滎陽(yáng)市豫興工程招標(biāo)投標(biāo)代理有限公司

豫興熱風(fēng)爐是河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司和鄭州豫興耐火材料有限公司開(kāi)發(fā)、研制的新一代熱風(fēng)爐。這是在長(zhǎng)期制作各種熱風(fēng)爐燃燒器的基礎(chǔ)上成功開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。在1998年至2006年的8年時(shí)間內(nèi)，公司承接了大量各種熱風(fēng)爐燃燒器的制作，如新日鐵外燃式熱風(fēng)爐燃燒器、霍戈文內(nèi)燃式熱風(fēng)爐燃燒器、卡盧金頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器等。在燃燒器的制作過(guò)程中，根據(jù)這些熱風(fēng)爐燃燒器的性能與特點(diǎn)，以及將這些燃燒器安裝在對(duì)應(yīng)的熱風(fēng)爐上所體現(xiàn)出來(lái)的各種性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，并對(duì)每種熱風(fēng)爐燃燒器的構(gòu)思、原理、結(jié)構(gòu)、性能、效果乃至磚型等都做了細(xì)致的分析與研究，尤其對(duì)用戶在使用燃燒器的過(guò)程中的效果，風(fēng)溫、節(jié)能等指標(biāo)以及使用壽命進(jìn)行了跟蹤研究。在此基礎(chǔ)上，研制出了集當(dāng)前使用的熱風(fēng)爐優(yōu)點(diǎn)于一身的高溫、高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽的熱風(fēng)爐爐型，并且經(jīng)過(guò)三年多不斷改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)更加合理、性能更加穩(wěn)定。實(shí)踐表明，豫興熱風(fēng)爐具有空氣與煤氣混合均勻，燃燒強(qiáng)度大、燃燒充分完全等優(yōu)良性能；獨(dú)特的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得進(jìn)入格子磚蓄熱體表面時(shí)的煙氣流場(chǎng)實(shí)現(xiàn)均勻分布，這是其他熱風(fēng)爐的煙氣流場(chǎng)所不具備的，這就使得熱風(fēng)爐在高效燃燒的基礎(chǔ)上有效提高了熱風(fēng)爐傳熱效果和蓄熱體的利用率。

在新型熱風(fēng)爐的研制過(guò)程中，得到了冶金技術(shù)方面的著名專家學(xué)者積極支持，為新一代熱風(fēng)爐的研制工作提出了寶貴的建議，對(duì)豫興熱風(fēng)爐的成功研制起到了積極的作用。

豫興型熱風(fēng)爐是氣體燃料反沖預(yù)混預(yù)熱燃燒技術(shù)的典型應(yīng)用之一，是交錯(cuò)噴嘴系列燃燒模式的具體表現(xiàn)之一，獨(dú)特而合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度燃燒與高效率傳熱的完美結(jié)合。該頂燃式熱風(fēng)爐具有大拱頂燃燒室與設(shè)置在其底部的煤氣與空氣噴嘴交錯(cuò)環(huán)形布置成一定角度上噴的燃燒器，以及其下部的蓄熱室；這樣的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)，能使交錯(cuò)上噴的煤氣與空氣氣流很好的預(yù)混燃燒，隨后煙氣經(jīng)拱頂折返而形成一個(gè)夾在兩股反向氣流中間的煙氣回流渦漩；回流渦旋對(duì)上行混合氣流的預(yù)熱實(shí)行了提前著火與火焰穩(wěn)定，其自穩(wěn)定屬性保證了整個(gè)氣流流場(chǎng)的穩(wěn)定，其相對(duì)于主氣流的低壓特征是使下氣流分布自然趨于均勻?？梢?jiàn)，這樣的燃燒室氣流場(chǎng)結(jié)構(gòu)就能有效二巧妙的解決氣體燃料燃燒過(guò)程中氣流混合、氣流預(yù)熱、著火燃燒、氣流穩(wěn)定、氣流分布均勻等一系列問(wèn)題。因此，豫興型熱風(fēng)爐完全能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒火焰穩(wěn)定、提高燃燒強(qiáng)度、防止燃燒振蕩、改善傳熱效果，進(jìn)而能提高熱風(fēng)爐的效率，增強(qiáng)負(fù)荷調(diào)節(jié)功能、實(shí)現(xiàn)安全與穩(wěn)定的運(yùn)行，并且還能達(dá)到節(jié)省燃料，節(jié)約投資的目標(biāo)。基于在燃燒室、燃燒器、及蓄熱室中合理的應(yīng)用了熱穩(wěn)定性行的材料與結(jié)構(gòu)，使得熱風(fēng)爐的使用壽命的到有效的延長(zhǎng)。

豫興公司在項(xiàng)目推廣的過(guò)程中投入大量人力物力，實(shí)現(xiàn)了豫興熱風(fēng)爐技術(shù)快速而成功的應(yīng)用。實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果有力的證實(shí)了理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬的正確性，同時(shí)也驗(yàn)證了設(shè)計(jì)計(jì)算程序的準(zhǔn)確性。在短短的兩三年內(nèi)使用一種新型的熱風(fēng)爐能夠從構(gòu)思到實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的實(shí)施、從實(shí)驗(yàn)研究到設(shè)計(jì)爐型、從耐材制作到建成投產(chǎn)，這在熱風(fēng)爐工程技術(shù)領(lǐng)域中是不多的案例。這些都得益于豫興公司具有長(zhǎng)期承建熱風(fēng)爐爐體材料的上產(chǎn)基地、得益于豫興公司科技興業(yè)原則與大量的科技經(jīng)費(fèi)的有效投入。

新一代高燃燒強(qiáng)度、高熱風(fēng)溫度、高傳熱效果、高效與節(jié)能的熱風(fēng)爐已經(jīng)投入使用，并安全穩(wěn)定的運(yùn)行著。這是在技術(shù)創(chuàng)新。研究開(kāi)發(fā)、理論與實(shí)踐、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的一次完美結(jié)合。豫興熱風(fēng)爐技術(shù)的成功應(yīng)用，為其向大型化方向發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，是熱風(fēng)爐技術(shù)向先進(jìn)性、節(jié)能型、高風(fēng)溫方向所邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，它一定能成為中國(guó)乃至世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

豫興型頂燃式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)與性能簡(jiǎn)介

熱風(fēng)爐是煉鐵工程的重要輔助設(shè)備，是一種間歇加熱與冷卻的周期性運(yùn)行的熱工裝置，其性能的優(yōu)劣直接影響到自身和高爐的正常運(yùn)行、利用效率以及使用壽命。在熱風(fēng)爐中目前使用最多的結(jié)構(gòu)形式不外乎內(nèi)燃式與外燃式兩種，在內(nèi)燃式結(jié)構(gòu)中因其燃燒裝置的不同設(shè)置，又分為燃燒室火井平行與蓄熱室的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和燃燒室放在蓄熱室頂部的頂燃式熱風(fēng)爐。在頂燃式熱風(fēng)爐中，以帶小拱頂預(yù)燃室的頂燃式熱風(fēng)爐發(fā)展最快，受關(guān)注程度大，其主要特征在于燃燒室頂部設(shè)置小直徑的預(yù)燃室，采用煤氣與空氣通過(guò)周向分布的噴嘴與徑向成一定程度噴射進(jìn)入預(yù)燃室，在其中形成旋流，并相互混合后進(jìn)入其下部的錐端燃燒室燃燒。燃燒室火井平行與蓄熱室的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，目前仍在大量使用，其主要問(wèn)題在于火井式燃燒室流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的燃燒振蕩，以及向上的燃燒氣流折返后因結(jié)構(gòu)特征分布不均勻，又會(huì)影響蓄熱室中傳熱效果和格子磚的利用率；此外，火井燃燒室與蓄熱室之間的隔壁長(zhǎng)期在大溫差的條件下，易于損毀而導(dǎo)致出現(xiàn)氣流短路的問(wèn)題。上述原因使得內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的燃燒狀態(tài)始終不佳、傳熱效果不盡人意、熱風(fēng)溫度很難提高，正逐步被其它爐型尤其是各種頂燃式熱風(fēng)爐所取代。

因此，如何改進(jìn)熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)以獲得混合良好的燃燒器、氣流穩(wěn)定且有回流穩(wěn)焰的燃燒室、以及氣流分布不均勻的蓄熱室，從中得到燃燒強(qiáng)度大且傳熱-蓄熱效果好的熱風(fēng)爐。由豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司和豫興耐火材料有限公司研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)制造、并投入運(yùn)行的豫興型頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)該是有效實(shí)現(xiàn)燃燒強(qiáng)度高、傳熱效率高、熱風(fēng)溫度高的一種頂燃式熱風(fēng)爐。

豫興頂燃式熱風(fēng)爐是在綜合分析了帶有頂部預(yù)燃室和環(huán)形旋流噴射燃燒器的頂燃式熱風(fēng)爐與帶有蓖形陶瓷燃燒器且火井燃燒室平行于蓄熱室的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)與組合特征、流動(dòng)與混合特征、燃燒與傳熱特征的基礎(chǔ)上發(fā)明的一種新型熱風(fēng)爐。它吸收了前者上置燃燒室的結(jié)構(gòu)特征和后者燃燒氣流上行后拱頂折返進(jìn)入蓄熱體的流動(dòng)特征；并改進(jìn)上述兩種爐型的陶瓷燃燒器結(jié)構(gòu)，采用拱頂下部設(shè)置噴嘴環(huán)形交錯(cuò)氣流在燃燒室中先向上混合燃燒之后煙氣中部折返向下，從而形成部分煙氣回流并預(yù)熱上噴燃?xì)馀c助燃空氣，同時(shí)穩(wěn)定的渦旋運(yùn)動(dòng)有效避免了火井燃燒室燃燒過(guò)程氣流不穩(wěn)定的確定；取消了常規(guī)頂燃式熱風(fēng)爐上部的煤氣與空氣的預(yù)燃室。使得熱風(fēng)爐頂部燃燒室結(jié)構(gòu)得到有效地簡(jiǎn)化，增加了爐頂結(jié)構(gòu)的承壓強(qiáng)度與穩(wěn)定性，并且使得在相同燃燒室爐墻面積下燃燒室有效容積增大；由于燃燒氣流在燃燒室的上行與折返，有足夠的時(shí)間實(shí)現(xiàn)燃?xì)馀c空氣的充分混合、預(yù)熱與燃燒，因而燃燒室同時(shí)起到了預(yù)燃室與燃燒室的作用；由于帶預(yù)燃室的頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒室是一個(gè)錐段漸擴(kuò)形的結(jié)構(gòu)，為了使氣流在其中流動(dòng)的穩(wěn)定和燃燒的穩(wěn)定，必須采用旋轉(zhuǎn)氣流流場(chǎng)，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入蓄熱體的燃燒氣流（煙氣）分布相當(dāng)不均勻，而新結(jié)構(gòu)的燃燒氣流經(jīng)折返后在回旋氣流（相對(duì)低壓區(qū)）的作用下會(huì)形成類似于管內(nèi)流動(dòng)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其分布的均勻性大為改善。因此，豫興型熱風(fēng)爐是一種及多種熱風(fēng)爐優(yōu)良性能與一身的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流動(dòng)、傳熱與燃燒性能優(yōu)良的新型熱風(fēng)爐。

豫興型頂燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)

(1)燃燒穩(wěn)定強(qiáng)度大：煤氣、空氣成一定角度向上噴射，在熱風(fēng)爐內(nèi)借助于高溫?zé)煔饣亓鲗?duì)其進(jìn)行高溫預(yù)熱，由于交錯(cuò)的小流股噴射能使兩種氣流很快達(dá)到完全而充分的混合后燃燒，達(dá)到燃燒充分、火焰短、強(qiáng)度大、燃燒溫度高的目的。

(2)氣流與溫度場(chǎng)分布合理：煤氣、空氣成一定角度向上噴射后的完全燃燒，在熱風(fēng)爐拱頂作用下折返，借助回流作用形成溫度與速度分布都較為均勻的向下熱氣流，而后進(jìn)入熱風(fēng)爐蓄熱室的上部，從而使蓄熱體受熱均勻，有效提高蓄熱體利用率和增強(qiáng)蓄熱體換熱能力，有利于實(shí)現(xiàn)高熱風(fēng)溫度的工藝要求，且能減小蓄熱體不同區(qū)域間的熱應(yīng)力分布，進(jìn)而能提高其使用壽命。

(3)燃燒氣流流場(chǎng)穩(wěn)定合理：利用折返氣流的回流流場(chǎng)與配合恰當(dāng)?shù)娜紵医Y(jié)構(gòu)，可以形成穩(wěn)定的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，致使燃燒過(guò)程更加穩(wěn)定，有效避免燃燒振蕩問(wèn)題，從而為加強(qiáng)燃燒強(qiáng)度，提高換熱強(qiáng)度創(chuàng)造了有力條件。

(4)燃燒更安全：首先由于采用煤氣與助燃空氣分別交叉成一定角度上噴，煤氣射流與空氣射流在燃燒室混合燃燒，消弭了燃燒過(guò)程產(chǎn)生回火的可能性，提高了熱風(fēng)爐操作運(yùn)行的安全性。

(5)燃燒氣流流場(chǎng)穩(wěn)定合理、可以提高燃燒負(fù)荷：本設(shè)計(jì)熱風(fēng)爐的燃燒器的結(jié)構(gòu)與氣流流動(dòng)的穩(wěn)定性，不會(huì)引起燃燒過(guò)程出現(xiàn)振蕩，增強(qiáng)了燃燒室的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，因而能夠?qū)崿F(xiàn)熱風(fēng)爐安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷運(yùn)行。

(6)設(shè)計(jì)合理，節(jié)省投資：由于燃燒室可以采用高熱負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，蓄熱體中氣體標(biāo)態(tài)流速可以選取較大數(shù)值，從而可增強(qiáng)蓄熱體材料的重量，有效的節(jié)省了熱風(fēng)爐的初投資。

(7)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱風(fēng)爐壽命長(zhǎng)：采用懸鏈線拱形結(jié)構(gòu)的拱頂，減小了上部拱頂?shù)那拾霃?，具有良好的受力結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性，能有效增加熱風(fēng)爐的使用壽命。

(8)燃燒器與爐墻受熱合理，有利于延長(zhǎng)熱風(fēng)爐壽命：燃燒器設(shè)置在拱頂?shù)幕坎⑴c爐墻構(gòu)成一體形成燃燒室，由于其墻體不論在燃燒周期還是在送風(fēng)周期均處于相同的熱穩(wěn)定狀態(tài)，十分有利于熱風(fēng)爐穩(wěn)定長(zhǎng)壽命的運(yùn)行。

(9)燃燒器獨(dú)立支撐結(jié)構(gòu)，有利于延長(zhǎng)熱風(fēng)爐壽命：將燃燒室組成設(shè)計(jì)成爐殼支撐，有效的將其與蓄熱體大墻分離，之間配合迷宮式滑移縫連接，以保證蓄熱體大墻在運(yùn)行過(guò)程中溫度周期性變化造成的上下移動(dòng)不受阻礙，有效地延長(zhǎng)爐體使用壽命。

(10)環(huán)道的兩個(gè)功能：燃燒器的煤氣與空氣出口噴嘴部分，受爐膛輻射與氣流變化的影響溫度變化較大，但也僅僅限于僅靠爐膛的部分，當(dāng)采用噴嘴上部設(shè)置能自有膨脹的矩形截面的環(huán)形通道后，就能有效克服這一問(wèn)題；該環(huán)道還能起到加強(qiáng)均勻氣流分配的作用，因而使燃燒過(guò)程得到進(jìn)一步改善。

(11)設(shè)計(jì)氣流均布裝置：煤氣通道和空氣通道采取截面積遞減的斜坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)，或者采用其他氣流均勻裝置可使得各自均勻布置交錯(cuò)排列的幾十個(gè)出口噴嘴管中速度平均相對(duì)誤差小于±5%，從而改善周向的氣流混合，提高氣流分布的均勻性，從而整體提高燃燒與傳熱效率。

總之，該型頂燃式熱風(fēng)爐，結(jié)構(gòu)獨(dú)特而新穎，有效而巧妙的解決氣流混合、氣流穩(wěn)定、氣流均與分布、與煙氣回流預(yù)熱等燃燒過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒火焰、提高燃燒強(qiáng)度、防止燃燒振蕩、改善傳熱效果、從而提高熱風(fēng)爐效率、增強(qiáng)負(fù)荷調(diào)節(jié)功能，保證運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料、節(jié)約投資的目標(biāo)?；诤侠淼臒岱€(wěn)定的作用，使得熱風(fēng)爐的使用壽命得到有效的延長(zhǎng)。已經(jīng)建成投產(chǎn)的豫興熱風(fēng)爐運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐的高效、高溫、節(jié)能、環(huán)保是切實(shí)可行的事情。因此，豫興型頂燃式熱風(fēng)爐的推廣作用一定能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

豫興型頂燃式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)特征與性能

豫興型頂燃式熱風(fēng)爐是在綜合分析帶預(yù)燃室的頂燃式熱風(fēng)爐和火井平行與蓄熱室的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，大功率熱風(fēng)爐以及頂燃式球床熱風(fēng)爐等十幾種流行熱風(fēng)爐技術(shù)的結(jié)構(gòu)與性能特征的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)的一種新型頂燃式熱風(fēng)爐，并在山西通才工貿(mào)有限公司450m3高爐上首先建成與2007年12月29日點(diǎn)火投入使用。

豫興型頂燃式熱風(fēng)爐除了具有其他頂燃式熱風(fēng)爐的主要優(yōu)勢(shì)外，還具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定合理、煙氣流場(chǎng)均勻、燃燒充分高效、傳熱性能優(yōu)良、及投資費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，是一種最具潛質(zhì)熱風(fēng)爐技術(shù)。該爐型具體技術(shù)特點(diǎn)歸納與如下：

b、噴嘴環(huán)形交錯(cuò)布置氣流上噴預(yù)混燃燒的陶瓷燃燒器

c、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單投資省

d、燃燒室氣流流場(chǎng)均勻且穩(wěn)定

熱風(fēng)爐運(yùn)行中提高風(fēng)溫的措施

a、熱風(fēng)爐燃燒初期采用快速燒爐法，30分鐘內(nèi)達(dá)到最高拱頂溫度，然后在保持拱頂溫度基本不變的條件下燃燒，使蓄熱體有效蓄熱，滿足送風(fēng)要求。

b、穩(wěn)定煤氣壓力10kPa~12kPa，減少因壓力波動(dòng)而引起煤氣輸送量的變化，從而改變煤氣與空氣的比值，影響燃燒效率和燃燒溫度。

c、煤氣含塵量在線監(jiān)測(cè)（自動(dòng)檢測(cè)儀），保證煤氣含塵量小于10mg/m，以保證蓄熱體格子磚的通暢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

d、采取入爐焦炭烘干，減少煤氣中的含水量，有利于提高理燒溫度以保證熱風(fēng)溫度維持在較高水平。

e、在保證爐底支撐裝置結(jié)構(gòu)安全的前提下，為了維持較高的熱風(fēng)溫度可適當(dāng)提高排煙溫度，如從380℃提高到420℃等；但這樣做會(huì)降低熱風(fēng)爐的效率，通常情況盡量不采用。

f、加強(qiáng)對(duì)新型熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)與性能的了解，不斷總結(jié)燒爐經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化操作模式，提高燒爐水平，加強(qiáng)對(duì)工況的記錄、整理、分析，加強(qiáng)操作人員的操作水平與技能的考核

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