本文件规定了高炉用高风温顶燃式热风炉的原理与流程、技术要求、试验、操作制度和节能评价。 本文件适用于钢铁企业炼铁高炉新建、扩建或改造的高炉用高风温顶燃式热风炉(简称顶燃式热风炉)的设计、安装和调试等。

ICS 77.010
CCS H 04
中华人民共和国国家标准
GB/T30163—2023
代替GB/T30163—2013
高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范Specifications of top combustion stove with high blast temperature for blast furnace2023-11-27 发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-06-01实施
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则起草。
GB/T30163—2023
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件代替GB/T30163一2013《高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范》，与GB/T30163-2013相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a）
更改了术语和定义（见第3章，2013年版的第3章）；增加了顶燃式热风炉流程图（见图1和图2）；更改了顶燃式热风炉基本要求（见5.1，2013年版的5.1)；c）
更改了高炉煤气热值（见表2，2013年版的表2）；增加了顶燃式热风炉燃烧器用耐火砖要求（见5.4）；f）
更改了顶燃式热风炉蓄热体材料和炉壳材料及材料焊接处要求（见5.5，2013年版的5.5）；g）
增加了顶燃式热风炉烟气余热用于煤粉预热要求（见5.6）；更改了炉算子支撑系统要求（见5.7.2，2013年版的5.7.2）；增加了顶燃式热风炉烟气中污染物如氮氧化物、二氧化硫排放要求，热风炉拱顶、热风出口处等高温区炉壳表面温度检测要求（见5.8）；更改了不同部位炉壳温度要求（见表9，2013年版的表9）；删除了本体热效率计算（见2013年版的6.4）；更改了顶燃式热风炉操作制度及要求（见表10，2013年版的表10）；m）增加了顶燃式热风炉节能评价要求（见8.1和8.2）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。本文件起草单位：首钢集团有限公司、郑州豫兴热风炉科技有限公司、山东慧敏科技开发有限公司、冶金工业信息标准研究院、中冶南方工程技术有限公司、江阴兴澄特种钢铁有限公司、建龙阿城钢铁有限公司、石横特钢集团有限公司、郑州安耐克实业有限公司、河北省环境科学学会、中国冶金科工股份有限公司。
本文件主要起草人：陈冠军、刘力铭、王姜维、赵志龙、夏锋、邓秋明、杨乃辉、陈艳波、尹坤宝、李建军、张福明、刘力源、田凤军、仇金辉、张绍强、董练德、周维龙、王博、董成国、张锦炳、范剑超、陈剑、李贯鹏、竺维春、张若鹏、刘国云、毛庆武、梅丛华、赵晶晶、陈瑜、田军月、王静。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：—2013年首次发布为GB/T30163—2013；一本次为第二次修订。
1范围
高炉用高风温顶燃式热风炉节能技术规范GB/T30163—2023
本文件规定了高炉用高风温顶燃式热风炉的原理与流程、技术要求、试验、操作制度和节能评价。本文件适用于钢铁企业炼铁高炉新建、扩建或改造的高炉用高风温顶燃式热风炉（简称顶燃式热风炉)的设计、安装和调试等。
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T699
GB/T 700
GB/T713
GB/T1047
GB/T1591
GB/T3077
优质碳素结构钢
碳素结构钢
锅炉和压力容器用钢板
管道元件公称尺寸的定义和选用低合金高强度结构钢
合金结构钢
GB/T26480
GB/T32287
GB50427
阀门的检验和试验
高炉热风炉热平衡测定与计算方法高炉炼铁工程设计规范
YB/T4232
YB/T4436
YB/T4638
YB/T4639
YB/T5012
3术语和定义
球式热风炉用耐火球
顶燃式热风炉烘炉技术规程
顶燃式热风炉用耐火材料技术规范热风炉用红柱石砖
高炉及热风炉用耐火砖形状尺寸下列术语和定义适用于本文件。3.1
顶燃式热风炉topcombustionhotblaststove一种燃烧器位于炉体顶部且位于蓄热室上部的热风炉。3.2
hotstovethermal efficiency
本体热效率
热风出口处热风获得的有效热占供给热风炉本体热量百分比。注：单位以%计。
单位体积蓄热面积
unit volume regenerative area蓄热体换热面积与体积之比。
注：单位为平方米每立方米（m2/m2）。1
GB/T30163—2023
hot blast temperature
热风温度
送人高炉的热风的温度。
注：单位为摄氏度（℃）
拱顶操作温度
dome operating temperature
热风炉拱顶的最高控制温度。
注：单位为摄氏度（℃）。
high blast temperature
高风温
不低于1200℃的热风温度。
enriched ratio
富化率
掺混的高热值燃料体积占所有燃料体积的百分比。注：单位以%计。
high radiative coating
高辐射覆层
在蓄热体表面，涂覆一层发射率高于基体发射率的材料。4原理与流程
4.1原理
在燃烧期利用拱顶燃烧器将燃料与助燃空气一同进人热风炉燃烧室产生高温烟气，高温烟气热量传递给炉内的蓄热体，经蓄热体换热后变为低温烟气。在送风期再通过炉内蓄热体将冷风加热至高温，将高温热风提供给高炉进行冶炼。4.2
2流程
燃烧期流程示意图见图1，送风期流程示意图见图2。厂
助燃空气
燃烧室
5技术要求
5.1基本要求
顶燃式热风炉
蓄热体
燃烧期流程示意图
顶燃式热风炉
蓄热体
图2送风期流程示意图
5.1.1一座高炉宜配备3座～4座顶燃式热风炉。2
换热器
低温烟气
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5.1.2顶燃式热风炉本体包括预混室、燃烧室、蓄热室，顶燃式热风炉承压炉壳上装备有各种孔口：冷风入口、热风出口、煤气人口、助燃空气人口、烟气出口、检修人孔以及各种检测孔。蓄热室格子砖由炉算子支撑系统支撑。
5.1.3顶燃式热风炉系统包括热风炉本体、热风管路、燃料系统管路、助燃空气管路、冷风管路、烟气管路、均压管道、废风管道：氮气管道、冷却水管路以及烘炉管路等：切断阀和调节阀门：换热器、液压系统、助燃风机和电气仪表自动化控制以及检修设施等附属设备。5.1.4顶燃式热风炉设计应符合GB50427要求，主要技术参数见附录A，其整体寿命至少满足两代高炉炉龄的使用寿命。
5.1.5对于排烟温度大于200℃的顶燃式热风炉应设置余热回收装置，将烟气余热预热助燃空气和燃料。针对不同高炉容积情况，配备顶燃式热风炉基本要求应符合表1的规定。表1高炉配备顶燃式热风炉基本要求高炉容积/m
顶燃式热风炉数量/座
布置方式
设计风温/℃
必备节能措施
本体热效率/%
系统热效率/%
1000~～<2000
一列式
≥1200
2000～<30003000~4000
一列式
≥1200
≥1250
余热回收装置
4000～<5000
-列式或矩形
≥1250
注：系统热效率是供给高炉的热风的有效热占供给热风炉系统热量百分比，单位以%计。5000～6000
列式或矩形
≥1250
6宜在蓄热体表面和拱顶涂覆高辐射覆层、高温区炉壳内表面喷刷耐酸涂料、采用自动燃烧控制、5.1.6
富氧燃烧和无波动换炉等节能技术。注：耐酸涂料是在热风炉壳内表面喷刷，为防止晶间应力腐蚀发生的材料。自动燃烧控制是利用机械、电气或计算机等组合的主动控制系统，实时优化煤气流量和空燃比，实现燃烧过程高效、节能和稳定的自动化控制。富氧燃烧是助燃空气的氧浓度大于常规空气的氧浓度的燃烧。5.2燃料
顶燃式热风炉用燃料为高炉煤气或混合煤气（混有焦炉煤气或转炉煤气），燃料适应要求应符合表2的规定。
表2顶燃式热风炉使用燃料适应要求燃料参数
热值/（kJ/m\）
压力/kPa
富化率/%
含尘量/（mg/m）
含水量/（g/m2）
干法除尘
2900~3650
高炉煤气
湿法除尘
2600~3350
8～13
≤100
混合煤气
3300~3500
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助燃空气和煤气预热
对于使用全高炉煤气的顶燃式热风炉，助燃空气和高炉煤气应预热。在特大型高炉上，可采用两级助燃空气预热，即一级预热采用换热器进行预热，二级预热采用空气预热炉进行高温预热，以便煤气换热器损坏时，系统仍然可以获得较高的热风温度。不同高炉容积下热风炉助燃空气和煤气预热应符合表3的规定。助燃空气预热装置的基本要求见表4。表3顶燃式热风炉使用助燃空气和煤气预热要求高炉容积/m3
风温要求/℃
助燃空气预热温度/℃
煤气预热温度/℃
预热温度/℃
预热装置/℃
燃烧器
1000~<2000
200～600
150~180
2000~<3000
200～600
150~180
3000~<4000
450～600
180～200
4000~<5000
450～600
180～200
表4顶燃式热风炉助燃空气预热装置基本要求助燃空气
换热器
250～500
换热器或前置预热炉
5000～6000
450～700
200～220
前置预热炉
燃烧器布置在顶燃式热风炉炉顶，可预混，也可非预混，应能在温度波动大，工作条件苛刻的条件下稳定工作。全高炉煤气高效燃烧器的性能要求见表5，燃烧器用耐火砖基本要求见YB/T4128，采用的红柱石砖应符合YB/T4639的规定。表5全高炉高效煤气燃烧器性能
煤气流速/（m/s）
助燃空气流速/（m/s）
燃烧器喷口
空气过剩系数
燃烧效率/%
全高炉煤气高效燃烧器参数
多孔（>10）
1.01~1.10
注：燃烧效率是燃料燃烧所放出的热量占燃料发热量的百分比，单位以%计。5.5材料
5.5.1热风炉蓄热体耐火材料应符合YB/T4638的规定，可采用格子砖或蓄热球。格子砖单位体积蓄热面积要求见表6，蓄热球要求应符合YB/T4232。单位鼓风蓄热体容重应满足设计要求4
表6格子砖单位体积蓄热面积
单位体积蓄热面积/（m2/m2）
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5.5.2针对顶燃式热风炉各部位的工作温度、结构强度和化学侵蚀的特点，分别选用不同性能的耐火材料，其中格子砖各部位材料要求见表7。表7格子砖各部位材料
格子砖部位
高温区
中温区
低温区
工作温度/℃
1200~1450
900～<1200
400～<900
推荐材质
硅质、高铝质、高辐射覆层材料高铝质
黏土质
5.5.3用于制造炉体外壳及热风管道外壳的钢板应满足顶燃式热风炉长期的冷热工作强度要求，并符合GB/T713规定。当材料选用碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢或合金结构钢时，应分别符合GB/T700、GB/T1591、GB/T699或GB/T3077的要求，当材料为特殊复合钢板时，应按其特殊加工工艺要求制作，在使用期内材料焊接处不应有龟裂和开裂，热风管道管道元件应符合GB/T1047要求。
5.6排烟温度
设有余热回收装置的顶燃式热风炉排烟温度要求见表8，换热器后的烟气用于粉煤预热。表8排烟温度
换热器后
5.7顶燃式热风炉附属设备
最高排烟温度/℃
最低排烟温度/℃
5.7.1煤气系统应安装煤气燃烧阀、切断阀和煤气调节阀，应配齐吹扫放散等安全操作手段；助燃空气系统应安装助燃空气燃烧阀和调节阀；热风系统应安装高温热风阀，宜采用软水循环冷却。5.7.2热风管道、高温助燃空气管道（配置有预热炉预热助燃空气的情况下，且未混风的助燃空气管道上)应设置波纹补偿器吸收热膨胀及方便阀门检修，在烟气管道、冷风、助燃空气、煤气管道上宜设置波纹补偿器。支撑格子砖的RQTSi4Mo耐热铸铁炉算子支撑系统，应能够保证在不大于450℃的温度下长期稳定工作；RtCr2耐热铸铁炉算子支撑系统，应能够保证在不大于400℃的温度下长期稳定工作。5.8检测及控制
5.8.1顶燃式热风炉控制有全自动、半自动、手动及现场机旁操作等多种方式，宜采用计算机控制的自动换炉方式，以提高顶燃式热风炉工作效率。5.8.2检测参数包括煤气、助燃空气、冷风、热风和烟气的温度、压力和流量。顶燃式热风炉下部（或支烟道上，也可是主烟道上)宜设有烟气成分分析装置，可测量烟气的一氧化碳和氧气含量。烟气中的氮5
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氧化物、二氧化硫等应在顶燃式热风炉烟窗上设置专用的烟气分析装置以控制有害物质的排放。其中烟气的氮氧化物和二氧化硫的排放应满足钢铁行业超低排放要求，一氧化碳应低于0.02%（体积分数）、氧气应低于3%（体积分数）；并根据监测的煤气热值及烟气中的残氧量对顶燃式热风炉的燃烧进行自动调节。
5.8.3顶燃式热风炉拱顶、热风出口处等高温区域宜有在线检测炉壳表面温度的监测点。5.9炉壳温度
顶燃式热风炉正常工作时，其炉壳温度应不高于120℃，不同部位炉壳温度要求应符合表9的规定。
表9不同部位炉壳温度要求
燃烧器外壳
蓄热室高温区外壳
其余部位外壳
5.10安全
顶燃式热风炉点火、烘炉、烧炉和使用应符合相关安全规范。5.11检验
顶燃式热风炉耐火砖和蓄热体尺寸按YB/T5012规定进行检验，耐火材料的检验应符合相关标准。5.11.2
阀门的检验应符合GB/T26480的规定5.11.3
温度/℃www.bzxz.net
≤120
管道、波纹补偿器、液压站和润滑站等设备按相关标准的规定进行检验。外购配套件按相关标准进行检验。5.11.5
6试验
6.1严密性
在投产前，顶燃式热风炉、热风管道及附属设备均应按有关施工及验收规范进行严密性测试及检查。
6.2点火燃烧
6.2.1对于燃用高炉煤气或混合煤气的顶燃式热风炉，宜设置专门的点火燃烧器，并采用高热值煤气（如焦炉煤气或天然气）点火。6.2.2点火前，应对煤气管道通氮气放散进行引煤气操作，直至燃气符合燃气点火的安全规范，方可进行点火。
6.3温度和压力指标
6.3.1助燃空气、煤气、热风、冷风和烟气等应检测其工作状态下的温度和压力。6.3.2炉体表面温度测量可采用热电偶或红外测温仪等仪器进行检测试验，拱顶、助燃空气预热和热6
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风等温度采用在线温度仪表测量，测量精度应小于3%，测量要求和平均温度计算应符合相关技术标准。对压力检测时应采用在线压力计测量。7操作制度
7.1烘炉应符合YB/T4436的规定，加热曲线应符合耐火材料的性能要求7.2顶燃式热风炉烧炉可采用“二烧一送”“二烧二送”或“三烧一送”等操作模式，具体根据顶燃式热风炉座数和高炉使用风温制定，基本操作制度要求见表10。表10操作制度
配备顶燃式热风炉数量/座
操作模式
单炉燃烧时间/min
单炉送风时间/min
单炉换炉时间/min
二烧一送
90~120
二烧二送
80~110
90~120
三烧一送
120～160
注：单炉燃烧时间是单座热风炉周期时间内从开始燃烧到停止燃烧的时间，单位为分（min）；单炉送风时间是单座热风炉周期时间内从开始送风到停止送风的时间，单位为分（min）；单炉换炉时间是单座热风炉周期时间内从燃烧到送风或从送风到燃烧切换状态需要的时间，单位为分（min）。注：“二烧一送”为配备三座热风炉情形下，两座热风炉用于“燃烧”，一座热风炉用于“送风”，“二烧二送”为配备四座热风炉时，其中两座热风炉用于“燃烧”，另外两座热风炉用于“送风”；“三烧一送”为配备四座热风炉时，其中三座热风炉用于“燃烧”，另外一座热风炉用于“送风”7.3顶燃式热风炉烧炉根据高炉用风温要求宜采用不同的操作制度，其中不同风温下顶燃式热风炉的拱顶操作温度应符合表11的规定。表11
拱顶操作温度
风温要求/℃
拱顶操作温度/℃
节能评价
≤1380
≤1400
≤1420
8.1定期开展顶燃式热风炉节能监测或热平衡测量，其中节能监测可参见GB/T24564，热平衡测定与计算方法应符合GB/T32287的规定。8.2顶燃式热风炉应从风温，燃料消耗和热效率等方面综合评价其节能技术和节能效果，并提出改进措施。
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