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典型工程及应用效果
3.1 首钢四制粉
首钢国际工程公司用不到一年的时间完成了首钢四制粉整个工程的设计和施工服务工作，并于2000年11月投产。新的制粉喷耐磨板系统与此前首钢的间接喷吹不同，采用了直接喷耐磨板工艺，即制粉和喷耐磨板同在一所厂房内。制粉系统以两台中速磨作为主要设备，每台生产能力为40t/h（实际出力），制粉总能力为80t/h。两套总管—分配器喷吹系统分别对2号高炉（1780m3）、3号高炉（2536m3）进行直接喷吹，喷吹工艺为双系列串联罐组、总管加分配器，分别为2号和3号高炉的喷吹耐磨板粉。2号高炉喷耐磨板总管总长452m，3号高炉喷耐磨板总管总长358m。喷耐磨板能力按每个高炉耐磨板比200kg/t设计，喷吹耐磨板种为烟耐磨板。
本项工程采用长距离直接喷吹的新工艺，其主要技术特点如下：
1） 采用直接喷耐磨板工艺，简化喷耐磨板流程，在喷吹烟耐磨板时更为。厂房布置紧凑，占地面积小，大大节约了投资。2号高炉喷耐磨板总管总长达到452m，当时是国内长的；
2） 大胆采用大倾角胶带机，在现有场地条件下，使利用旧储耐磨板场的耐磨板成为可能，即节省投资，又减少设备；
3） 采用新型封闭式干燥炉，在满足烟气温度条件下，使整个耐磨板粉输送管道全部处于封闭状态，减少了系统漏风率，降低了氧含量，在喷吹烟耐磨板时更为。而且合理地利用了锅炉废气，节约了能源；
4） 采用中速磨耐磨板机制粉，降低制粉运行费用，从而减少耐磨板粉生产成本；
5） 采用低压脉冲耐磨板粉收集器一级收粉工艺，简化工艺流程，提高了耐磨板粉收集效率，而且使排尘浓度大大降低，减少了环境污染；
6） 设计中考虑两个系统之间耐磨板粉的互相补充和分配，其结构简单实用，给生产创造许多方便；
7） 贮耐磨板罐与喷耐磨板罐之间设置压力平衡式波纹补偿器，提高连续喷耐磨板过程中的计量精度；
8） 采用自动可调耐磨板粉给料机和高精度耐磨板粉分配器，以流化喷吹为前提，实现时间过程的均匀喷吹，了脉动耐磨板流；
9） 提高自动化控制水平，实现喷耐磨板倒罐自动控制和调节。
该工程经生产实践验证，证实是成功的，采用直接喷耐磨板工艺也是非常合理的，为首钢进一步扩大喷耐磨板量，提高耐磨板比，创造了必要的先决条件。该工程当时经专家鉴定达到国际先进水平。另外，设计整体构思非常巧妙，布局合理，尤其是占地面积非常小，对旧厂改造来说值得借鉴，而且该工程总投资也是国内类似同等项目中少的。
新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器，其热交换过程具有周期性和非稳态的特点，因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础，建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组，利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序，可根据不同工况条件和操作制度，优化热风炉蓄热面积和结构尺寸，大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术（计算流体力学技术）进行模拟计算，针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式，建立三维模型，优化燃烧器结构形式，合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置，使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场，使蓄热室被均匀加热，提高其利用率，实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉，从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求，确保CO完全燃烧，炉内温度分布均匀，产生均匀有序的高温烟气旋流流场，均匀进入蓄热室，充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律，根据相似定律，搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型，通过测定不同喷口处的气体流速，检验气体分配的均匀性；通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度，对数值模拟的计算结果进行验证；通过调整空煤气的喷口形式和角度，结合实验和计算机模拟，找出适用于实际热风炉的规律；根据测定的压力损失，推算实际热风炉的压力损失。
紧凑化工艺技术
伴随着高炉容积的不断增大，高炉煤气发生量也大幅增加。1000m3级别至5500m3级别高炉煤气发生量差别巨大，除尘器箱体直径的大小关系到干法除尘系统的整体布置，要求干法袋式除尘系统箱体配置应与工艺参数同步，直径与单箱体煤气处理量系列化，保持合理的箱体数量配置，使工艺流程紧凑化，达到 的性价比配置。紧凑化工艺技术主要有以下几点：
1）与高炉容积匹配的除尘器直径与数量：应根据不同容积高炉煤气量的变化选择相适宜的除尘器直径和除尘器数量。除尘器箱体数量一般为10-16台之间，数量太少，不能满足维护检修的倒箱操作，一旦因为偶发事故造成布袋破损，会造成系统负荷过大，难以保持稳定；数量太多，投资和占地面积大幅增加，设备日常维护量大，造成资源浪费。
2）除尘器结构优化及流场分析：除尘器箱体是高炉煤气干法除尘系统主要设备之一，对于确保系统的、稳定运行有着重要作用。通过对除尘器壳体进行应力分析，研究除尘器结构的局部薄弱点，进行局部调整降低应力集中，提高设备与稳定性。除尘器箱体内部采用特殊的导流结构，使得除尘器箱体煤气气流分布均匀，降低了流速，大大减少了滤袋异常破损的发生，保证整个系统满足高炉的持续稳定生产。
3）合理进行工艺布局：根据除尘器数量和总图情况，合理进行工艺布局。工艺布置应满足以下几点要求：占地长宽比列合适、美观；操作巡检方便，吊装范围合理；煤气气流分布合理，减少荒煤气主管道积灰的可能；主框架受力合理，各层平台宽阔，有效利用空间；脉冲设备布置（布袋、袋笼更换）平台开阔，吊装和更换布袋、袋笼方便。
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