淺析熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式

1、淺析熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式淺析熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式(鞍鋼修建公司)摘要：熱風爐爐頂是熱風爐的關(guān)鍵部位，關(guān)系到熱風爐壽命。爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是熱風爐類型的重要特征，決定熱風爐爐型和爐襯壽命長短。本文總結(jié)了目前熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)及其耐材砌筑方式。對多種爐頂結(jié)構(gòu)進行分析比較，供技術(shù)改造高爐選擇熱風爐類型時借鑒參考。關(guān)鍵詞：熱風爐爐頂內(nèi)襯高溫長壽1引言引言熱風爐是高爐的主要熱工設(shè)備，每座高爐一般配置3～4座熱風爐。目前主要有外燃式、內(nèi)燃式、

2、頂燃式、球式等幾種類型。據(jù)資料介紹，曾對國內(nèi)133座高爐的441座熱風爐進行調(diào)查：配置4座熱風爐的高爐有42座，占調(diào)查高爐總數(shù)的31.58%；配置3座熱風爐的高爐有91座，占調(diào)查高爐總數(shù)的68.42%。熱風爐爐型采用外燃式的有63座，占調(diào)查熱風爐總數(shù)的14.29%；采用內(nèi)燃式的有303座，占調(diào)查熱風爐總數(shù)的68.7%；頂燃式62座，占調(diào)查熱風爐總數(shù)的14.06%；球式13座，占調(diào)查熱風爐總數(shù)的2.94%。全國數(shù)以千計的熱風爐，除小型高爐

3、采用球式外，大多數(shù)都采用不同類型的外燃式、內(nèi)燃式、頂燃式熱風爐。高爐高產(chǎn)長壽要求熱風爐高溫長壽，熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是熱風爐高溫長壽的關(guān)鍵部位之一。關(guān)系到爐頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和熱工制度的合理性，并有利于氣體的流動。設(shè)計爐頂?shù)淖罴呀Y(jié)構(gòu)，選擇優(yōu)質(zhì)耐火材料是實現(xiàn)熱風爐高溫長壽的關(guān)鍵。2爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式熱風爐爐頂內(nèi)襯結(jié)構(gòu)型式外燃式有馬琴型、地得型和新日鐵型；內(nèi)燃式有半球型、園錐型、懸鏈線型；頂燃式多為半球型拱頂；球式亦有半球型、

4、園錐型拱頂。2.1外燃式熱風爐爐頂2.1.1馬琴型拱頂馬琴型爐頂結(jié)構(gòu)的特點是拱頂對稱性好，爐頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于氣體流動，這種爐頂結(jié)構(gòu)，由于蓄熱室和燃燒室直徑不同，蓄熱室采用縮口形式，自下而上直徑逐漸縮小，過渡到和燃燒室等徑?？s口是一個上小下大的環(huán)形空心圓錐臺砌體。鞍鋼6號高爐馬琴型外燃式熱風爐縮口的錐角為6258＇。這種爐型在某種程度上能使氣流在蓄熱室內(nèi)更合理分布。燃燒室建筑在15m高架平臺上，采用陶瓷燃燒器。1976年投產(chǎn)以來，熱

5、風溫度大幅度提高，熱風爐運行26年后，2002年風溫還保持在1050～1100℃，經(jīng)濟效果甚佳，爐型設(shè)計基本合理。馬琴型爐頂，兩室中心距為6800mm，兩室球頂?shù)葟?R=2075mm)。爐頂由兩室的各四分之一球頂和等徑的半圓形通道碹連接而成。爐頂襯磚分別坐在燃燒室和蓄熱室縮口上部呈環(huán)形的箱形梁上，因此爐頂襯磚全部重量通過環(huán)形梁坐在爐殼上。爐頂內(nèi)襯采用的是高密度異型硅磚，由400mm硅磚、230mm輕質(zhì)高鋁磚或輕質(zhì)硅磚和113mm珍珠巖

6、磚砌成。為使四分之一球頂和半圓形拱頂有足夠的強度，吸取了本鋼地得型外燃式熱風爐砌筑經(jīng)驗，在與拱腳磚水平線成30角的拱頂磚與爐殼間用堅硬致密的粘土磚砌實，靠爐殼襯40mm厚的石棉板。而在其以上拱頂絕熱磚砌體與爐殼間，則填充水渣絕熱填料。2.1.2地得型拱頂本鋼、安鋼、濟鋼的地得型外燃式熱風爐，是新型高溫熱風爐。本鋼外燃式地得型熱風爐為熱風爐直徑的13；拱頂全高4845mm，其中圓錐臺高度3807mm，球冠高度(突起)1038mm，整個

7、拱頂高度約為熱風爐直徑的710(0.7d爐）。錐角的大小應(yīng)以有利于氣體流動、熱工性能的合理性和盡量減少拱頂磚對箱形梁的側(cè)壓力來設(shè)計，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。拱頂通過拱腳下部大墻坐在箱形梁托磚盤上，全部重量通過箱形梁傳到爐殼上，傳至基礎(chǔ)。錐形拱頂?shù)目招膱A錐臺是一個上小下大的環(huán)形砌體，自下而上呈縮口形式，縮口下沿有環(huán)形鋼箍，鋼箍直徑為9900mm，高度為230mm。圓錐臺縮口、球冠均采用高鋁質(zhì)異型磚砌筑?？s口圓錐內(nèi)襯磚層厚度為：高鋁磚460

8、mm、輕質(zhì)粘土磚230mm、硅藻土磚230mm、絕熱填料層125mm。而球冠內(nèi)襯則是由400mm高鋁磚、230mm輕質(zhì)粘土磚、230mm硅藻土磚及61mm硅酸鋁纖維絕熱板組成。2.2.3懸鏈線形拱頂熱風爐拱頂形狀為懸鏈線形，荷蘭最早設(shè)計的霍戈文熱風爐，現(xiàn)為DANIELICUSEUROPEBV公司設(shè)計。爐頂爐殼直接支撐耐材，依靠拱頂自身重量和拱頂砌體之間的鎖緊結(jié)構(gòu)，使拱頂處于整體壓緊狀態(tài)，消除向外的推力，改善了砌體受力條件，增強了結(jié)構(gòu)

9、的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性好，能承受溫度和送風壓力的變化。懸鏈線形拱頂具有氣體流動和溫度場分布合理，有利于改善高溫煙氣流在蓄熱室斷面上的均勻分布。懸鏈線形拱頂在機械穩(wěn)定性和熱應(yīng)力穩(wěn)定性以及氣體流動方面都優(yōu)越于其它結(jié)構(gòu)形式拱頂。拱頂與蓄熱室、燃燒室爐墻分離脫開，荷載由爐殼承受使兩者的膨脹互不影響，從而改善了拱頂內(nèi)襯砌體的受力狀態(tài)。因此，懸鏈線形結(jié)構(gòu)拱頂是內(nèi)燃式熱風爐合理爐頂結(jié)構(gòu)。DCE公司承諾熱風爐一代爐役25年，熱風溫度1200～1250℃1%

10、。鞍鋼新1號高爐熱風爐引進懸鏈線形拱頂關(guān)鍵技術(shù)和材料，設(shè)計采用1層高密度低蠕變硅質(zhì)增厚的鉸鏈磚、關(guān)節(jié)磚，拱頂磚為雙楔、雙舌槽，增強了拱頂?shù)姆€(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度，使拱頂耐火磚的錐體部分更長，更穩(wěn)定。爐頂內(nèi)半徑R4037mm，鉸鏈磚水平內(nèi)徑11024mm。拱頂內(nèi)襯由低蠕變高密度硅質(zhì)鉸鏈磚、關(guān)節(jié)磚、拱頂磚343mm，隔熱磚IH229mm、IE229mm、隔熱澆注料IF60mm砌成。2.3頂燃式熱風爐爐頂頂燃式熱風爐是將燃燒室置于熱風爐頂部，

11、國外稱為無燃燒室熱風爐。結(jié)構(gòu)特點是完全取消了燃燒室，將燃燒器直接安裝在熱風爐的拱頂部位，以拱頂空間作為燃燒室。2.3.1頂燃式拱頂頂燃式熱風爐的拱頂仍是一個半球形頂，在球頂下部有四個均布的與圓周成切線并向上傾斜25度的燃燒口，如首鋼2號高爐頂燃式熱風爐。頂燃式熱風爐的燃燒器位置有以下幾種：一種是安裝在拱頂正中心；一種是安裝在拱頂下側(cè)面。在側(cè)面，有的使氣流與圓周相切成45角進入拱頂；有的在兩側(cè)對稱安裝兩個燃燒口，使氣流與圓周相切成60

12、角進入拱頂；另一種就是首鋼那種形式。頂燃式熱風爐的拱頂結(jié)構(gòu)是一個重要部位，拱頂結(jié)構(gòu)分普通半球形和加厚型兩種。首鋼頂燃式熱風爐球頂襯磚和蓄熱室大墻分離，單獨坐在爐殼上的兩層拱腳鋼架上。拱頂?shù)囊r磚和蓄熱室大墻襯磚間留有交錯式的膨脹縫，縫中填充耐火纖維。為適應(yīng)拱頂1300～1500℃的溫度，拱頂襯磚采用高溫性能良好的高密度硅磚，硅磚厚度為345mm，依次是各為230mm的輕質(zhì)粘土磚和硅藻土磚，最外層則是耐火纖維石棉絕熱層。拱頂部分的燃燒口、