1.热风炉系统
1.1 旋切顶燃式热风炉特点
高炉热风炉系统配备三座旋切顶燃式高效格子砖热风炉。旋切式顶燃热风炉是近年开发的新一代高风温、高效率、长寿命热风炉技术。与其他类型顶燃式热风炉相比，同等条件下可提高风温50℃以上，热效率提高 5％～10％，预期寿命可达到 25 年以上。
旋切式顶燃热风炉燃烧器主要由煤气环道、煤气喷口、空气环道、空气喷口、混合室、喉口等几部分组成。煤气通过切向喷口喷入燃烧器混合室，并在混合室内圆柱面导向作用下，形成向下运动的管状旋流。助燃空气则沿径向喷口喷入燃烧器混合室，向煤气管状旋流的中心切入，对煤气管状旋流形成有效地切割，与煤气发生强烈混合，混合物瞬间从燃烧器喉口喷出，进入燃烧室燃烧，这就是旋切式顶燃热风炉燃烧器“旋切”工作原理。 旋切式燃烧器煤气喷口和空气喷口均为水平布置，空气喷口距离煤气喷口较远而且靠近喉口。 由于煤气喷口与空气喷口距离较大，保证煤气管状旋流形成，有利于空气穿透。空气喷口 距离喉口很近，保证了煤气与空气混合的瞬间从喉口喷出，并进入燃烧室燃烧。旋切式顶燃热风炉燃烧器只起到 组织气流的作用，煤气和空气在燃烧器喉口部位一次完成混合，并瞬间从喉口喷出进入燃烧室燃烧， 燃烧器内部并无火焰，这是旋切式顶燃热风炉燃烧器的显著特点，也是与其他类型顶燃式热风炉燃烧器根本区别。旋切式燃烧器煤气和空气无预混，混合燃烧一次完成，避免了预混预燃产生的烟气与未燃煤气和空气掺混而阻碍煤气与空气进一步混合，避免了未燃煤气和空气燃烧条件恶化。 旋切式燃烧器煤气与空气混合充分，保证很小空气过剩系数下煤气燃烧完全。
旋切式顶燃热风炉使用小孔径高效格子砖，具有良好的热工性能。热风炉换热面积增加，改善了热风炉热交换条件，可以缩小拱顶温度 与热风温度的差值，在相同拱顶温度条件下，可获得更高的风温。旋切式顶燃热风炉其差值在 100—140℃之间，而传统热风炉该差值约 150—200℃。较低拱顶温度还可显著减少 NOx 生成，更有利于避免发生炉 壳晶间应力腐蚀。由于三十七孔格子砖活面积增加，同等蓄热室断面积时气体流速略有降低，所以采用 三十七孔格子砖的热风炉阻力损失并不会增加。
旋切式顶燃热风炉采用三段式砌体结构，包括热风炉炉体三段式砌体结构和蓄热室格子砖
三段式砌体结构。热风炉炉体从上到下依次为燃烧器、燃烧室和蓄热室三段。三段砌体采用完全脱开的迷宫式连接，各段砌体可以自由伸缩，避免各段砌体膨胀相瓦影响。圆周方向为完全对称结构，不存在外燃热风炉拱顶联络管或内燃热风炉火井大墙等非对称结构，从根本上消除了由于非对称结构造成不均匀膨胀而引起的破坏。热风出口位于燃烧室直段部位，热风出口组合砖与燃烧室锥顶拱脚砖分开处理，消除了燃烧室锥顶的薄弱环节。另外热风出口与燃烧室砖托距离较小，燃烧室大墙砌体热膨胀上涨量很小，不会对热风出口造成剪切破坏。 HDPE多孔加筋缠绕波纹管旋切式顶燃热风炉蓄热室格子砖从上到下依次采用低蠕变格子砖、 高铝砖和粘土砖三段式结构。在蓄热室中间设置一段安全温度更高的高铝砖， 可以保证热风炉操作大幅度波动情况下，始终保持各种材质都在安全工作温度范围内，增加了热风炉的适应能力和安全性。
热风炉下部采用带有横梁的多种孔型炉箅子结构。随着格子砖格孔直径和孔距减小，炉箅子的强度和通孔率越来越难以保证，为此，专门研制了带横梁的多种孔型炉箅子。主要由带有多种孔型的炉箅子、整体式横梁和支柱组成。炉箅子两条边支撑在横梁上，4 个角通过横梁落在支柱上，炉箅子受力合理。炉箅子与横梁及横梁与支柱之间有锁扣相互锁定，两组横梁间有固定螺栓固定，所有炉箅子、横梁和支柱通过锁扣和螺栓连接成一个整体，
结构稳定。这种方式可有效避免独立支撑式炉箅子易出现炉箅子塌陷和倾斜问题。通过改进炉箅子的孔型，不但强化了受力结构，保证了通孔率不降低，同等孔径和孔距、同等厚度条件下，强度比传统梅花孔炉箅子提高 31％。
通过改善蓄热室上部烟气分布均匀性和炉箅子下部冷风分布的均匀性，提高格子砖利用率，从而提高热风温度。旋切式顶燃热风炉能够达到较均匀蓄热室上部气流分布效果，其原因在于燃烧器、燃烧室的结构和布置较合理，燃烧器、燃烧室均为中心对称布置， 且中心线重合。煤气和助燃空气混合物从燃烧器喉口喷出进入燃烧窜燃烧，产生的高温烟气气流呈中心对称地分布，避免了内燃式热风炉产生的偏心气流。另外，通过合理设计，可有效地控制烟气的旋度，从而达到尽可能小的径向气流分布梯度。 蓄热室下部采用多种孔型炉箅子，并在炉箅子下部设置冷风分配装置。冷风分配装置的形状和 位置通过计算机仿真进行优化，可使冷风在炉箅子下部的分布不均匀度小于 5％。
旋切式顶燃热风炉针对其热风管道工作特点，专门开发了关节管技术，既可适应较大径向变形要求，又可保证内部砖衬不会被损坏。另外还采用热风管道膨胀拉紧装置，解决热风管道和大拉杆轴向变形引起的砖衬破损问题。
设有热风炉烟道废气余热回收装置：热管换热器。可将高炉煤气和助燃空气预热至160~200℃。燃烧系统采用高炉煤气和助燃空气，采用两台助燃风机集中送风，一用一备。
1.2 热风炉设计参数：
项目名称 | 单位 | 参数 | 锁架 备注 |
加热风量 | m3/min(标态) | 2050 | |
冷风压力 | MPa | 0.32 | |
设计风温 | ℃ | 1200 | 设备能力 |
锯末板年平均风温 | ℃ | 1150 | |
拱顶温度（最高） | ℃ | 1350 | |
废气温度 | ℃ | 250~450 | |
助燃空气预热温度 | ℃ | 160~200 | |
高炉煤气预热温度 | ℃ | 160~200 | |
热风炉送风周期 | min | 45 | |
热风炉燃烧周期 | min | 80 | |
热风炉换炉周期 | min | 10 | |
燃料 | | 高炉煤气 | |
热风炉工作制度 | （1）两烧一送 （2）半并联交叉送风（3）一烧一送 | |
热风炉操作方式 | （1）自动换炉 （2）单炉自动换炉 （3）CRT手动换炉 （4）机旁手动操作 | |
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热风炉操作和控制系统采用计算机自动燃烧控制、送风温度控制和换炉控制等。正常时采用二烧一送工作制度。操作方式有全自动、半自动两种方式，为方便设备检修调整和开、停炉操作，还设有手动操作和事故操作（机旁操作）等方式。
（1）全自动操作：根据选定的送风制度和时间设定器发出的换炉指令进行自动换炉，即各有关阀门按程序和连锁关系自动转换。
（2）半自动操作：操作员手动发出换炉指令，热风炉个阀门按规定程序和连锁关系自动完成转换。
（3）手动操作：操作员按各阀操作的连锁关系发出动作指令，阀门单个动作完成换炉程序。在此操作过程中，阀门连锁关系保持不变。
（4）事故操作（机旁操作）：在检修调试时将各阀连锁关系解除，操作员在机旁通过操作开关开关阀门。
1.3 热风炉技术性能表：
名称 | 单位 | 数量及类型 |
热风炉座数 | 座 | 3 |
热风炉型式 | | 顶燃式 |
热风炉炉壳直径 | mm | Φ8360Φ7490Φ7256 |
热风炉总高 | m | 34.17 |
蓄热室高度 | m | 16.92 |
蓄热室断面积 | m2 | 30.68 |
燃烧室断面积 | m2 | 40.60 |
格子砖型式 | | 小孔径（Φ25mm）三十七孔格子砖 |
每座热风炉格子砖量 | t | 770 |
粘土格子砖 | t | 295 |
高铝格子砖 | t | 309 |
低蠕变格子砖 | t | 166 |
每座热风炉加热面积 | m2 | 29070 |
每m3高炉有效容积加热面积 | m2 | 136 (Vu=640m3) |
热风温度 | ℃ | ~1200 |
废气温度 | ℃ | 250~450 |
拱顶型式 | | 半圆弧型 |
燃烧器型式 | | 旋切式 |
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2.热风炉主要阀门规格型式
2.1 单座热风炉的阀门规格型式
序号 | 名称 | 数量 | 阀门型式 | 驱动方式 | 阀门规格mm |
甲基化学式1 | 热风阀 | 1 | 水冷闸阀（LR744R） | 液压 | DN1100 |
2 | 冷风阀 | 1 | 闸阀(QZ741W) | 液压 | DN1100 |
3 | 冷风均压阀 | 1 | 闸阀(Q741X-16) | 液压 | DN150 |
4 | 烟道阀 | 1 | 闸阀(QZ741W) | 液压 | DN1600 |
5 | 废气阀 | 1 | 闸阀(QZ741Y) | 液压 | DN300 |
6 | 煤气燃烧阀 | 1 | 闸阀(QZ741Y) | 液压 | DN1000 |
7 | 煤气切断阀 | 1 | 闸阀(QZ741Y) | 液压 | DN1000 |
8 | 煤气调节阀 | 1 | 蝶阀（ZAJW-6） | 电动 | DN800 |
9 | 空气切断阀 | 1 | 蝶阀（LD748H） | 电动 | DN1000 |
10 | 空气调节阀 | 1 | 蝶阀（ZAJW-6） | 电动 | DN800 |
11 | 煤气支管放散阀 | 1 | 球阀（Q741X-6） | 液压 | DN150 |
12 | 氮气吹扫阀 | 1 | 球阀（Q741X-12） | 液压 | DN150 |
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2.2 热风炉公共部分阀门及设备
序号 | 名称 | 数量 | 型式 | 驱动方式 | 阀门规格mm |
1 | 混风切断阀 | 1 | 水冷闸阀（QZ747Y） | 液压 | DN600 |
2 | 混风调节阀 | 1 | 蝶阀（） | 电动 | DN600 |
3 | 倒流休风阀 | 1 | 水冷闸阀(QR744R) | 液压 | DN900 |
4 | 预热空气切断阀，旁通阀 | 3 | 蝶阀（QD947PH） | 电动 | DN1200 |
5 | 预热煤气切断阀，旁通阀 | 4 | 偏心蝶阀（QD947PH） | 电动 | DN1400 |
6 | 烟气切断阀，旁通阀 | 3 | 蝶阀（LD948H） | 电动 | DN2200 |
7 | 冷风放风阀 | 1 | 蝶阀（QD949W-1） | 电动 | DN1100 |
8 | 煤气主管放散阀 | 1 | 球阀（Q941X-6） | 电动 | DN250 |
9 | 煤气总管切断阀 | 1 | 盲板阀（QC943X） | 电动 | DN1200 |
10 | 助燃风机出口蝶阀 | 2 | 偏心蝶阀（D947PH-1.5） | 电动 | DN1000 |
11 | 助燃风机 | 2 | 9-26 NO.14 右90° | 风量：70682～82463m3/h 压力：11.099Kpa 配套电机：Y450-4 |
12 | 热管换热器 | 1 | 空气、煤气双预热 | 助燃空气量：58000Nm3/h 煤气量：81000Nm3/h 烟气量：128000Nm3/h 预热后温度：160～200℃ 烟气入口温度：200～450℃ |
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3.热风炉操作管理控制标准和参数
序号 | 项目 | 数据 | 单位 |
1 | 拱顶温度（最高管理温度） | ≤1350 | ℃ |
2 | 废气温度 | ≤450 | ℃ |
3 | 常用助燃空气支管流量 | | m3/min(标态) |
4 | 常用高炉煤气支管流量 | | m3/min(标态) |
5 | 热风阀进、出水温差 | 10 | ℃ |
6 | 冷风最大工作压力 | 320 | KPa |
7 | 常用冷风流量 | 2050 | m3/min(标态) |
8 | 高炉煤气主管压力 | 5～10 | KPa |
9 | 高炉煤气预热温度 汽结构 | 160～200 | ℃ |
10 | 助燃空气预热温度 | 160～200 | ℃ |
11 | 助燃风机能力（台） | | m3/min(标态) |
12 | 助燃风机出口压力 | | KPa |
13 | 换炉时风温波动 | <30 | ℃ |
14 | 换炉时风压波动 | <15 | KPa |
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4.热风炉燃烧操作
4.1热风炉的合理燃烧
热风炉的合理燃烧是指在既定的热风炉条件下应保证：
a. 单位时间内燃烧的煤气量适当。
b. 煤气燃烧充分、完全、并且热量损失小。
c. 可能达到的风温水平最高，并确保热风炉的寿命。归纳为8个字：安全、高温、长寿、低耗。
合理燃烧的判断：
a. 废气分析，根据分析结果，看燃烧是否完全，主要是看CO校园一卡通设备是否完全燃烧和O2剩余多少。因此，合理的废气成分：O2：0.5～1.0%，CO:0%。
b. 观察火焰：
空气与煤气配比适宜：火焰颜为中心黄，四周微蓝，透明，燃烧室对面砖墙清晰可见。
空气量过多：火焰颜为天蓝，明亮耀眼，燃烧室砖墙清楚可见，但发暗。
煤气量过多：火焰颜暗红，浑浊不清，难见燃烧室砖墙。
4.2热风炉的燃烧制度
4.2.1 固定煤气量、调节空气量。这种方法是在热风炉整个燃烧期内，始终保持煤气量不变，适当的调节助燃空气量进行燃烧。由于整个燃烧期一直是用最大的煤气量，当炉顶温度达到规定后，用增加助燃空气量的办法，保持这一温度，从而增加热风炉的燃烧强度。由于烟气体积增加，流速增大，有利于对流传热，从而强化了热风炉中下部的热交换作用。因此，这是一种较好的强化燃烧方法。这种方法适用于助燃空气量可调和鼓风机有剩余能力的炉子。
4.2.2 固定助燃空气量、调节煤气量。这种方法是在整个燃烧期内始终固定助燃空气量不变，适当调节煤气量进行燃烧。这种燃烧方法在保温期减少了煤气量，也即减少了烟气量，
降低了热风炉的燃烧温度，对热风炉的传热不利。但是，调节比较方便，易于掌握。
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