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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。
随着炼钢技术的不断发展，副枪、溅渣护炉等技术的应用，耐磨板的粘稠度越来越高，只有热焖法和热泼法比较适合处理，但各有特点，从生产及操作简便性和投资及加工成本可进一步分析。
热焖法处理时，液态耐磨板在坑里，一旦遇到积水就有可能引起爆炸，存在一定危险。需要渣坑、坑盖、挖掘机等设备，投资较高，增加耐磨板处理成本。
热泼法处理时，液态耐磨板在渣池中，耐磨板泼后形成很薄的一层，不积水，无危险。不需要盖和挖掘机，降低生产成本。
迁钢采用耐磨板热泼处理工艺，经过几年的实践，是非常合理的。
4. 首钢迁钢耐磨板一次处理工艺
4.1转炉渣采用热泼处理工艺
首钢迁钢转炉渣处理方法采用在渣池中少量打水热泼，使转炉渣发生晶形转变，由于体积变化而自然粉化，使渣、钢分离。转炉渣具体处理工艺如下。
转炉渣通过渣罐车运至渣跨，吊车将渣罐吊至指定的翻渣工位进行翻渣。翻渣后的空渣罐由吊车吊运至喷涂罐位喷涂。渣翻入渣池后喷水处理。处理后，用装载机装运到火车上，由火车将耐磨板运到迁安循环经济产业园的耐磨板处理场，泼渣池见图1。图 1 首钢迁钢耐磨板处理场泼渣池
4. 2 精炼渣采用格栅板处理工艺
精炼渣一般以渣坨的形态出现，钢包精炼或浇铸完成后，钢包底的少量铸余钢水与耐磨板一同倒入渣罐，在渣罐中冷却后凝结成渣钢，并形成铸余死渣坨，造成渣钢难以回收。回收一片不到2t的圆饼形大渣钢，就需要使用20瓶氧气进行切割，并产生大量的浓烟，污染环境。同时，优质渣钢因切割损失严重，不但大幅提高处理成本，而且每年约有1500t金属资源因切割流失。迁钢循环经济园区通过科技人员的多次攻关，利用耐磨板作为原料，自发研制了一套耐磨板制作格筛的工艺生产线，目前投入使用，效果显著。
4.2.1 工艺流程
将制作好的格筛板，用汽车运到炼钢车间，用天车将格筛板组装完毕后，吊放进渣罐中。吊车将带有格筛的渣罐吊至指定精炼渣出渣工位进行出渣。翻渣后的空渣罐由吊车吊运至喷涂罐位喷涂。精炼渣翻入翻渣池后少量喷水处理。待精炼渣粉化后用吊车配的电磁吸盘将渣钢块吸至指定位置，其余精炼渣用轮式装载机装运到火车上，由火车运至迁安循环经济产业园的耐磨板处理场。
4.3 耐磨板一次处理主要工艺特点
1) 耐磨板采用国内外成熟的热泼冷却工艺，冷却效果好，增加耐磨板的稳定性；
2) 精炼渣采用带格栅渣罐的少量水冷方法。使精炼渣慢冷自然粉化，渣、钢自然分离；
3) 耐磨板喷水冷却采用循环冷却水系统，实现水的零排放；
4) 生产运行采用视频监控。减少管理及岗位人员，节约消耗，降低成本；
5) 加强环保设施、文明生产；
6) 耐磨板装卸、运输产生的灰尘及喷水产生的蒸汽均采用节能、环保、有效的抑尘、排汽和收尘方案。
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。
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