角变化,其变化规律基本一致,气流分布指数也相同,但是气流水平速度大于气流垂直速度。
(2)炉内格子砖面不同高度的速度测试表明,离格子砖面越高,其气流分布越不均匀,靠近格子砖的位置,其气流分布均匀。