一．热风炉燃料
1．燃料品种及其化学成分、发热量
蒙砂膏热风炉的主要燃料为高炉煤气。随着高炉强化冶炼的进行，高炉所需的风温越来越高，而焦比降低引起高炉煤气的发热值也降低。为了满足高炉对风温的要求，热风炉必须混入高热值煤气，如焦炉煤气，来满足热风炉的燃烧需要。表4—15分别列出几种热风炉常用煤气的成分和发热值。 表4—15热风炉常用煤气成分及发热值
2．煤气及助燃空气的质量
煤气含尘量：煤气中粉尘主要成分为Al2O3、SiO2和Fe2O3，它们与热风炉耐火材料中的Al2O3和SiO2
结合形成低熔点化合物，降低耐火材料的软化温度，造成格子砖渣化，甚至堵塞格子砖。现代大型高炉煤气含尘量小于0．5mg／m3，完全符合热风炉用煤气含尘量低于10mg／m3的要求。此外，助燃空气含尘量也应尽量减少。 煤气含水量：煤气含水影响发热值及理论燃烧温度，应尽量降低湿法除尘的洗涤水温，以减少饱和水含量。在热风炉附近的净煤气管道上设置脱水器，除去机械水。目前，使用干法除尘的高炉可以克服这个缺点。
净煤气压力：为了热风炉强化燃烧和安全生产，要求净煤气支管处的煤气应有一定的压力，见表4—16。
表4—16热风炉净煤气支管处的煤气压力
3．气体燃料可燃成分的热效应(见表4—17)
表4—171m3气体燃料中各可燃成分l％体积的热效应多媒体中央控制器
二．影响热风温度的因素
1．拱顶温度
（1）拱顶温度的限制
受耐火材料理化性能限制：为防止因测量误差或燃烧控制不及时而烧坏拱顶，一般将实际拱顶温度控制在比拱顶耐火砖平均荷重软化点低l00℃左右(也有按拱顶耐火材料最低荷重软化温度低40～50℃控制)。
受煤气含尘量限制：格子砖因渣化而缩短使用寿命。产生格子砖渣化的主要影响因素是煤气含尘量和拱顶温度，不同含尘量允许的拱顶温度不同(见表4—18)。
表4—18不同含尘量允许的拱顶温度
受燃烧产物中腐蚀性介质限制：热风炉燃烧生成的高温烟气中含有腐蚀性气体NO x，NO x生成量与燃烧温度有关。为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，必须将拱顶温度控制在不超过l400℃或采取防止晶间应力腐蚀的措施。
（2）拱顶温度与热风炉理论燃烧温度的关系
由于炉墙散热损失和不完全燃烧等因素影响，我国大、中型高炉热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70～90℃。
（3）拱顶温度与热风温度的关系
据国内外高炉生产实践的统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高120～220℃。小型高炉拱顶温度比平均风温高l50～300℃。采取增大蓄热面积和格子砖重量、加强绝热保温、实现燃烧换炉送风全自动控制等措施，可缩小拱顶温度与平均风温的差值。 测量拱顶温度可采用辐射高温计、红外线测温仪或热电偶。采用辐射高温计时，为防止镜头沾灰，须以压缩空气吹扫。采用热电偶时，其插入方式有两种：一是自拱顶中心插入，合理深度为电偶热端超出拱顶砖衬内表面30～50mm；二是自蓄热室侧大墙人孔插入，并以碳化硅管作保护套管。碳化硅管伸入炉内l50～200mm，电偶热端距碳化硅管热端30～50mm。
2．废气温度
允许的废气温度范围：为了避免烧坏蓄热室下部的支撑结构，大型高炉废气温度不超过350～400℃，小型高炉不得超过400～450℃。
废气温度与热风温度的关系：提高废气温度可以增加热风炉(尤其是蓄热室中、下部)的蓄热量。因此，通过增加单位时间燃烧煤气量来适当提高废气温度，可减少周期风温降低，是提高风温的一种措施。在废气温度为200～400℃范围内，每提高废气温度100℃约可提高风温40℃。但这种措施影响热风炉热效率。
以下因素对废气温度的影响：
(1)单位时间燃烧煤气量。一般烧混合煤气时的废气温度比烧高炉煤气时的要低些。
(2)燃烧时间。延长燃烧时间，废气温度随之近似直线地上升。
(3)蓄热面积。当换炉次数和单位时间燃烧煤气量都一定时，热风炉蓄热面积越小，其废气温度越高。
3．热风炉工作周期
热风炉一个工作周期，包括燃烧、送风、换炉3个过程自始至终所需的时间，热风炉炉内温度随之有周期性变化。
送风时间与热风温度的关系：随着送风时间的延长，风温逐渐降低。送风时间由2h缩短到l h，可提高风温水平50～70℃。送风时间缩短，燃烧时间随之缩短。若热风炉能力或煤气量等受限制，不能通过提高燃烧强度来弥补燃烧时间缩短造成的热量减少，则风温水平将反而降低。在一定条件下应选择合适的热风炉工作周期。
合适的工作周期：合适的送风时间最终取决于保证热风炉获得足够的温度水平(表现为拱顶温度)和蓄热量(表现为废气温度)所必要的燃烧时间。
高炉配备热风炉有3座或4座，因而工作制度有“二烧一送”或“三烧一送”，“并联”或“交叉并联”等。
合适的热风炉工作周期根据具体条件由经验选定。
4．蓄热面积与格子砖重量
热风炉供热能力与蓄热面积有关。当格子砖重量相同并采用相同工作制度时，蓄热面积大的供热能力大。现代热风炉蓄热面积为70～90m2／m3高炉有效容积，或30～37m2／(m3·min)，有的甚至更大。蓄热面积越大，使热风炉结构庞大，投资增加。
其次，风温降落与格子砖重量有关。格子砖重量愈大，周期风温降愈小，利于保持较高风温。单位风量
的格子砖重量增大时，热风炉送风期拱顶温度降减少，即能提高风温水平；单位风量的格子砖重量相同时，蓄热面积大的拱顶温度降小。
5．其他因素
(1)燃烧器形式和能力
强化燃烧可缩短燃烧时间，利于提高风温。但必须有充足煤气量和相应能力的燃烧器。此外，热风炉一代炉役后期，设备老化，阻力增加，也要求燃烧器预留一定余力。
陶瓷燃烧器的煤气和空气、混合较好，燃烧能力大，完全可以满足要求。
(2)煤气量(煤气压力)
煤气量不足或煤气压力波动，使空气和煤气的配合不能适当，拱顶温度也就不能迅速稳定地升高，因而热风炉蓄热量减少；虽延长燃烧时间，风温水平仍可能降低。
(3)高炉操作
高炉顺行、稳定风温操作，是热风炉操作稳定的有力保证。而热风炉工作稳定，才能最大限度地保持较高风温水平。
三．热风炉的操作
1．蓄热式热风炉的传热特点csilv
热风炉内的传热主要是指蓄热室格子砖的热交换。蓄热室的热交换可看成是烟气对鼓风之间的传热，而格子砖只作为传热的中间介质。在燃烧期，高温的燃烧产物通过格子砖以对流和辐射方式将烟气的热量传给格子砖表面。由于格子砖表面和中心的温差，格子砖表面的热量不断向内部传递，从而使格子砖储存了大量的热量。在送风期，具有一定流速的高炉鼓风(冷空气)不断以对流方式从格子砖表面获得热量，使冷空气得到加热，同时格子砖内部向表面传热而被冷却。
由于热风炉燃烧和送风的变化，热风炉格子砖通道壁的温度随加热和冷却呈周期性变化。蓄热室中的格子砖仅是热量的载体，它将高温燃烧产物的热量经格子砖传给高炉鼓风。高炉热风温度的高低，取决于蓄热室贮藏的热量及拱顶温度。
2．热风炉的操作特点
高炉对热风炉的基本要求是风温高而稳定，结合蓄热式热风炉的传热特点以及热风炉结构特点，热风
炉操作有以下特点：
(1)热风炉操作是在高温、高压、煤气的环境中进行，必须严格按程序作业，避免煤气爆炸、中毒和烧穿事故的发生。
(2)热风炉的工艺流程为：
锚a.送风通路：热风炉除冷风阀、热风阀保持开启状态外，其他阀门一律关闭；
b.燃烧通路：热风炉冷风阀和热风阀关闭外，其他阀门全部打开；
c.休风：所有热风炉的全部阀门都关闭。
上述三项操作包括了热风炉的全部操作，也是热风炉全部工艺流程。
(3)蓄热式热风炉要储备足够的热量。开始燃烧后，应迅速将拱顶温度烧到规定值，延长热风炉的蓄热期，达到足够的蓄热量。
(4)由于高炉的大型化和高压操作，热风炉已成为高压容器。热风炉各阀门的开启和关闭必须在均压下进行，否则无法进行正常的操作，甚至损坏设备。
(5)高炉热风炉燃烧可以使用低热值煤气，提供较高的风温。
(6)高炉生产不允许有断风现象发生，换炉操作必须“先送后撤”。在换炉过程中有一段时间有两座或三座热风炉同时给高炉送风。
3．热风炉的燃烧制度
（1）燃烧制度的分类
热风炉的燃烧制度可分以下3种：
a.固定煤气量，调节空气量；
b.固定空气量，调节煤气量；
c.空气量、煤气量都不固定。
各种燃烧制度的操作特点见表4—l9。
表4—19各种燃烧制度的特点
（2）各种燃烧制度的比较
各种燃烧制度的比较见表4—20。
表4—20各种燃烧制度比较
（3）燃烧制度的选择
燃烧制度选择的原则：
a.结合热风炉设备的具体情况，充分发挥助燃风机、煤气管网的能力；
b.在允许范围内最大限度地增加热风炉的蓄热量，利于提高风温；
c.燃烧完全、热损少，效率高，降低能耗。
较优的燃烧制度是固定煤气量调节空气量的快速烧炉法，即燃烧初期利用砖温与烟气温度相差较大的时机，以最大煤气量和最小空气过剩系数来强化燃烧，尽快在15～30min内将拱顶温度烧到规定最高值。燃烧后期适当增大空气过剩系数，维持拱顶温度至燃烧结束(废气温度达到规定值)。最大限度地增加热风炉蓄热量，以利于提高风温。
有预热的助燃空气或煤气时，调节其预热温度，也可在一定范围内作为控制燃烧的辅助手段。
（4）合理燃烧的判断方法
废气分析法：根据分析结果，判断成分是否合理(见表4—21)。
表4—21合理的烟道废气成分
火焰观察法：采用金属套筒燃烧器时，操作人员可观察燃烧器火焰颜来判断燃烧情况。
目前热风炉操作主要以废气分析法进行控制燃烧。采用火焰观察的方法已经越来越少。
（5）过剩空气量的调整
驳接头
过剩空气量主要是依据废气中的残氧量(通过氧化锆实测)来调节，通过调节助燃空气量获得最佳的空煤比，获得更高的拱顶温度和热效率。
过剩空气量和煤气成分影响废气成分。在控制废气成分时宁愿有剩余的氧，而不要有过量的CO。这是因为如果空气量不足，缺少氧，不仅浪费了可燃物CO，带走热量，而且造成热风炉内的还原性气氛，使热风炉的某些耐火材料内衬变质。而剩余氧的情况仅是带走部分显热。
实际上，热风炉燃料不可能完全燃烧。剩余空气量越少，废气中CO含量就越多。一般认为废气成分中
O2保持在0．2％～0．8％、CO保持在0．2％～0．4％的范围比较合理。
4．送风制度
由于热风炉的周期性质，包括送风、燃烧和闷炉3种工作状态，在3种工作状态之间还存在一个换炉的
过程。送风和燃烧是主要的工作状态，闷炉只是各热风炉在燃烧或送风之间的一种调节方式或者是在特殊
情况下(高炉休风)，没有必要进行燃烧或送风的一种休止状态。
目前，大型高炉都有四座热风炉，其送风制度有单炉送风、并联送风等。
（1）单炉送风
单炉送风是在热风炉组中只有一座热风炉处于送风状态的操作制度，热风炉出口温度随送风时间的延续和蓄热室贮存热量的减少而逐渐降低。为了得到规定的热风温度并使之基本稳定，一般都通过混风调节阀来调节混入的冷风流量。单炉送风方式一般是在某个热风炉进行检修或高炉不需要很高的风温的情况下进行的送风方式。对于只有3座热风炉的高炉，也基本采用这种送风方式。
（2）并联送风
并联送风操作是热风炉组中经常有两座热风炉同时送风的操作制度。交错并联送风操作是两座热风炉，其送风时间错开半个周期。对于4座热风炉的高炉来说，各个热风炉的内部状态均错开整个周期的l／4。
热风炉从单炉送风向交错并联送风操作制度过渡时，热风炉的燃烧时间相对缩短，热风炉的燃烧率提高，两座热风炉同时重叠送风的时间延长。
交错并联送风操作时，在两座送风的热风炉中，其中一座“后行炉”处于热量充分的送风前半期；另一座“先行炉”处于热量不足的送风后半期。前半期称为高温送风期，此时热风炉送出高于热风主管内温度的热风。后半期称为低温送风期，此时热风炉送出低于热风主管内温度的热风。
交错并联送风又分为冷并联送风和热并联送风，两种送风操作制度的区别在于热风温度的控制方式不同。冷并联送风时的热风温度主要依靠“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管内混合，由于混合后的温度仍高于规定的热风温度，需要通过混风阀混入少量的冷风，才能达到规定的风温。冷并联送风操作的特点是：送风热风炉的冷风调节阀始终保持全开状态，不必调节通过热风炉的风量。风温主要依靠混风调节阀调节混入的冷风量来控制。
刮刮卡制作
热并联送风操作时，热风温度的控制主要是依靠各送风炉的冷风调节阀调节进入“先行炉”和“后行炉”的风量，使“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管中混合后的热风温度符合规定的风温。
