随着近年炼铁技术在大型、高效、长寿、低耗和环保等方面不断进步,高炉使用风温水平不断提高,热风炉作为炼铁系统的重要组成部分,是高炉实现高风温的关键设备。同时,热风炉消耗的高炉煤气约占高炉产生煤气的一半,为炼铁生产的耗能大户,是炼铁节能的重要环节。
冷态流场均匀性为冷态试验同一横截面上气流流速分布的均匀程度,用流场的不均匀度表示。热风炉内的气体流场的均匀性与其使用寿命、换热效率等因素紧密关联。同时,流场均匀性可以反映燃烧稳定性与传热过程稳定,反映温度场的均匀性。近年来,国内高炉热风炉格子砖烧裂,燃烧负荷下降,热风管道腐蚀和炉壳开裂等问题与热风炉内流场不均匀紧密关联,严重影响了高炉热风炉实现高风温,制约了炼铁工序节能,对钢铁行业降低能耗的节能减排目标造成影响。同时,热风炉设计寿命一般为30年,而热风炉实际使用寿命仅为5~10年,其流场均匀性不够,局部高温等因素导致其寿命缩短。
传统流场测量可采用皮托管测速,测点多,测量误差大,同时流动过程复杂,流动方向多变,造成测量结果不准确,无法准确的定量描述其流场的均匀程度。本标准规定的统一截面(包括水平和垂直两方向)测量气体流速,引入气体流场的均匀指数计算炉内流场的均匀性,达到了统一测定气体流场的目标。该方法已经在首钢股份、京唐和安奈克等企业多次成功应用,急需通过制定统一标准在行业内推广。
采用共性的测定和计算方法开展热风炉冷态流场测试,定量描述热风炉内气流分布均匀性,是热风炉实现性能优化和投产使用的高效长寿的重要手段,对进一步降低炼铁成本,实现钢铁高质量发展具有十分重要的意义。