球式热风炉

　　球式热风炉是以自然堆积的耐火球代替通道规则的格子砖室的蓄热式热风炉。它和格子砖室的蓄热式热风炉一样，燃烧室可以设计为内燃式、外燃式及顶燃式，但它一经面世就采取了与小巧的球床匹配的顶燃式结构为主流(采用外燃式结构目前仅汉钢一座高炉)，并以这种结构进行广泛推广，故球式热风炉以顶燃式为其第一大特征，球式热风炉为事实上的顶燃式热风炉，见图1—11。

　　球式热风炉的根本在于耐火球代替了格子砖，而使蓄热室热过程和结构参数发生了显著变化。由于气体在球床或格子砖室内的运动是不规则紊流运动，其横向、纵向等多维断面都参与了热交换，故用单位体积球床或格子砖室所具有的能参与热交换的表面积表示的加热面积，见表1—3。球床为格子砖的3—5倍，传热系数比格子砖大10倍。因此在总加热面积相同的条件下，球式热风炉蓄热室的体积小得多，加之采用了顶燃式结构，故球式热风炉体积小成为其第二大特征。球床与格子砖室加热面积比较见表1—3。

　　球式热风炉具有如下特点：

　　球式热风炉热工特性的明显改善，比高效内燃式热风炉更具优越性。首先在于它比内燃式热风炉更容易获得高风温。因为球式热风炉单位鼓风的蓄热面积大，综合传热系数高达80一90kJ／m2周期，热效率接近80％，这使得送风温度和拱顶温度很接近，温差一般在50一100℃之间。在相同的拱顶温度下，球式热风炉出口风温比内燃式热风炉的约高70一100℃。其次，在可以获得同样高风温的条件下，球式热风炉比改进型高效内燃式热风炉可节省投资30％以上。由于球式热风炉的体积小，结构简单，材料用量大大少于内燃式热风炉，从而大大节省了投资。根据最近设计的380m3高炉配4座球式热风炉与4座高效内燃式热风炉的投资概算结果对比，球式热风炉投资约1850万元，高效内燃式热风炉投资为2830万元，总体投资节省980万元，节省率达35％，其中耐火材料节省约40％，钢材节省约2l％。第三，球式热风炉作为一种顶燃式热风炉，将拱顶空间作为燃烧室，从根本上克服了内燃式热风炉燃烧室隔墙倾斜、倒塌、开裂的固有缺陷。

　　球式热风炉技术始于20世纪50年代末期。为了提高风温，1959年和I960年人们在3m3和0.5m3高炉上进行了球式热风炉的系统试验，研究证明球式热风炉可以获得1000~1200℃的高风温。当时由于布袋除尘技术没有跟上，加上耐火球材质较差，使球床寿命过短而未取得预期效果。

　　从球式热风炉配套的高炉容积的逐渐升级变化出发，球式热风炉技术发展大致可分为三个阶段。

　　一是技术起步阶段：1974~1982年为球式热风炉的起步时期。1974年在河北涉县铁厂13m3同时采用球式热风炉和布袋除尘器，试验取得了成功。到1978年就发展到全国约20个省区100多座高炉，配套高炉容积从6m3,13m3,28m3到55m3。万福铁厂从1979年开始在73m3高炉上进行球式热风炉中间试验和工业试验的升级使用；到1982年止，升级应用成功，获得了1000℃左右的高风温，使球式热风炉配套的高炉容积增加到了73m3。

　　二是推广使用阶段：1982~1992年，新建及改造的100m3高炉上普遍采用了球式热风炉。如包头东风钢铁厂、千里山钢铁厂、江油钢铁厂、成都钢铁厂、大渡河铁厂、呼市铁厂等等。尤其在四川发展很快，特别是四川威远钢铁厂185m3高炉球式热风炉于1986年1月建成投产，获得了1195℃的高风温，且拱顶温度与热风温差值一般在508℃，使我国球式热风炉技术向中型高炉发展前进了一步。于1991年建成投入使用的成都钢铁厂318m3高炉采用球式热风炉，成为当时我国最大的球式热风炉，这使得球式热风炉技术巳进入中型高炉使用阶段。西安建筑科技大学于1993年进行了热平衡测定计算与分析研究工作。研究结果认为，成钢球式热风炉达到且超过了设计风温1050~1100℃的水平，热风炉拱顶温度与热风出口温度之间的温差只有72.36℃，本体热效率达74.18%。

　　三是成熟发展阶段：1992年以来球式热风炉技术的发展走向成熟。从成钢、威钢的大中型球式热风炉使用经验来看，解决了复杂的技术问题，实现了机械化装卸球。1994年7月汉钢380m3高炉外燃式球式热风炉投产；1995年5月威钢318m3高炉球式热风炉投入运行年7月成钢335m3高炉球式热风炉投产；1997年6月涟源钢铁厂318m3高炉球式热风炉投产；1997年达钢335m3高炉球式热风炉投产。2000年2月及8月南昌钢铁厂350m3高炉球式热风炉及津西钢铁厂350m3高炉球式热风炉也分别投人运行;2001年4月成钢2号高炉大修扩容至345m3，配4座球式热风炉已投入运行；同年柳钢350m3高炉也采用了球式热风炉，进而推广应用到750m33高炉。国丰钢铁厂350m3高炉球式热风炉、遵化380m3球式热风炉、威钢350m3配4座球式热风炉、成钢1号高炉移地大修扩容至350m3配4座球式热风炉正处在紧张的施工阶段。到2002年止，已投产和即将投产的300m3级高炉采用球式热风炉的厂家达16家，高炉30多座。随着国家淘汰300m3级以下小高炉产业政策的实施，球式热风炉技术将会得到越来越多的中型高炉厂家的认同，有意向准备大修改造时配备球式热风炉的厂家将会不断增多。