GB∕T 30163-2023 高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)規(guī)范（正式版）

高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)規(guī)范Specificationsoftopcombustionstovewithhighblasttemperatureforblastfurnace2023-11-27發(fā)布2024-06-01實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T30163—2013《高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)規(guī)范》,與GB/T30163—2013相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了術(shù)語(yǔ)和定義(見(jiàn)第3章，2013年版的第3章);b)增加了頂燃式熱風(fēng)爐流程圖(見(jiàn)圖1和圖2);c)更改了頂燃式熱風(fēng)爐基本要求(見(jiàn)5.1,2013年版的5.1);d)更改了高爐煤氣熱值(見(jiàn)表2,2013年版的表2);e)增加了頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器用耐火磚要求(見(jiàn)5.4);f)更改了頂燃式熱風(fēng)爐蓄熱體材料和爐殼材料及材料焊接處要求(見(jiàn)5.5,2013年版的5.5);g)增加了頂燃式熱風(fēng)爐煙氣余熱用于煤粉預(yù)熱要求(見(jiàn)5.6);h)更改了爐算子支撐系統(tǒng)要求(見(jiàn)5.7.2,2013年版的5.7.2);i)增加了頂燃式熱風(fēng)爐煙氣中污染物如氮氧化物、二氧化硫排放要求，熱風(fēng)爐拱頂、熱風(fēng)出口處等高溫區(qū)爐殼表面溫度檢測(cè)要求(見(jiàn)5.8);j)更改了不同部位爐殼溫度要求(見(jiàn)表9,2013年版的表9);k)刪除了本體熱效率計(jì)算(見(jiàn)2013年版的6.4);1)更改了頂燃式熱風(fēng)爐操作制度及要求(見(jiàn)表10,2013年版的表10);m)增加了頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能評(píng)價(jià)要求(見(jiàn)8.1和8.2)。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。本文件起草單位：首鋼集團(tuán)有限公司、鄭州豫興熱風(fēng)爐科技有限公司、山東慧敏科技開(kāi)發(fā)有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、中冶南方工程技術(shù)有限公司、江陰興澄特種鋼鐵有限公司、建龍阿城鋼鐵有限公司、石橫特鋼集團(tuán)有限公司、鄭州安耐克實(shí)業(yè)有限公司、河北省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)冶金科工股份有本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：——2013年首次發(fā)布為GB/T30163—2013;——本次為第二次修訂。1高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐的原理與流程、技術(shù)要求、試驗(yàn)、操作制度和節(jié)能評(píng)價(jià)。本文件適用于鋼鐵企業(yè)煉鐵高爐新建、擴(kuò)建或改造的高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐(簡(jiǎn)稱頂燃式熱風(fēng)爐)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T699優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T713鍋爐和壓力容器用鋼板GB/T1047管道元件公稱尺寸的定義和選用GB/T1591低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼GB/T3077合金結(jié)構(gòu)鋼GB/T26480閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)GB/T32287高爐熱風(fēng)爐熱平衡測(cè)定與計(jì)算方法GB50427高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范YB/T4232球式熱風(fēng)爐用耐火球YB/T4436頂燃式熱風(fēng)爐烘爐技術(shù)規(guī)程YB/T4638頂燃式熱風(fēng)爐用耐火材料技術(shù)規(guī)范YB/T4639熱風(fēng)爐用紅柱石磚YB/T5012高爐及熱風(fēng)爐用耐火磚形狀尺寸3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。頂燃式熱風(fēng)爐topcombustionhotblaststove一種燃燒器位于爐體頂部且位于蓄熱室上部的熱風(fēng)爐。本體熱效率hotstovethermalefficiency熱風(fēng)出口處熱風(fēng)獲得的有效熱占供給熱風(fēng)爐本體熱量百分比。注：?jiǎn)挝灰?計(jì)。單位體積蓄熱面積unitvolumeregenerativearea蓄熱體換熱面積與體積之比。注：?jiǎn)挝粸槠椒矫酌苛⒎矫?m2/m3)。2送入高爐的熱風(fēng)的溫度。拱頂操作溫度domeoperatingtemperature熱風(fēng)爐拱頂?shù)淖罡呖刂茰囟取Ｗⅲ簡(jiǎn)挝粸閿z氏度(℃)。不低于1200℃的熱風(fēng)溫度。摻混的高熱值燃料體積占所有燃料體積的百分比。注：?jiǎn)挝灰?計(jì)。在蓄熱體表面，涂覆一層發(fā)射率高于基體發(fā)射率的材料。4原理與流程在燃燒期利用拱頂燃燒器將燃料與助燃空氣一同進(jìn)入熱風(fēng)爐燃燒室產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔鉄崃總鬟f給爐內(nèi)的蓄熱體，經(jīng)蓄熱體換熱后變?yōu)榈蜏責(zé)煔?。在送風(fēng)期再通過(guò)爐內(nèi)蓄熱體將冷風(fēng)加熱至高燃燒期流程示意圖見(jiàn)圖1,送風(fēng)期流程示意圖見(jiàn)圖2。燃料換熱器換熱器圖1燃燒期流程示意圖圖2送風(fēng)期流程示意圖5技術(shù)要求5.1.1一座高爐宜配備3座～4座頂燃式熱風(fēng)爐。35.1.2頂燃式熱風(fēng)爐本體包括預(yù)混室、燃燒室、蓄熱室，頂燃式熱風(fēng)爐承壓爐殼上裝備有各種孔口：冷風(fēng)入口、熱風(fēng)出口、煤氣入口、助燃空氣入口、煙氣出口、檢修人孔以及各種檢測(cè)孔。蓄熱室格子磚由爐算子支撐系統(tǒng)支撐。5.1.3頂燃式熱風(fēng)爐系統(tǒng)包括熱風(fēng)爐本體、熱風(fēng)管路、燃料系統(tǒng)管路、助燃空氣管路、冷風(fēng)管路、煙氣管助燃風(fēng)機(jī)和電氣儀表自動(dòng)化控制以及檢修設(shè)施等附屬設(shè)備。5.1.4頂燃式熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50427要求，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)附錄A,其整體壽命至少滿足兩代高爐爐齡的使用壽命。5.1.5對(duì)于排煙溫度大于200℃的頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)設(shè)置余熱回收裝置，將煙氣余熱預(yù)熱助燃空氣和燃料。針對(duì)不同高爐容積情況，配備頂燃式熱風(fēng)爐基本要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1高爐配備頂燃式熱風(fēng)爐基本要求高爐容積/m32000～<30003000～<40004000～<50005000～6000頂燃式熱風(fēng)爐數(shù)量/座3344布置方式一列式一列式一列式一列式或矩形一列式或矩形設(shè)計(jì)風(fēng)溫/℃必備節(jié)能措施余熱回收裝置本體熱效率/%系統(tǒng)熱效率/%注：系統(tǒng)熱效率是供給高爐的熱風(fēng)的有效熱占供給熱風(fēng)爐系統(tǒng)熱量百分比，單位以%計(jì)。5.1.6宜在蓄熱體表面和拱頂涂覆高輻射覆層、高溫區(qū)爐殼內(nèi)表面噴刷耐酸涂料、采用自動(dòng)燃燒控制、富氧燃燒和無(wú)波動(dòng)換爐等節(jié)能技術(shù)。注：耐酸涂料是在熱風(fēng)爐殼內(nèi)表面噴刷，為防止晶間應(yīng)力腐蝕發(fā)生的材料。自動(dòng)燃燒控制是利用機(jī)械、電氣或計(jì)算機(jī)等組合的主動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)優(yōu)化煤氣流量和空燃比，實(shí)現(xiàn)燃燒過(guò)程高效、節(jié)能和穩(wěn)定的自動(dòng)化控制。富氧燃燒是助燃空氣的氧濃度大于常規(guī)空氣的氧濃度的燃燒。頂燃式熱風(fēng)爐用燃料為高爐煤氣或混合煤氣(混有焦?fàn)t煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣),燃料適應(yīng)要求應(yīng)符合表表2頂燃式熱風(fēng)爐使用燃料適應(yīng)要求燃料參數(shù)高爐煤氣混合煤氣干法除塵濕法除塵熱值/(kJ/m3)2900～36502600～33503300～3500壓力/kPa富化率/%—含塵量/(mg/m3)含水量/(g/m3)45.3助燃空氣和煤氣預(yù)熱對(duì)于使用全高爐煤氣的頂燃式熱風(fēng)爐，助燃空氣和高爐煤氣應(yīng)預(yù)熱。在特大型高爐上，可采用兩級(jí)助燃空氣預(yù)熱，即一級(jí)預(yù)熱采用換熱器進(jìn)行預(yù)熱，二級(jí)預(yù)熱采用空氣預(yù)熱爐進(jìn)行高溫預(yù)熱，以便煤氣換熱器損壞時(shí)，系統(tǒng)仍然可以獲得較高的熱風(fēng)溫度。不同高爐容積下熱風(fēng)爐助燃空氣和煤氣預(yù)熱應(yīng)符合表3的規(guī)定。助燃空氣預(yù)熱裝置的基本要求見(jiàn)表4。表3頂燃式熱風(fēng)爐使用助燃空氣和煤氣預(yù)熱要求表4頂燃式熱風(fēng)爐助燃空氣預(yù)熱裝置基本要求助燃空氣預(yù)熱溫度/℃250～500預(yù)熱裝置/℃換熱器換熱器或前置預(yù)熱爐前置預(yù)熱爐燃燒器布置在頂燃式熱風(fēng)爐爐頂，可預(yù)混，也可非預(yù)混，應(yīng)能在溫度波動(dòng)大，工作條件苛刻的條件下穩(wěn)定工作。全高爐煤氣高效燃燒器的性能要求見(jiàn)表5,燃燒器用耐火磚基本要求見(jiàn)YB/T4128,采用的紅柱石磚應(yīng)符合YB/T4639的規(guī)定。表5全高爐高效煤氣燃燒器性能全高爐煤氣高效燃燒器參數(shù)煤氣流速/(m/s)助燃空氣流速/(m/s)燃燒器噴口多孔(>10)空氣過(guò)剩系數(shù)燃燒效率/%注：燃燒效率是燃料燃燒所放出的熱量占燃料發(fā)熱量的百分比，單位以%計(jì)。5.5.1熱風(fēng)爐蓄熱體耐火材料應(yīng)符合YB/T4638的規(guī)定，可采用格子磚或蓄熱球。格子磚單位體積蓄熱面積要求見(jiàn)表6,蓄熱球要求應(yīng)符合YB/T4232。單位鼓風(fēng)蓄熱體容重應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。5表6格子磚單位體積蓄熱面積要求單位體積蓄熱面積/(m2/m3)5.5.2針對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐各部位的工作溫度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和化學(xué)侵蝕的特點(diǎn)，分別選用不同性能的耐火材料，其中格子磚各部位材料要求見(jiàn)表7。表7格子磚各部位材料格子磚部位工作溫度/℃推薦材質(zhì)高溫區(qū)1200～1450硅質(zhì)、高鋁質(zhì)、高輻射覆層材料中溫區(qū)900～<1200高鋁質(zhì)低溫區(qū)400～<900黏土質(zhì)5.5.3用于制造爐體外殼及熱風(fēng)管道外殼的鋼板應(yīng)滿足頂燃式熱風(fēng)爐長(zhǎng)期的冷熱工作強(qiáng)度要求，并符合GB/T713規(guī)定。當(dāng)材料選用碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，應(yīng)分別符合GB/T700、GB/T1591、GB/T699或GB/T3077的要求，當(dāng)材料為特殊復(fù)合鋼板時(shí)，應(yīng)按其特殊加工工藝要求制作，在使用期內(nèi)材料焊接處不應(yīng)有龜裂和開(kāi)裂，熱風(fēng)管道管道元件應(yīng)符合GB/T1047要求。5.6排煙溫度設(shè)有余熱回收裝置的頂燃式熱風(fēng)爐排煙溫度要求見(jiàn)表8,換熱器后的煙氣用于粉煤預(yù)熱。表8排煙溫度數(shù)值換熱器后最高排煙溫度/℃最低排煙溫度/℃5.7頂燃式熱風(fēng)爐附屬設(shè)備5.7.1煤氣系統(tǒng)應(yīng)安裝煤氣燃燒閥、切斷閥和煤氣調(diào)節(jié)閥，應(yīng)配齊吹掃放散等安全操作手段；助燃空氣系統(tǒng)應(yīng)安裝助燃空氣燃燒閥和調(diào)節(jié)閥；熱風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)安裝高溫?zé)犸L(fēng)閥，宜采用軟水循環(huán)冷卻。5.7.2熱風(fēng)管道、高溫助燃空氣管道(配置有預(yù)熱爐預(yù)熱助燃空氣的情況下，且未混風(fēng)的助燃空氣管道上)應(yīng)設(shè)置波紋補(bǔ)償器吸收熱膨脹及方便閥門檢修，在煙氣管道、冷風(fēng)、助燃空氣、煤氣管道上宜設(shè)置波紋補(bǔ)償器。支撐格子磚的RQTSi4Mo耐熱鑄鐵爐算子支撐系統(tǒng)，應(yīng)能夠保證在不大于450℃的溫度下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；RtCr2耐熱鑄鐵爐算子支撐系統(tǒng)，應(yīng)能夠保證在不大于400℃的溫度下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。5.8檢測(cè)及控制5.8.1頂燃式熱風(fēng)爐控制有全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁操作等多種方式，宜采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)換爐方式，以提高頂燃式熱風(fēng)爐工作效率。5.8.2檢測(cè)參數(shù)包括煤氣、助燃空氣、冷風(fēng)、熱風(fēng)和煙氣的溫度、壓力和流量。頂燃式熱風(fēng)爐下部(或支煙道上，也可是主煙道上)宜設(shè)有煙氣成分分析裝置，可測(cè)量煙氣的一氧化碳和氧氣含量。煙氣中的氮6氧化物、二氧化硫等應(yīng)在頂燃式熱風(fēng)爐煙囪上設(shè)置專用的煙氣分析裝置以控制有害物質(zhì)的排放。其中煙氣的氮氧化物和二氧化硫的排放應(yīng)滿足鋼鐵行業(yè)超低排放要求，一氧化碳應(yīng)低于0.02%(體積分?jǐn)?shù))、氧氣應(yīng)低于3%(體積分?jǐn)?shù));并根據(jù)監(jiān)測(cè)的煤氣熱值及煙氣中的殘氧量對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。5.8.3頂燃式熱風(fēng)爐拱頂、熱風(fēng)出口處等高溫區(qū)域宜有在線檢測(cè)爐殼表面溫度的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。5.9爐殼溫度頂燃式熱風(fēng)爐正常工作時(shí)，其爐殼溫度應(yīng)不高于120℃,不同部位爐殼溫度要求應(yīng)符合表9的規(guī)定。表9不同部位爐殼溫度要求溫度/℃燃燒器外殼蓄熱室高溫區(qū)外殼其余部位外殼頂燃式熱風(fēng)爐點(diǎn)火、烘爐、燒爐和使用應(yīng)符合相關(guān)安全規(guī)范。5.11.1頂燃式熱風(fēng)爐耐火磚和蓄熱體尺寸按YB/T5012規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。5.11.2耐火材料的檢驗(yàn)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5.11.3閥門的檢驗(yàn)應(yīng)符合GB/T26480的規(guī)定。5.11.4管道、波紋補(bǔ)償器、液壓站和潤(rùn)滑站等設(shè)備按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。5.11.5外購(gòu)配套件按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。6試驗(yàn)6.1嚴(yán)密性在投產(chǎn)前，頂燃式熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管道及附屬設(shè)備均應(yīng)按有關(guān)施工及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)密性測(cè)試及6.2點(diǎn)火燃燒6.2.1對(duì)于燃用高爐煤氣或混合煤氣的頂燃式熱風(fēng)爐，宜設(shè)置專門的點(diǎn)火燃燒器，并采用高熱值煤氣(如焦?fàn)t煤氣或天然氣)點(diǎn)火。6.2.2點(diǎn)火前，應(yīng)對(duì)煤氣管道通氮?dú)夥派⑦M(jìn)行引煤氣操作，直至燃?xì)夥先細(xì)恻c(diǎn)火的安全規(guī)范，方可進(jìn)行點(diǎn)火。6.3溫度和壓力指標(biāo)6.3.1助燃空氣、煤氣、熱風(fēng)、冷風(fēng)和煙氣等應(yīng)檢測(cè)其工作狀態(tài)下的溫度和壓力。6.3.2爐體表面溫度測(cè)量可采用熱電偶或紅外測(cè)溫儀等儀器進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，拱頂、助燃空氣預(yù)熱和熱7風(fēng)等溫度采用在線溫度儀表測(cè)量，測(cè)量精度應(yīng)小于3%,測(cè)量要求和平均溫度計(jì)算應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)壓力檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用在線壓力計(jì)測(cè)量。7操作制度7.1烘爐應(yīng)符合YB/T4436的規(guī)定，加熱曲線應(yīng)符合耐火材料的性能要求。爐座數(shù)和高爐使用風(fēng)溫制定，基本操作制度要求見(jiàn)表10。表10操作制度配備頂燃式熱風(fēng)爐數(shù)量/座344操作模式二燒一送二燒二送三燒一送單爐燃燒時(shí)間/min90～12080～110單爐送風(fēng)時(shí)間/min45～6090～120單爐換爐時(shí)間/min注：?jiǎn)螤t燃燒時(shí)間是單座熱風(fēng)爐周期時(shí)間內(nèi)從開(kāi)始燃燒到停止燃燒的時(shí)間，單位為分(min);單爐送風(fēng)時(shí)間是單座熱風(fēng)爐周期時(shí)間內(nèi)從開(kāi)始送風(fēng)到停止送風(fēng)的時(shí)間，單位為分(min);單爐換爐時(shí)間是單座熱風(fēng)爐周期時(shí)間內(nèi)從燃燒到送風(fēng)或從送風(fēng)到燃燒切換狀態(tài)需要的時(shí)間，單位為分(min)。7.3頂燃式熱風(fēng)爐燒爐根據(jù)高爐用風(fēng)溫要求宜采用不同的操作制度，其中不同風(fēng)溫下頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂操作溫度應(yīng)符合表11的規(guī)定。表11拱頂操作溫度風(fēng)溫要求/℃拱頂操作溫度/℃8節(jié)能評(píng)價(jià)8.1定期開(kāi)展頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能監(jiān)測(cè)或熱平衡測(cè)量，其中節(jié)能監(jiān)測(cè)可參見(jiàn)GB/T24564,熱平衡測(cè)定與計(jì)算方法應(yīng)符合GB/T32287的規(guī)定。8.2頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)從風(fēng)溫，燃料消耗和熱效率等方面綜合評(píng)價(jià)其節(jié)能技術(shù)和節(jié)能效果，并提出改進(jìn)措施。8