科技创新

高效低碳热风炉 绿色智慧安耐克

技术研发


01. 核心技术

【 安耐克式锥柱旋切顶燃式热风炉 】



一、三段式独立结构

燃烧器混合室、燃烧器燃烧室和蓄热室在热风炉同一中心线上,耐材砌体分三段分别支撑在炉壳砖托和炉底板上,互相之间采用迷宫式滑动缝连接,消除热膨胀影响,结构对称、稳定。

二、三维混合燃烧器特点

(1)燃烧器混合室为锥柱复合形结构,煤气喷口分布于锥段,空气喷口分布于圆柱段。

(2)煤气喷口为上下两层不同混合半径的多孔环形布置,煤气立体旋转向下运动。

(3)多层不同半径(小于空气流半径)的煤气流与空气流形成多层同心不同径的交叉立体混合,空煤气混合后燃烧完全,火焰短。

(4)由于空心柱面积很小,混合气流在经过喉口整流后形成的负压区面积极小,保证烟气进入格子砖分布均匀,格子砖利用充分,更利于获得高风温。

三、热风炉对称布置

热风炉对称排列布置特点:

(1)热风炉对称布置在热风竖管周围,热风支管与热风竖管相连接,避免一列式布置近高炉侧热风炉燃烧与送风带来的热风主管温度周期性波动,延长热风主管使用寿命。

(2)热风支管与热风竖管相连接,热风出口与竖管热风入口高度一致,两者纵向膨胀量大致相等,基本消除了热风支管的纵向位移。

(3)对称布置相对一列式布置取消了框架内的热风主管,缩短了热风管道长度,降低了热风管道的热损失,提高了入炉风温。

(4)对称布置取消了一列式布置的框架结构,钢结构量节约30%,且占地面积小、管系短,投资节约。

核心技术
锥柱复合型拱顶结构顶燃式热风炉

锥柱复合型拱顶结构顶燃式热风炉

02. 结构设计

【 边缘格子砖定位镶嵌技术、无应力孔口结构、多环互锁防窜风热风出口结构... 】



边缘格子砖定位镶嵌技术

边缘格子砖定位镶嵌技术

  根据蓄热室内腔尺寸设计边缘格子砖。生产现场预砌校正,定位编号,使蓄热室内腔全部利用,并避免了材料浪费和施工现场切砖影响施工进度和质量。

多环互锁防窜风热风出口结构

多环互锁防窜风热风出口结构

  热风出口组合体为外环花瓣砖+双内环带子母扣互锁结构。外环花瓣砖分散了热风出口上部砌体荷载;双内环带子母扣互锁结构提高组合体承压能力;机制成型、大块红柱石砖整体组合。

互锁式燃烧室平砌结构

互锁式燃烧室平砌结构

  燃烧器燃烧室为平砌结构,使砌体荷载均匀分布在水平面上,施工方便,采用四面子母扣咬合砌筑,上下左右单砖互锁,提高了燃烧器燃烧室整体稳定性。

回流区整流导流装置技术

回流区整流导流装置技术

  喉口上部采用整流导流装置,有效消除喉口区局部涡流,保证了经喉口整流后的烟气流场平稳下行;喉口区域错缝砌筑,形成多级压力降,避免了气流冲击造成的结合部位结构失稳。

燃烧器易吹扫防微爆无移位结构

燃烧器易吹扫防微爆无移位结构

  燃烧器混合室为锥柱复合结构,采用整体浇注/预制件/组合砖多种结构形式,独有的燃烧器易吹扫防微爆无移位结构规避了其他顶燃式热风炉燃烧器砌体因爆燃导致的喷口移位、断裂。

一种高炉热风炉用花边孔格子砖

一种高炉热风炉用花边孔格子砖

热风炉燃烧器喷口结构

热风炉燃烧器喷口结构

一种互锁式拱顶砖结构

一种互锁式拱顶砖结构

一种Z字型自锁密闭式管道砖专利

一种Z字型自锁密闭式管道砖专利

一种导流装置砖型

一种导流装置砖型

自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构

自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构

炼铁高炉热风炉用耐酸喷涂料组合物及其使用方法

炼铁高炉热风炉用耐酸喷涂料组合物及其使用方法

顶燃式科技成果二等

顶燃式科技成果二等

03. 研发过程

【 物理模型和数学模型耦合、冷态-热态联合仿真研究的综合实验平台 】



        为了实现现代高炉热风炉技术的研究开发、精准设计,安耐克建立了物理模型和数学模型耦合、冷态-热态联合仿真研究的综合实验平台。

        计算流体力学(CFD)是研究热风炉质量、热量和动量传输及燃烧反应的现代理论和方法。CFD采用数值计算方法,通过设定边界条件和初始条件,利用质量守恒、能量守恒和动量守恒的控制方程,求解得出热风炉燃烧、传热过程的工艺参数和设计参数优化,CFD已成为研究流体力学以及解析流体流动过程物理现象及其机理、优化设计的重要研究方法和手段。通过对顶燃式热风炉拱顶结构各种流场进行分析研究后,对比遴选出优化方案作为冷试模拟实验的依据。

        物理模型的冷态模拟实验是一种应用流体力学相似原理、采用模型模拟原型结构、测试燃烧器在工作状态下空气动力学特性的研究方法。通过冷态模拟实验发现空气和煤气在热风炉拱顶空间的运动规律及其特征,判断和验证设计的合理性,为优化设计方案提供验证依据和实验数据。

研发过程

        物理模型的热态模拟实验是通过建构顶燃式热风炉热态模拟实验热风炉,对CFD仿真计算结果和冷态模拟实验结果进行进一步验证,进而形成更加准确、系统的,接近实际工业应用的热风炉计算数学模型。热态模拟实验是在两座热态实验热风炉上,通过设置温度、压力、流量及烟气成分监测点,模拟工业热风炉的实际工况,在线检测实验热风炉燃烧、送风状态下的蓄热室格子砖和大墙砖的温度变化,结合气体压力、流量和烟气成分检测,分析得出实验热风炉内温度场分布及燃烧状况。热态试验验证了顶燃式热风炉燃烧过程和传热过程的数值计算结果,为新一代热风炉技术研发及优化耐材配置提供了理论及实践的实验基础。

研发过程
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