2024年5月31日发(作者：訾博超)
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Ｖ０１．２６ Ｎｏ．４
冶金能源
Ｊｕｌｙ．２００７
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵｓ豫Ｙ ３１
３２００ｍ３高炉外燃式热风炉炉体设计
李益民刘冬梅苏蔚
（鞍钢设计研究院）
摘要采用外燃式热风炉技术，通过在炉壳结构、防酸处理、砌筑上采用各种措施，并依
据不同使用部位的具体条件选用相应的耐火材料，以实现高风温、长寿命的目的。
关键词 外燃式热风炉结构砌筑耐火材料
Ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ３２００ｍ３ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｔｌｌ
ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ
Ｌｉ Ｙｉｍｉｎ Ｌｉｕ Ｄｏｎｇｍｅｉ Ｓｕ Ｗｅｉ
（Ｅｎｇｉｅｅｒｉｎｇ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｉｒｏｎ Ｍａｋｉｎｇ Ｓｅｃｔｉｏｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｃｉｄｐｒｏｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｉｃｋｗｏｒｋ ｂｙ ａｄ０ｐ ｎｇ
ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｗｉｔｈ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｈ．ｍｈｅｒ．ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅ－
ｆｒａｃｔｏｒｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｕｓｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ａｎｄ ｌｏｎｇｅｖｉｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｒｉｃｋｗｏｒｋ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ
１概况
定。本次设计在结构和耐火材料的选用、砌筑上
进行了相应的改进。
随着高炉炼铁技术的发展，高炉的大型化、
现代化、高效化、长寿化已成为炼铁技术装备水
２结构特点
平和操作水平的重要标志。作为高炉主要设备的
本次热风炉采用了双头等径小拱顶，拱顶联
热风炉，如何实现高风温和长寿命，是非常重要
络管设有波纹管和拉杆以吸收位移和水平推力；
的。鞍钢多年来的生产实践证明，外燃式热风炉
燃烧室坐落在ｌ １７２０ｍｍ平台上，内设陶瓷燃烧
的寿命较长、风温也较高，特别是大型高炉，外
器。
燃式热风炉具有一定的优势。鞍钢西区新建２座
２．１双头等径小拱顶
３２００ｍ。高炉，为了实现高风温、长寿命，均配
蓄热室上部设有一个锥体段，使蓄热室拱顶
置了四座外燃式热风炉，同时为了在燃烧百分之
缩小至和燃烧室拱顶大小相同。拱顶直径缩小，
百高炉煤气的条件下实现１２５０℃风温，设计了
拱顶下部的耐火砖承受的荷载就减小，可以减少
两座顶燃球式热风炉，预热助燃空气到６００℃，
由于蠕变引起拱顶耐火砖的变形，提高结构的长
烟道废气预热净煤气到１５０℃。外燃式热风炉彻
期稳定性。在球形砌体结构中，当砌体厚度一定
底解决了内燃热风炉火井倾斜、掉砖甚至烧穿短
时，砌体的稳定性与球体的直径大小成反比，拱
路的弊病，而且直径相对较小，结构也相对稳
顶直径缩小有利于砌体的稳定性。
对称的拱顶结构还有利于烟气在蓄热室内的
收稿日期：２００７—０３—０ｌ
均匀分布，提高传热效率。
李益民（１９６８～ ），高５１２；１１４０２１辽宁省鞍山市。
２．２拱顶联络管的柔性连接
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在温度和风压的作用下，燃烧室和蓄热室拱
顶问会产生周期性的相对位移，造成拱顶联络管
和拱顶连接处应力集中，严重时使焊缝开裂漏
顶温度超过１４５０℃时，ＮＯ 浓度可高达３５００×
ｌＯ （换炉充压时）。
风。两拱顶间的相对位移还影响到砌体的结构稳
（２）煤气中的ｓ被氧化为ＳＯ 。
（３）ＮＯ ＳＯ 与炉壳上的冷凝水作用生成
ＨＮＯ 和Ｈ ＳＯ ，在有Ｆｅ 存在时，成为钢材的
定，导致耐火砖的松动脱落，降低热风炉的使用
寿命。由于两室温度不同引起的轴向不均匀膨
胀，可采用抬高燃烧室高度来解决，而风压造成
强腐蚀剂。此外，Ｃａ（ＮＯ，）：，ＮＨ ＮＯ，等盐类
在熔融状态下也有腐蚀作用。
的两室间的水平位移则采用固定连接两拱顶的拉
杆解决。为了保证砌体稳定，两室闻的相对位移
量应当越小越好，两拱顶间的水平位移按
３０ｒａｍ、垂直位移量按２０ｒａｍ考虑。
为了进一步吸收两拱顶闻的水平和垂直位
移，在联络管上安装波纹管，两拱顶设有加强
板，并用张力拉杆加以固定。拱顶的这种柔性结
构，可吸收相对位移，避免联络管和拱顶连接处
的应力集中。加强板和张力拉杆的设置，使联络
管本身的轴向膨胀由膨胀器吸收，不会产生位移
或只产生微小位移，不会给拱项以水平推力。
２．３炉底结构
热风炉底部常有底板变形漏风的情况，高温
高压热风炉更加突出。为了防止底板变形漏风，
除了在砌体设计方面予以考虑之外，炉底结构也
做了栩应的改进：
（１）加厚炉底板厚度到３６ｒｎｍ，然后在炉底
板 ｔ焊接大型工字形钢压梁，其次在底板上浇注
一
层３７０ｒａｍ厚的耐热混凝土，砌筑两层耐火砖。
燃烧室采用弧形底板，厚度３０ｒｎｍ，内加筋板和
ｉ虢镶混凝土，坐落在钢结构上。底板刚度增大，
对防止底板变形有利。
（２）炉底板和直筒段采用圆弧连接，连接
半径穴，结构应力小。
（３）蓄热室炉底板下设有一层炒砂，既方
便施工，还可以吸收部分炉皮膨胀反力。炉壳安
装完毕后，从底板上的灌浆孔向底板下进行压力
灌浆。使炉底板和炒砂紧密接触。
２．４防止晶问应力腐蚀破裂的措施
由晶闻应力腐蚀引起的钢壳破裂，是高温热
风炉进一步提高风温的重要障碍。引起晶问应力
腐蚀破裂的原因有下列几点：
（１）鼓风中的Ｎ：与０ ，在高温下生成
ＮＯ ，温度越高其浓度越大，１２５０—１３７０℃风温
条件下，ＮＯ 浓度为（４０—６００）×１０～，当拱
（４）腐蚀液从炉壳存在应力的地方，如焊
缝、制作时的伤痕等处，沿着晶格深部侵入，扩
展而致破裂。同时，由于热风炉操作会产生缓慢
的脉冲拉应力和疲劳应力，使拉应力有超过屈服
极限的可能，从而促进腐蚀破裂的进程。
由此可见，造成应力腐蚀破裂的原因，一是
有腐蚀气体存在，二是有应力存在。为获得高风
温，腐蚀气体的产生是不可避免的，而且随着温
度和压力的提高浓度越来越高。因而防止晶间应
力腐蚀破裂的措施应当从消除应力及防止腐蚀液
和炉壳接触两方面人手。采取的措施如下：
①高温区炉壳采用耐腐蚀的低合金结构钢，
提高焊接性能。所有的炉壳转折点都采用曲线连
接，连接半径一般均大于１５００ｒｎｍ，锥体倾角≥
４５。，各开孔部位都进行了补强。施工过程中不
允许在炉皮上任意开孔以及在炉壳上焊接其它构
件，以消除局部应力集中。
②炉壳加工完毕，整体退火消除内应力。高
温区的工地焊接在施工结束后也必须进行退火处
理。
③在高温区炉壳内表面涂抹耐酸漆及喷涂耐
酸料，防止腐蚀性液体和炉壳直接接触。
３砌体特点
３．１材质选用
根据不同的使用部位，分别选用相应的各种
优质耐火材料，重质砖采用了低蠕变系列耐火材
料。其原则是：
（１）耐火砖的耐火度以受热面的温度为标准。
（２）硅砖由于在低温范围内体积变化大，规
定使用温度以送风末期温度７００—８００℃为下限。
（３）热风炉耐火材料最重要的性能指标，是
耐火材料的蠕变性。选用耐火砖时，以燃烧末期
的温度和实际使用的荷载为前提，耐火材料在
５０ｈ产生的蠕变值应小于】％。
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（４）绝热砖的使用温度以重烧线收缩率小于
２％的规定温度再加上５Ｏ℃为基准。
（５）膨胀缝部分的填料和喷涂的不定型耐火
采用预混结构的圆形燃烧器。下部为低蠕变
粘土砖、中部为低蠕变高铝砖、上部为抗热震性
能良好的堇青石砖。在燃烧器的空、煤气环道上
各增加一个缩扩段；空、煤气人环道时均增添斜
坡。这种燃烧器下部是套筒式，其结构简单，上
材料，以受热面温度为标准选用材质。
３．２采用相互独立的砌体结构
拱顶、锥体部和大墙砖互为独立的砌体，拱
顶和锥体砖分别坐落在托砖环之上，通过托砖环
把上部的荷载传至炉壳。这样可以避免由于工作
部介于栅格式与三孔式燃烧器之间，使少量空、
煤气在燃烧器内预混。以期达到燃烧强度大、火
焰短、空气消耗系数小、燃烧产物温度高、适用
温度不同引起砌体不均匀膨胀造成的砌体破坏。
加之炉壳采用曲线连接，受风压的影响变形极
小，不会造成砌体的破坏。为了防止独立砌体间
窜风，该部位采用迷宫式结构。托砖环下部填充
ＳｉＣ浇注料，利用其良好的导热性，迅速的将托
砖环部位的热量通过炉皮放散至大气，以此来维
持托砖环的强度。为了保证各部位砌体的膨胀和
位移，在相应部位采用聚乙烯板、纤维毡、纤维
棉和油纸。
３．３普遍采用炉壳喷涂技术
炉壳及热风管道内均喷涂有一层不定形耐火
材料，喷涂料有轻质喷涂料和耐酸喷涂料。喷涂
料在内壁形成一个完整的耐火体，增加了炉子的
气密度，同时还有良好的隔热作用，对保护炉壳
具有良好的效果。
３．４大量采用异形砖和组合砖
为了提高结构稳定性，在高温区分别采用了
大块砖、带凹凸锁扣砖，而在各个开口部位则采
用组合砖砌筑，组合砖外侧和异形砖、标准砖连
接处配置以花瓣形砖，以加强结构稳定性，提高
热风炉使用寿命；同时也方便施工，保证砌筑质
量。所有组合砖和部分异形砖在耐火厂制造后经
预组装编号装箱，施工时按顺序号就位砌筑。
３．５格子砖砌体结构
格子砖砌体也采用独立结构，格子砖与大墙
之间有足够的间隙，对大墙没有水平推力。每块
格子砖上下端各有凹凸定位，下部８层采用上下
直砌，上表面找平，其余部分咬砌使格子砖形成
一
个整体。格子砖高度范围９９～１０２ｍｍ，按照
１ｍｉｌ１分四级使用，不同材质的格子砖设有不同
大小的水平膨胀缝，边砖机加工。要求砌筑时每
３层用木塞进行定位，保证其通孔率和结构稳
定。
３．６陶瓷燃烧器
于空气预热温度较高和燃烧稳定的目的。
３．７加厚隔热保温层，合理预留膨胀缝
热风炉砌体保温层比较厚，可降低炉皮温
度，减少热损失。
合理预留膨胀缝是保证砌体稳定的重要条
件，膨胀缝的大小，以能吸收１００％的理论膨胀
量来决定，不考虑由于泥浆压缩所吸收的膨胀
量。为了确保膨胀缝大小，在砌筑时，填充聚乙
烯板等在高温下消失的材料，高温部位采用陶瓷
纤维毡和纤维棉进行填充，各环缝处为实现砌体
膨胀时滑动，放置油纸。
（１）各部砌筑
①燃烧室上部和拱顶连接处为迷宫式结构，
为便于大墙砖和拱顶砖砌体间相互移动，迷宫部
位的垂直缝和水平缝均不用泥浆，迷宫结构的环
缝用陶瓷纤维填充，防止气体窜动。
②燃烧室、蓄热室拱顶
拱顶由上部半球、中部直段和下部过渡段组
成。拱顶铁皮内径Ｒ３７９０ｍｍ。拱顶在砌筑前先
经喷砂除锈处理，然后喷涂一层耐酸喷涂料。半
球部分的砌筑中心比铁皮中心低６０ｍｍ，使拱顶
上部砌体与喷涂层间空出６０ｍｍ的间隙，填充陶
瓷纤维毡，以便吸收拱顶砌体垂直方向的热膨
胀。该部位砌体由３层砖组成，由内向外分别为
硅砖、轻质低铁高铝砖、轻质粘土砖，砌体的径
向膨胀由陶瓷纤维填充层吸收。
拱顶下部铁皮向内收缩，设有三层托砖环，拱
顶耐火砌体全部坐落在托砖环上，使拱顶与大墙
砖相互脱离。该部分砖衬位于迷宫结构的外侧，
和高温气体不直接接触，温度较低，因而不使用硅
砖，而使用高铝砖。托砖环需要承受拱顶部分砖
衬的全部重量，为了保证其强度，砖托下部采用
ＳｉＣ填充，利用其高导热性，保证其温度不致过
高。为了方便砌筑，砖托上面采用涂抹找平。
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（２）格子砖
和喷涂料组成，砖衬间设有环形膨胀缝，填充聚
格子砖材质从下到上分别为抗热震低蠕变高
乙烯板；砌体径向膨胀由陶瓷纤维毡吸收，滑动
铝砖、低蠕变粘土砖、低蠕变高铝砖、硅砖。下
处放油纸。气体进出口、人孔和球顶为组合砖。
部采用抗热震低蠕变高铝砖是为了提高耐火砖的
承载能力和抵抗温度波动的能力，而硅砖具有很
４结语
好的抗高温蠕变性能和热稳定性，正适合在高温
（１）本外燃式热风炉的主要特点是：根据
区使用，且价格便宜。
不同部位所处的工作条件，选用合适的耐火材
（３）混风室
料，设置合理的膨胀缝，以利于实现长寿命的目
混风室要混入一定量的冷风，温度变化较
的。
大，因此在耐火材料的选用上，不采用硅砖，温
（２）大量采用异形砖和组合砖以加强结构
度变化剧烈部位采用抗热震低蠕变高铝砖。
稳定性，提高热风炉使用寿命。
混风室底部是耐热混凝土，因为有冷凝水析 （３）高温区采用涂漆和喷涂防酸的喷涂料
出，混凝土上面用粘土砖砌成漏斗状，炉底表面
的方式，可有效地避免炉壳因结露水产生的晶间
及排水孔道周围采用耐剥落性能良好的粘土砖。 应力腐蚀，延长使用寿命。 ．
混风室内衬由抗热震低蠕变高铝砖、绝热砖
万雷编辑
（上接第５页）
消耗预测、指标管理等提供依据和工具，为节能
７结束语
降耗工作的开展提供指导，并为进一步的数据挖
掘及成本管理和能源管理的有机结合奠定了坚实
数据仓库在宝钢分公司的能源管理中成功应
基础。
用已经一年，能源管理数据仓库已经成为能源管
张长保编辑
理工作的重要组成部分，它为能源的供需统计、
（上接第２６页）
（４）从实践角度出发，应该让空气系数尽
参考文献
量接近１，考虑到扩散燃烧的性质，以１．０５一
１李传薪．钢铁厂设计原理．北京：冶金工业出版社，
１．１５为宜，一方面能保持较高的传热系数，另
２０ｏ５
一
方面控制烟气出口温度不至于太高，增加对设
２欧俭平，吴道洪，肖泽强．蜂窝型蓄热室传热过程的
备材料的要求。
数值模拟及热工特性，耐火材料２００３，（６）
３钱滨江等．简明传热手册．北京：高等教育出版社，
１９８３ 万霄编辑
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３２００ｍ３高炉外燃式热风炉炉体设计
李益民刘冬梅苏蔚
（鞍钢设计研究院）
摘要采用外燃式热风炉技术，通过在炉壳结构、防酸处理、砌筑上采用各种措施，并依
据不同使用部位的具体条件选用相应的耐火材料，以实现高风温、长寿命的目的。
关键词 外燃式热风炉结构砌筑耐火材料
Ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ３２００ｍ３ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｔｌｌ
ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ
Ｌｉ Ｙｉｍｉｎ Ｌｉｕ Ｄｏｎｇｍｅｉ Ｓｕ Ｗｅｉ
（Ｅｎｇｉｅｅｒｉｎｇ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｉｒｏｎ Ｍａｋｉｎｇ Ｓｅｃｔｉｏｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｃｉｄｐｒｏｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｉｃｋｗｏｒｋ ｂｙ ａｄ０ｐ ｎｇ
ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｏｔ ｂｌａｓｔ ｓｔｏｖｅ ｗｉｔｈ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｈ．ｍｈｅｒ．ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅ－
ｆｒａｃｔｏｒｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｕｓｉｎｇ ｐａｒｔｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ａｎｄ ｌｏｎｇｅｖｉｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｒｉｃｋｗｏｒｋ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ
１概况
定。本次设计在结构和耐火材料的选用、砌筑上
进行了相应的改进。
随着高炉炼铁技术的发展，高炉的大型化、
现代化、高效化、长寿化已成为炼铁技术装备水
２结构特点
平和操作水平的重要标志。作为高炉主要设备的
本次热风炉采用了双头等径小拱顶，拱顶联
热风炉，如何实现高风温和长寿命，是非常重要
络管设有波纹管和拉杆以吸收位移和水平推力；
的。鞍钢多年来的生产实践证明，外燃式热风炉
燃烧室坐落在ｌ １７２０ｍｍ平台上，内设陶瓷燃烧
的寿命较长、风温也较高，特别是大型高炉，外
器。
燃式热风炉具有一定的优势。鞍钢西区新建２座
２．１双头等径小拱顶
３２００ｍ。高炉，为了实现高风温、长寿命，均配
蓄热室上部设有一个锥体段，使蓄热室拱顶
置了四座外燃式热风炉，同时为了在燃烧百分之
缩小至和燃烧室拱顶大小相同。拱顶直径缩小，
百高炉煤气的条件下实现１２５０℃风温，设计了
拱顶下部的耐火砖承受的荷载就减小，可以减少
两座顶燃球式热风炉，预热助燃空气到６００℃，
由于蠕变引起拱顶耐火砖的变形，提高结构的长
烟道废气预热净煤气到１５０℃。外燃式热风炉彻
期稳定性。在球形砌体结构中，当砌体厚度一定
底解决了内燃热风炉火井倾斜、掉砖甚至烧穿短
时，砌体的稳定性与球体的直径大小成反比，拱
路的弊病，而且直径相对较小，结构也相对稳
顶直径缩小有利于砌体的稳定性。
对称的拱顶结构还有利于烟气在蓄热室内的
收稿日期：２００７—０３—０ｌ
均匀分布，提高传热效率。
李益民（１９６８～ ），高５１２；１１４０２１辽宁省鞍山市。
２．２拱顶联络管的柔性连接
维普资讯
冶
３２
金能源
Ｖｏｌ＿２６：Ｎ０．４
ＥＮＥＲＧＹ ＦＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｊｕｌｙ．２００７
在温度和风压的作用下，燃烧室和蓄热室拱
顶问会产生周期性的相对位移，造成拱顶联络管
和拱顶连接处应力集中，严重时使焊缝开裂漏
顶温度超过１４５０℃时，ＮＯ 浓度可高达３５００×
ｌＯ （换炉充压时）。
风。两拱顶间的相对位移还影响到砌体的结构稳
（２）煤气中的ｓ被氧化为ＳＯ 。
（３）ＮＯ ＳＯ 与炉壳上的冷凝水作用生成
ＨＮＯ 和Ｈ ＳＯ ，在有Ｆｅ 存在时，成为钢材的
定，导致耐火砖的松动脱落，降低热风炉的使用
寿命。由于两室温度不同引起的轴向不均匀膨
胀，可采用抬高燃烧室高度来解决，而风压造成
强腐蚀剂。此外，Ｃａ（ＮＯ，）：，ＮＨ ＮＯ，等盐类
在熔融状态下也有腐蚀作用。
的两室间的水平位移则采用固定连接两拱顶的拉
杆解决。为了保证砌体稳定，两室闻的相对位移
量应当越小越好，两拱顶间的水平位移按
３０ｒａｍ、垂直位移量按２０ｒａｍ考虑。
为了进一步吸收两拱顶闻的水平和垂直位
移，在联络管上安装波纹管，两拱顶设有加强
板，并用张力拉杆加以固定。拱顶的这种柔性结
构，可吸收相对位移，避免联络管和拱顶连接处
的应力集中。加强板和张力拉杆的设置，使联络
管本身的轴向膨胀由膨胀器吸收，不会产生位移
或只产生微小位移，不会给拱项以水平推力。
２．３炉底结构
热风炉底部常有底板变形漏风的情况，高温
高压热风炉更加突出。为了防止底板变形漏风，
除了在砌体设计方面予以考虑之外，炉底结构也
做了栩应的改进：
（１）加厚炉底板厚度到３６ｒｎｍ，然后在炉底
板 ｔ焊接大型工字形钢压梁，其次在底板上浇注
一
层３７０ｒａｍ厚的耐热混凝土，砌筑两层耐火砖。
燃烧室采用弧形底板，厚度３０ｒｎｍ，内加筋板和
ｉ虢镶混凝土，坐落在钢结构上。底板刚度增大，
对防止底板变形有利。
（２）炉底板和直筒段采用圆弧连接，连接
半径穴，结构应力小。
（３）蓄热室炉底板下设有一层炒砂，既方
便施工，还可以吸收部分炉皮膨胀反力。炉壳安
装完毕后，从底板上的灌浆孔向底板下进行压力
灌浆。使炉底板和炒砂紧密接触。
２．４防止晶问应力腐蚀破裂的措施
由晶闻应力腐蚀引起的钢壳破裂，是高温热
风炉进一步提高风温的重要障碍。引起晶问应力
腐蚀破裂的原因有下列几点：
（１）鼓风中的Ｎ：与０ ，在高温下生成
ＮＯ ，温度越高其浓度越大，１２５０—１３７０℃风温
条件下，ＮＯ 浓度为（４０—６００）×１０～，当拱
（４）腐蚀液从炉壳存在应力的地方，如焊
缝、制作时的伤痕等处，沿着晶格深部侵入，扩
展而致破裂。同时，由于热风炉操作会产生缓慢
的脉冲拉应力和疲劳应力，使拉应力有超过屈服
极限的可能，从而促进腐蚀破裂的进程。
由此可见，造成应力腐蚀破裂的原因，一是
有腐蚀气体存在，二是有应力存在。为获得高风
温，腐蚀气体的产生是不可避免的，而且随着温
度和压力的提高浓度越来越高。因而防止晶间应
力腐蚀破裂的措施应当从消除应力及防止腐蚀液
和炉壳接触两方面人手。采取的措施如下：
①高温区炉壳采用耐腐蚀的低合金结构钢，
提高焊接性能。所有的炉壳转折点都采用曲线连
接，连接半径一般均大于１５００ｒｎｍ，锥体倾角≥
４５。，各开孔部位都进行了补强。施工过程中不
允许在炉皮上任意开孔以及在炉壳上焊接其它构
件，以消除局部应力集中。
②炉壳加工完毕，整体退火消除内应力。高
温区的工地焊接在施工结束后也必须进行退火处
理。
③在高温区炉壳内表面涂抹耐酸漆及喷涂耐
酸料，防止腐蚀性液体和炉壳直接接触。
３砌体特点
３．１材质选用
根据不同的使用部位，分别选用相应的各种
优质耐火材料，重质砖采用了低蠕变系列耐火材
料。其原则是：
（１）耐火砖的耐火度以受热面的温度为标准。
（２）硅砖由于在低温范围内体积变化大，规
定使用温度以送风末期温度７００—８００℃为下限。
（３）热风炉耐火材料最重要的性能指标，是
耐火材料的蠕变性。选用耐火砖时，以燃烧末期
的温度和实际使用的荷载为前提，耐火材料在
５０ｈ产生的蠕变值应小于】％。
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（４）绝热砖的使用温度以重烧线收缩率小于
２％的规定温度再加上５Ｏ℃为基准。
（５）膨胀缝部分的填料和喷涂的不定型耐火
采用预混结构的圆形燃烧器。下部为低蠕变
粘土砖、中部为低蠕变高铝砖、上部为抗热震性
能良好的堇青石砖。在燃烧器的空、煤气环道上
各增加一个缩扩段；空、煤气人环道时均增添斜
坡。这种燃烧器下部是套筒式，其结构简单，上
材料，以受热面温度为标准选用材质。
３．２采用相互独立的砌体结构
拱顶、锥体部和大墙砖互为独立的砌体，拱
顶和锥体砖分别坐落在托砖环之上，通过托砖环
把上部的荷载传至炉壳。这样可以避免由于工作
部介于栅格式与三孔式燃烧器之间，使少量空、
煤气在燃烧器内预混。以期达到燃烧强度大、火
焰短、空气消耗系数小、燃烧产物温度高、适用
温度不同引起砌体不均匀膨胀造成的砌体破坏。
加之炉壳采用曲线连接，受风压的影响变形极
小，不会造成砌体的破坏。为了防止独立砌体间
窜风，该部位采用迷宫式结构。托砖环下部填充
ＳｉＣ浇注料，利用其良好的导热性，迅速的将托
砖环部位的热量通过炉皮放散至大气，以此来维
持托砖环的强度。为了保证各部位砌体的膨胀和
位移，在相应部位采用聚乙烯板、纤维毡、纤维
棉和油纸。
３．３普遍采用炉壳喷涂技术
炉壳及热风管道内均喷涂有一层不定形耐火
材料，喷涂料有轻质喷涂料和耐酸喷涂料。喷涂
料在内壁形成一个完整的耐火体，增加了炉子的
气密度，同时还有良好的隔热作用，对保护炉壳
具有良好的效果。
３．４大量采用异形砖和组合砖
为了提高结构稳定性，在高温区分别采用了
大块砖、带凹凸锁扣砖，而在各个开口部位则采
用组合砖砌筑，组合砖外侧和异形砖、标准砖连
接处配置以花瓣形砖，以加强结构稳定性，提高
热风炉使用寿命；同时也方便施工，保证砌筑质
量。所有组合砖和部分异形砖在耐火厂制造后经
预组装编号装箱，施工时按顺序号就位砌筑。
３．５格子砖砌体结构
格子砖砌体也采用独立结构，格子砖与大墙
之间有足够的间隙，对大墙没有水平推力。每块
格子砖上下端各有凹凸定位，下部８层采用上下
直砌，上表面找平，其余部分咬砌使格子砖形成
一
个整体。格子砖高度范围９９～１０２ｍｍ，按照
１ｍｉｌ１分四级使用，不同材质的格子砖设有不同
大小的水平膨胀缝，边砖机加工。要求砌筑时每
３层用木塞进行定位，保证其通孔率和结构稳
定。
３．６陶瓷燃烧器
于空气预热温度较高和燃烧稳定的目的。
３．７加厚隔热保温层，合理预留膨胀缝
热风炉砌体保温层比较厚，可降低炉皮温
度，减少热损失。
合理预留膨胀缝是保证砌体稳定的重要条
件，膨胀缝的大小，以能吸收１００％的理论膨胀
量来决定，不考虑由于泥浆压缩所吸收的膨胀
量。为了确保膨胀缝大小，在砌筑时，填充聚乙
烯板等在高温下消失的材料，高温部位采用陶瓷
纤维毡和纤维棉进行填充，各环缝处为实现砌体
膨胀时滑动，放置油纸。
（１）各部砌筑
①燃烧室上部和拱顶连接处为迷宫式结构，
为便于大墙砖和拱顶砖砌体间相互移动，迷宫部
位的垂直缝和水平缝均不用泥浆，迷宫结构的环
缝用陶瓷纤维填充，防止气体窜动。
②燃烧室、蓄热室拱顶
拱顶由上部半球、中部直段和下部过渡段组
成。拱顶铁皮内径Ｒ３７９０ｍｍ。拱顶在砌筑前先
经喷砂除锈处理，然后喷涂一层耐酸喷涂料。半
球部分的砌筑中心比铁皮中心低６０ｍｍ，使拱顶
上部砌体与喷涂层间空出６０ｍｍ的间隙，填充陶
瓷纤维毡，以便吸收拱顶砌体垂直方向的热膨
胀。该部位砌体由３层砖组成，由内向外分别为
硅砖、轻质低铁高铝砖、轻质粘土砖，砌体的径
向膨胀由陶瓷纤维填充层吸收。
拱顶下部铁皮向内收缩，设有三层托砖环，拱
顶耐火砌体全部坐落在托砖环上，使拱顶与大墙
砖相互脱离。该部分砖衬位于迷宫结构的外侧，
和高温气体不直接接触，温度较低，因而不使用硅
砖，而使用高铝砖。托砖环需要承受拱顶部分砖
衬的全部重量，为了保证其强度，砖托下部采用
ＳｉＣ填充，利用其高导热性，保证其温度不致过
高。为了方便砌筑，砖托上面采用涂抹找平。
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（２）格子砖
和喷涂料组成，砖衬间设有环形膨胀缝，填充聚
格子砖材质从下到上分别为抗热震低蠕变高
乙烯板；砌体径向膨胀由陶瓷纤维毡吸收，滑动
铝砖、低蠕变粘土砖、低蠕变高铝砖、硅砖。下
处放油纸。气体进出口、人孔和球顶为组合砖。
部采用抗热震低蠕变高铝砖是为了提高耐火砖的
承载能力和抵抗温度波动的能力，而硅砖具有很
４结语
好的抗高温蠕变性能和热稳定性，正适合在高温
（１）本外燃式热风炉的主要特点是：根据
区使用，且价格便宜。
不同部位所处的工作条件，选用合适的耐火材
（３）混风室
料，设置合理的膨胀缝，以利于实现长寿命的目
混风室要混入一定量的冷风，温度变化较
的。
大，因此在耐火材料的选用上，不采用硅砖，温
（２）大量采用异形砖和组合砖以加强结构
度变化剧烈部位采用抗热震低蠕变高铝砖。
稳定性，提高热风炉使用寿命。
混风室底部是耐热混凝土，因为有冷凝水析 （３）高温区采用涂漆和喷涂防酸的喷涂料
出，混凝土上面用粘土砖砌成漏斗状，炉底表面
的方式，可有效地避免炉壳因结露水产生的晶间
及排水孔道周围采用耐剥落性能良好的粘土砖。 应力腐蚀，延长使用寿命。 ．
混风室内衬由抗热震低蠕变高铝砖、绝热砖
万雷编辑
（上接第５页）
消耗预测、指标管理等提供依据和工具，为节能
７结束语
降耗工作的开展提供指导，并为进一步的数据挖
掘及成本管理和能源管理的有机结合奠定了坚实
数据仓库在宝钢分公司的能源管理中成功应
基础。
用已经一年，能源管理数据仓库已经成为能源管
张长保编辑
理工作的重要组成部分，它为能源的供需统计、
（上接第２６页）
（４）从实践角度出发，应该让空气系数尽
参考文献
量接近１，考虑到扩散燃烧的性质，以１．０５一
１李传薪．钢铁厂设计原理．北京：冶金工业出版社，
１．１５为宜，一方面能保持较高的传热系数，另
２０ｏ５
一
方面控制烟气出口温度不至于太高，增加对设
２欧俭平，吴道洪，肖泽强．蜂窝型蓄热室传热过程的
备材料的要求。
数值模拟及热工特性，耐火材料２００３，（６）
３钱滨江等．简明传热手册．北京：高等教育出版社，
１９８３ 万霄编辑