CN1301335C - 高风温高炉热风炉 - Google Patents
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Abstract
一种高风温高炉热风炉。在热风炉体的主燃烧室外设置一对高效蓄热式辅助燃烧装置。高效蓄热式辅助燃烧装置由至少两组蓄热室或蓄热式烧嘴、换向机构、高温阀门、高温管道、鼓风机及引风机构成；其构造形式可以是每组蓄热室由两个分隔的蓄热室或蓄热式烧嘴组成，蓄热室一端由高温管道联通热风炉的主燃烧室，在高温管道上设置高温阀门；每个分隔的蓄热室或蓄热式烧嘴另一端通过管道与换向机构一端联通，在换向机构另一端联通助燃空气管道、煤气管道、鼓风机及引风机。
Description
本发明属于冶金炼铁高炉使用的热风炉辅助设备。
炼铁高炉必须由热风炉供入高温助燃空气方可完成将铁矿石还原成生铁的化学反应。现有的高炉热风炉在燃烧期用高炉自产的高炉煤气做燃料，在热风炉内燃烧并加热其炉内的蓄热体。由于高炉煤气的发热值较低，燃烧后的火焰温度相对也较低，被加热的蓄热体无法达到较高温度。因此热风炉在送风期外供的热风温度一般在900～1050℃。炼铁高炉热风温度是一重要因素，提高该温度可明显提高高炉的多项技术指标，经济效益十分显著。常规提高高炉热风炉热风温度的方法有在燃烧期使用较高发热值燃料，或采用热交换器预热空气或煤气的方法，提高烟气温度来提高热风温度。由于热风炉燃烧期煤气与助燃空气耗量很大，热交换器的体积必须很庞大，投资高，且热交换器效率较低，提高热风温度不明显。
本发明的目的是提出一种高风温高炉热风炉技术方案，使用热风炉主燃烧室的部分热烟气预热辅助燃烧装置所用的煤气和助燃空气，燃烧后产生更高温的烟气，提高热风炉蓄热体温度。从而提高热风炉向高炉的送风温度，提高高炉产量和降低高炉的燃料消耗。
本发明的高风温高炉热风炉，包括热风炉体，在热风炉体的主燃烧室外设置高效蓄热式辅助燃烧装置。所述的高效蓄热式辅助燃烧装置包括蓄热室，高温管道，高温阀门，换向机构等。高效蓄热式辅助燃烧装置一端通过管道与换向机构联通，另一端通过高温阀门和高温管道与热风炉的主燃烧室联通；其构造形式可以是每组蓄热室由两个分隔的蓄热室或两个蓄热式烧嘴组成，蓄热室一端由高温管道联通热风炉的主燃烧室，在高温管道上设置高温阀门；每个分隔的蓄热室另一端通过管道与换向机构一端联通，在换向机构另一端通过管道与鼓风机、引风机联通。本发明在蓄热室与高温阀门之间的高温管道上可以设置放散阀。本发明分隔的两个蓄热室或两个蓄热式烧嘴分别是预热助燃空气蓄热室和预热煤气蓄热室，在换向机构另一端与排烟管道联通的引风机至少两台，其中一台用于排放预热助燃空气蓄热室的废气，另一台用于排放预热煤气蓄热室的向机构另一端与排烟管道联通的引风机至少两台，其中一台用于排放预热助燃空气蓄热室的废气，另一台用于排放预热煤气蓄热室的废气。蓄热室内充填球状陶瓷蓄热体，蓄热体直径5-30mm，材质为高铝、高硅质。本发明所述的辅助燃烧装置的两组蓄热室在热风炉体上可以上下布置，或者水平布置。本发明所述的热风炉可以是内燃式或者是外燃式，燃烧方式可以是底燃式也可以是顶燃式。本发明所述的高效蓄热式辅助燃烧装置也可以是蓄热式烧嘴。
本发明热风炉的高风温工艺是由换向机构使每组高效蓄热式辅助燃烧装置的工作状态周期性变换；其动作程序是：
当辅助燃烧装置工作时，两组蓄热室的高温阀门开通、放散阀门关闭；
A状态：即甲组蓄热式辅助燃烧装置的蓄热室为蓄热状态，热风炉主燃烧室的部分高温烟气进入甲组蓄热室加热其中的蓄热体，然后进入换向机构，由引风机排入大气；同时即乙组蓄热式辅助燃烧装置的蓄热室为预热状态，辅助燃烧装置的助燃空气和煤气进入乙组蓄热室预热，然后进入高温管道混合燃烧，产生高于热风炉主燃烧室内烟气温度的超高温烟气，进入热风炉主燃烧室与主燃烧室内的烟气混合并提高其温度；
B状态：上述两组蓄热室的工作状态互换；
以上两种状态周期性交换，至热风炉燃烧期完毕，关闭两个高温阀门，开启放散阀，释放残留热风。
两种状态交换周期为30秒至300秒。
本发明突出的实质性特点在于在热风炉的主燃烧室外设置辅助燃烧装置，利用热风炉主燃烧室的部分高温烟气蓄热预热辅助燃烧装置所用的助燃空气与煤气；本发明显著的进步在于有效地提高热风炉的送风温度，提高高炉产量和降低高炉的燃料消耗。
本发明的实施例如附图所示：
附图1高风温内燃式高炉热风炉系统图
附图2高风温外燃式高炉热风炉系统图
附图3采用蓄热式烧嘴的高风温高炉热风炉系统图
图中标号分别是：1.热风炉主燃烧室，2.蓄热式辅助燃烧装置，3.蓄热室或蓄热式烧嘴，4.换向机构，5.高温阀门，6.陶瓷蓄热体，7.高温管道，8.放散阀，9.引风机，10.鼓风机.
结合实施附图对本发明技术方案加以具体说明，本发明的高风温高炉热风炉的主燃烧室1外设置了高效蓄热式辅助燃烧装置2。高效蓄热式辅助燃烧装置2包括蓄热室或蓄热式烧嘴3，其内充填球状陶瓷蓄热体6。在高炉热风炉炉体中的主燃烧室及高温烟气通道1上间隔布置两组高效蓄热式辅助燃烧装置2。每个高效蓄热式辅助燃烧装置2一端由低温管道与换向机构4相联，其另一端由高温管道7与热风炉主燃烧室1相联，在高温管道7上安装高温阀门5和放散阀门8。每个高效蓄热式辅助燃烧装置2内安放至少两个蓄热室或蓄热式烧嘴3，分别用于预热通过高效蓄热式辅助燃烧装置2的助燃空气和煤气。在一个辅助燃烧装置2处于预热燃烧状态时，高温管道7起燃烧室作用，经陶瓷蓄热体6预热后的高温煤气与高温助燃空气喷出蓄热室或蓄热式烧嘴3后在此汇合并燃烧，产生超高温的烟气汇入热风炉主燃烧系统1产生的烟气中。同时另一个高效蓄热式辅助燃烧装置处于排烟蓄热状态，热风炉主燃烧室1的部分高温烟气经高温管道7吸入该高效蓄热式辅助燃烧装置2，并分别流经至少两个蓄热室或蓄热式烧嘴3中的球状陶瓷蓄热体6，其烟气中的热量被陶瓷蓄热体6吸收。每个高温管道7上安装至少一个高温阀门5和放散阀8。换向机构4另一端分别与上述装置的煤气管道、助燃空气管道及排烟管道相联。在热风炉燃烧期，高温管道7上的高温阀门5开启，放散阀8关闭。通过换向机构4使两个高效蓄热式辅助燃烧装置2周期式工作在蓄热\燃烧状态中。在热风炉的送风期，高温管道7上的高温阀门5关闭，放散阀8开启，高效蓄热式辅助燃烧装置2不工作。放散阀8开启释放管道中残留热量和可能从高温阀门泄漏的热风，对辅助燃烧装置起保护作用。蓄热室3中放置的球状蓄热体6的作用是回收通过本装置排放的高温烟气余热，用于预热通过本装置的助燃空气与煤气。在高效蓄热式辅助燃烧装置2处于预热状态时，经该装置预热后的助燃空气与煤气温度均可达到1000℃以上。在同样使用高炉煤气做燃料的条件下，经此装置预热后的煤气与助燃空气在高温管道7中燃烧可产生2400℃以上的火焰温度，比主燃烧系统的火焰温度高1000℃以上。由此装置产生的超高温的烟气与主燃烧系统产生的高温烟气在热风炉内的烟气通道中混合，达到提高烟气温度及热风温度的目的。高效蓄热式辅助燃烧装置2的供热负荷为主燃烧系统供热负荷的10～40％，此百分比依热风温度提高值而变化。应用本发明，同样使用高炉煤气做燃料，高炉热风炉的风温可提高100～400℃以上。
如附图1所示，本发明的使用工艺方法是在热风炉燃烧期，高温管道7上的高温阀门5开启，放散阀8关闭，高效蓄热式辅助燃烧装置2工作。在A状态下，上部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3处于预热燃烧状态。助燃空气与煤气通过各自的管道经过换向机构4进入上部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3，并分别被预热到1000℃以上。预热后的高温助燃空气与煤气流经高温管道7内相遇并燃烧，产生超高温的烟气，然后汇入热风炉主燃烧系统1产生的烟气中，混合后的烟气温度被提高200～500℃。与此同时，下部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3处于排烟蓄热状态。由热风炉主燃烧系统产生的高温烟气中的一部分被吸入下部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3，该烟气流经其内的陶瓷蓄热体6后，其90％以上的烟气热量被蓄热体6吸收，然后经低温管道流经换向机构4及引风机9排入大气。工作状态的改变由换向控制系统发出换向指令，换向机构4动作，将两组蓄热室或蓄热式烧嘴3的工作状态由A状态变为B状态。在B状态下，上部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3处于排烟蓄热状态，而下部高效蓄热式辅助燃烧装置2的蓄热室或蓄热式烧嘴3处于预热燃烧状态。上述系统工作状态周期式互换，工作周期可以为30～300秒。
本发明的特点：
①本发明在原高炉热风炉上增加至少两组高效蓄热式辅助燃烧装置或蓄热式烧嘴，仅使用高炉煤气，即可将高炉热风炉的热风温度提高100～400℃。
②本发明采用高效蓄热式辅助燃烧装置，蓄热室或蓄热式烧嘴，换向机构及低温供、排气系统方案，使该发明的高风温热风炉与常规的热风炉区别在于：本发明不需要燃烧较高热值的煤气，也不需要庞大的空、煤气换热器。本发明装置体积小巧，效率高。
③经高效蓄热式辅助燃烧装置燃烧后的火焰温度比热风炉主燃烧系统燃烧后的火焰温度可提高1000℃以上。可以根据用户的要求，控制该部分烟气的流量可达到提高热风温度的目的。一般该部分流量为总烟气量的10～40％。
④本发明适用于各种高炉热风炉，包括底燃式、顶燃式及外燃式热风炉。
Claims (10)
1、一种高风温高炉热风炉，包括热风炉炉体，其特征在于在热风炉炉体的主燃烧室外设置高效蓄热式辅助燃烧装置，所述的高效蓄热式辅助燃烧装置由至少两组蓄热室或蓄热式烧嘴、高温管道、高温阀门构成；所述辅助燃烧装置一端通过低温管道联通气体换向机构，另一端通过高温阀门和高温管道联通热风炉的主燃烧室；其构造形式是每组蓄热室由两个分隔的蓄热室或两个蓄热式烧嘴组成，蓄热室一端由高温管道联通热风炉的主燃烧室，在高温管道上设置高温阀门；每个分隔的蓄热室另一端通过管道与气体换向机构一端联通，在换向机构另一端引风机通过排烟管道与换向机构联通，鼓风机通过助燃空气管道与换向机构相联通。
2、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于在蓄热室与高温阀门之间的管道上设置放散阀。
3、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于分隔的蓄热室分别是预热助燃空气蓄热室和预热煤气蓄热室，在换向机构另一端与排烟管道联通的引风机至少两台，其中一台用于排放流经预热助燃空气蓄热室的废气，另一台用于排放流经预热煤气蓄热室的废气。
4、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于蓄热室内充填球状陶瓷蓄热体，蓄热体直径5-30mm，材质为高铝、高硅质。
5、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述的辅助燃烧装置的两组蓄热室或蓄热式烧嘴在热风炉体主燃烧室上上下布置，或者水平布置。
6、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于热风炉主燃烧室是内燃式或者是外燃式，主燃烧系统位置是顶燃式或者是底燃式。
7、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于所述的蓄热室是分隔的蓄热室或是一对蓄热式烧嘴。
8、如权利要求1所述的热风炉，其特征在于换向机构是至少一组两位五通阀，或两位三通阀，或一组独立的关断阀。
9、一种如权利要求1所述的热风炉的高风温工艺，其特征在于由换向机构使每组蓄热室的工作状态周期性变换；其动作程序是：
当辅助燃烧装置工作时，高温管道上的高温阀门开通、放散阀门关闭；
A状态：即甲组蓄热室处于蓄热状态，热风炉主燃烧室的部分高温烟气进入甲组蓄热室加热其中的蓄热体，然后进入换向系统，由引风机排入大气；同时即乙组蓄热室处于预热状态，辅助助燃空气和煤气进入乙组蓄热室预热，然后进入高温管道混合燃烧，产生高于热风炉主燃烧室内烟气温度的超高温烟气，进入热风炉主燃烧室后与其烟气混合并提高其温度；
B状态：上述两组蓄热室的工作状态互换；
以上两种状态周期性交换，至热风炉燃烧期完毕，关闭两个高温管道上的高温阀门，开启放散阀，释放残留热风。
10、如权利要求9所述的热风炉的高风温工艺，其特征在于两种状态交换周期为30秒至300秒；辅助燃烧装置的热负荷为主燃烧系统热负荷的10～40％。
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