首钢京唐5500m3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究

介绍了首钢京唐钢铁厂5500 m3高炉BSK顶燃式热风炉的设计创新。优化集成了特大型顶燃式热风炉工艺;研究开发了助燃空气两级高温预热技术和顶燃式热风炉高效陶瓷燃烧器。根据顶燃式热风炉特性设计了合理的拱顶和陶瓷燃烧器结构;采用高效格子砖,优化了蓄热室的热工参数与结构,确定了合理的热风炉蓄热面积。优化热风炉炉体内衬设计;采用了有效的防止热风炉炉壳晶间应力腐蚀的技术措施。根据蓄热室传热计算,合理配置了热风炉炉体耐火材料,提高了耐火材料技术性能。优化热风管道系统耐火材料结构设计,使热风管道系统合理化并满足1300 ℃高风温的要求。高炉投产后热风温达到设计水平,实现月平均风温1300 ℃。     

顶燃式热风炉模型实验研究

在仿真研究、优化顶燃式热风炉结构基础上,设计三种不同结构的顶燃式热风炉方案,根据几何相似及动力相似原理建立热风炉实验室模型,研究其流场分布规律.研究结果表明:旋流式热风炉中心出现回流区,其大小与气流速度、切圆等因素紧密相关,同时实验结果与理论仿真的结果基本一致.此研究为大型顶燃式热风炉的设计和开发提供参考.     

顶燃式悬链线热风炉高风温低氮燃烧技术

如何同时保证高输出风温和低污染物排放成为热风炉技术研究的新方向。对山西建龙1#高炉配套的顶燃式悬链线热风炉进行了研究分析,证明通过合理配置燃烧器和蓄热体格子砖,优化热风炉烟气流场分布,提高蓄热体换热效率,降低热风炉拱顶温度和输出风温温差等技术途径,可实现顶燃式悬链线热风炉高输出风温和低氮氧化物排放的双重目的。     

顶部射流优化热风炉内燃烧行为模拟

提出了一种在热风炉燃烧器顶部增加空气喷嘴的新型结构,并利用计算流体力学方法建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气与格子砖耦合传热的三维数学模型,对比分析了传统顶燃式热风炉与3种带有顶部射流结构的热风炉内流场、CO和温度的分布特点.结果表明：增加顶部空气射流后,燃烧室内形成中心空气与外层空气裹挟煤气的燃烧方式,提高了理论燃烧温度及燃料利用率;与传统顶燃式热风炉相比,顶部6喷嘴和12喷嘴热风炉的蓄热体截面平均温度提升了大约13 K,各个截面的均匀度提升了0.03%～0.5%,送风温度提升了10 K.     

新型顶燃式热风炉技术的开发与应用

济钢开发的预燃室置于顶部的新型顶燃式热风炉,其燃烧产生的废气经多次导流并充分燃烧后,均匀进入以19孔高效格子砖为载体的蓄热体,支撑炉箅子的底部支柱具有均匀分配冷风的作用。热风炉具有整体结构稳定、风温高、操作安全等特点,适宜于新建热风炉或改造旧有热风炉。     

攀钢改进型顶燃式热风炉燃烧器砌筑技术

改进型顶燃式热风炉,由以往的燃烧室与蓄热室两个筒形体为主改为燃烧室设在蓄热室硕部。本文叙述了顶燃式热风炉燃烧器砌筑质量技术要求、施工前的准备、喷涂及砌筑技术。阐述了燃烧器托砖板找平方法、燃烧器支撑砖、空气煤气收集器、球顶的砌筑技术。     

大型高炉热风炉技术的比较分析

 主要针对5000m3级别大型高炉的高风温热风炉技术进行技术比较分析,选择5000m3级别大型高炉的设计实例,在风温、风量、燃烧介质等热风炉设计参数相同的同口径条件下,对Didier外然式热风炉和顶燃式热风炉进行本体表面积和表面散热比较,同时通过数值模拟分析,比较这2种热风炉的高温烟气速度分布、高温烟气流场分布、格子砖顶面温度分布,为大型高炉热风炉形式的合理选择提供建设性建议。通过比较分析,顶燃式热风炉的本体结构技术、流场热传输技术较其他形式热风炉具有明显优点,顶燃式热风炉技术是目前高风温热风炉技术发展的趋势,对于大型高炉采用顶燃式热风炉技术可以取得可观经济效益。     

首钢京唐BSK顶燃式热风炉的燃烧技术

 为开发5500m3高炉BSK顶燃式热风炉技术,对顶燃式热风炉的燃烧机制和燃烧特性进行了研究。采用CFD数学仿真模拟研究了BSK顶燃式热风炉环形陶瓷燃烧器的燃烧机制,解析了顶燃式热风炉燃烧室内气体的混合、流动以及燃烧过程,计算分析了顶燃式热风炉燃烧过程的速度场、温度场以及浓度场分布。通过对实体热风炉的冷态测试,验证了CFD数学仿真计算的结果。研究结果表明,BSK顶燃式热风炉采用旋流扩散燃烧技术使燃烧过程速度场、温度场和浓度场分布均匀对称,并可以有效控制火焰长度和火焰形状,使煤气在拱顶空间内充分燃烧。速度场、温度场和浓度场的分布与煤气和助燃空气的初始分布有直接关系。通过燃烧器喷嘴结构优化设计可以显著提高空气与煤气混合的均匀性,改善燃烧室内浓度、温度分布以及火焰形状。     

顶燃式热风炉陶瓷燃烧器模型的数值模拟

运用CFD软件对顶燃式热风炉陶瓷燃烧器内气体流动进行了数值模拟，比较了煤气环道有无导流砖时燃烧室至蓄热室间流场特性，得到了模型内气体速度分布。模拟结果表明：煤气环道有导流砖时较好的解决了蓄热室的偏流问题，且模型的配气均匀度达到了95．98％。现场使用情况表明，本陶瓷燃烧器在单烧高炉煤气的情况下，风温可稳定在1200℃的水平。     

首钢高炉热风炉高风温技术进步

本文叙述首钢高炉热风炉现状和技术进步,说明首钢高炉热风炉向大型、高风温方向发展。通过分析首钢北京地区、首秦和迁钢等高炉热风炉投产以来的风温变化,阐明首钢全烧高炉煤气热风炉采用高温空气燃烧预热技术实现风温1250℃。利用仿真和冷态试验等手段从理论和机理上研究了首钢现有不同高炉热风炉结构的流场和温度分布特征,指出了顶燃式和内燃式热风炉存在的问题。首钢高风温试验研究采取加强系统监测、操作制度优化和改善原燃料条件等措施,实现了1250～1280℃的风温。该试验研究结果将在首钢迁钢3＃高炉、京唐大型高炉上进一步实施,为国内外高炉提高风温研究提供参考。     

卡卢金热风炉的工业应用

卡卢金热风炉是一种现代蓄热式高炉热风炉。相对于内燃式和外燃式热风炉而言,卡卢金顶燃式热风炉淘汰了传统意义上的燃烧室(俗称"燃烧井"),被称为"无燃烧井"热风炉,又叫"顶燃式热风炉",真正实现了高炉煤气的充分燃烧和高风温的目标。该炉凭借其高风温、低投资、长寿命的特点,已经成为炼铁行业中广泛应用的热风炉之一。独立的设计和技术服务使其在世界范围内赢得了高品质的称赞。使用20mm孔径格子砖的热风炉已经成为新一代卡卢金热风炉的标志。从高炉热风炉的发展史,技术改革等方面,阐述了卡卢金热风炉在燃烧器设计,格子砖技术,炉箅子结构,余热利用等方面的优势,并介绍了在中国和国际市场的应用业绩。     

顶燃蓄热式热风炉底部空间空气流动特性模拟研究

顶燃蓄热式热风炉具有蓄热面积大、结构对称强度高、热效率高、送风温度高、生产维护费用低和使用寿命长等优点,具有广阔的发展前景。优化热风炉结构、改善流动状况、提高热风炉风温是目前热风炉研究的重点方向。本文通过建立顶燃蓄热式热风炉底部空间内气体流动的三维数学模型,模拟底部空间内空气的流动过程,分析空气流经支撑柱绕流时的流动规律,对比研究不同挡板结构对底部空间内流场及进入蓄热体气体流动均匀性的影响,从而获得最优化的挡板结构。研究结果对热风炉结构优化、进一步提高热风炉风温、节约能源和保护环境有指导意义。     

青钢6号高炉热风炉优化改造实践

通过分析卡卢金顶燃式热风炉的特点,结合青钢6号高炉热风炉改造,介绍了燃烧器及拱顶结构改造情况。燃烧器采用新型耐火材料砌筑,对助燃空气和煤气通道进行环砌,并使16个助燃空气喷孔与16个煤气喷孔在环形耐火材料砌体上交替排列,提高了煤气的燃烧效率,热风温度提高了约70℃;同时采用新型格子砖,提高换热效率,风温波动范围小、风温稳定。     

首钢高风温热风炉技术研究

 在简述国内外热风炉高风温和首钢热风炉技术开发历史基础上,从仿真、冷态试验和投产应用等方面比较、研究了首秦引进的俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉、迁钢2号高炉上应用的自研制预热炉和首钢原顶燃式热风炉技术性能特点。研究结果表明：原顶燃式热风炉不能适应高风温使用,卡卢金顶燃式热风炉和自研制预热炉具有炉顶炉墙温度低、中心温度高、结构紧凑、燃烧完全等优点,而且自研制预热炉性能更好,两者均在生产应用中实现了高风温,满足了高炉炼铁生产需要,可为国内外热风炉进一步提高风温提供参考。     

顶燃式热风炉周期性工作的数值模拟

提高高炉热风炉热风温度对于降低能耗、实现经济绿色发展具有重要意义.以某2 500 m3高炉热风炉为原型,建立了顶燃式热风炉的三维数学模型.采用Fluent软件对热风炉在"两烧一送"工况下烧炉和送风的过程进行多次连续性仿真模拟.选用可实现的k-ε湍流模型、P-1辐射模型和涡流耗散模型分别应用于模拟流体的流动、辐射传热以及...     

热风炉蓄热室内气流分布计算机模拟研究

应用紊流三维数学模型对内燃式热风炉内冷风在蓄热室中的分布进行了研究，模拟发现其分布极不均匀，大大地降低了热风炉的蓄热能力。通过计算机模拟寻求改善其分布的途径面时把模拟结果应用到了生产实际中，实践证明该研究成果有显著的经济效益。     

鞍钢9号高炉1#热风炉破损调查与分析

针对鞍钢9号高炉1#热风炉破损情况进行了调查并加以分析。通过对1#热风炉的燃烧室隔墙破损情况和蓄热室格子砖的倾倒及破损情况的调查、研究，以及对燃烧室隔墙、蓄热室等处耐火砖的化学成分和各项耐火指标进行检验、检测，深入细致地分析了其破损原因，提出了今后检修、改进的意见。     

热风炉蓄热室内温度场的简化模型

建立了热风炉蓄热室内温度场计算的简化模型，对该模型用于预测热风炉蓄热室的热力行为是满意的。采用本模型模拟的结果表明，热风炉蓄热室内的温度分布在烧炉过程和稳定送风过程中具有较大的不同。同时，不同热物性的格砖也会极大地影响蓄热室的热交换行为。该模型对于热风炉的设计运行具有直接的工程指导意义。