CN101363067A - 联合式双预热装置 - Google Patents

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袁长胜
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Abstract

本发明提供了一种联合式预热装置,它由第一级预热装置和第二级预热装置组成;烟气进入烟气热管换热器中加热热管中汽化成蒸汽后分别进入空气热管换热器和煤气热管换热器,空气经一级预热后再进入第二级列管式高温空气换热器,被烟气发生炉送来的高温烟气进行第二级加热,加热后的空气被送进热风炉的燃烧室;煤气经预热后直接进入热风炉的燃烧室。本发明既充分利用了烟气余热资源,达到节能效果最佳化;而且采用烟气发生炉,把经第一级预热后的助燃空气进一步加热到500℃,这样就大大增加了进入热风炉燃烧室的气体介质的物理热,从而可以大大提高热风炉燃烧室内火焰温度和蓄热室格子砖的温度,以确保送风温度达到1200~1250℃以上。

Description

联合式双预热装置
技术领域
本发明涉及一种高炉热风炉的附属设备,特别是一种带有烟气发生炉的助燃 空气和高炉煤气联合式双预热装置。 背景技术
随着高炉冶炼技术的进步,如逐步增大喷煤量,高炉焦比以及高炉煤气热值 随之降低。高炉煤气热值现在一般在3000KJ/Nm3左右。在全烧高炉煤气的情况 下,即使采用了余热回收装置送风温度只能达到1050〜1100℃左右。根本达不 到较为先进的高风温水平1200〜1250℃。要达到这个先进的高风温水平,必须 提高热风炉燃烧室的火焰温度。为此,要么就必须掺烧高热值的焦炉煤气或天然
气;要么就提高进热风炉燃烧的助燃空气和高炉煤气的初始温度。即前者是提高 化学热,后者是提高物理热。为达到高风温的技术水平,二者必居其一。钢铁厂
焦炉煤气或天然气都十分紧张,而且价格昂贵。在没有高热值煤气的条件下,必 须采取提高进热风炉的助燃空气和高炉煤初始温度的办法。根据热平衡计算和实 践的验证,为了确保送风温度达到1200〜1250℃,必须将助燃空气和高炉煤气 预热到250〜300℃;或者把高炉煤气预热到200℃把助燃空气预热到500℃左 右。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种能利用热风炉排出的烟气余热加热助燃 空气和高炉煤气,并利用烟气发生炉和高温空气换热器将助燃空气最终加热到 500℃左右的联合式预热装置。
技术方案:本发明所述的联合式预热装置,它由第一级预热装置和第二级预 热装置组成;第一级预热装置为分离型热管换热器,由分别与烟气、空气和煤气 连通的烟气换热器、低温空气换热器和煤气换热器以及上升管和下降管组成;热 风炉的烟气进入烟气热管换热器中加热热管中的媒体介质,汽化成蒸汽的介质沿 着上升管分别进入空气热管换热器和煤气热管换热器,空气经一级预热后再进入 第二级列管式高温空气换热器,被烟气发生炉送来的高温烟气进行第二级加热, 加热后的空气被送进热风炉的燃烧室;煤气经预热后直接进入热风炉的燃烧室, 热管内的介质被冷却为水后沿着下降管流回到烟气热管换热器再被加热,完成一
次循环。
其中所述的烟气换热器、空气换热器和煤气换热器可以为整体式,相互之间 用隔板隔开,每支热管的下部即加热端在烟气换热器内,其上部即冷却端在空气 换热器或煤气换热器内。
本发明的工作原理:本发明所述的联合预热装置分为一级预热和二级预热装置。
一级预热是指采用热管换热器(分离式热管换热器或整体式热管换热器皆 可)利用热风炉排出的280〜300'C的烟气余热,把助燃空气加热到18CTC左右, 把高炉煤气加热到200'C左右。
二级预热器是指采用烟气发生炉,燃烧部分高炉煤气产生高温烟气,再利用 循环风机将一级预热装置(烟气换热器)排出的部分烟气升压后送进烟气发生炉 内,使之与高温烟气混合为600〜70(TC的烟气,再进入高温空气换热器,把从 一级空气换热器排出的180'C左右的助燃空气加热至50(TC左右。即通过一级预 热和二级预热装置,使送进热风炉燃烧的助燃空气经两级预热达到50(TC左右, 高炉煤气经一级预热达到200'C左右,以确保热风炉送风温度达到1200〜1250 。C。
有益效果:本发明联合式预热装置不但采用了气-气热交换最适用的热管式 换热器以充分利用高炉热风炉排出的烟气显热加热助燃空气和高炉煤气,即充分 利用了烟气余热资源,达到节能效果最佳化;而且采用最新型的烟气发生炉燃烧 部分低热值的高炉煤气产生高温烟气,与循环风机抽入的低温烟气混合为600〜 700'C的中温烟气作为加热介质,把经第一级预热到180'C左右的助燃空气进一 步加热到50(TC,这样就大大增加了进入热风炉燃烧室的气体介质的物理热,从 而可以大大提高热风炉燃烧室内火焰温度和蓄热室格子砖的温度,以确保送风温 度达到1200〜1250'C以上。
附图说明
图1是第一级采用分离型热管换热器的联合式双预热装置的工艺流程示意图。
图2是第一级采用整体式热管换热器的联合式双预热装置的工艺流程示意图。
图3是联合式双预热装置中采用的烟气发生炉的结构示意图。 '
具体实施方式:
实施例l:如图1所示,该联合式预热装置的一级预热装置为分离型热管换 热器;二级为列管式换热器并配有新型的烟气发生炉。分离型热管换热器由烟气 1、空气2和煤气3的三台换热器4、 5、 6和联络管(上升管13和下降管14) 组成。 一级预热是利用热风炉烟气显热在烟气热管换热器4中加热热管中的媒体 介质,使之汽化成蒸汽并沿着上升管13分别进入空气热管换热器5和煤气热管 换热器6,把空气加热至180'C左右,把煤气加热至20(TC左右。热管内的介质 把热量交给空气、煤气后,自身被冷却为水并沿着下降管14再流回到烟气热管 换热器4再被加热,完成一次循环。被加热至18(TC左右的空气再进入第二级列 管式高温空气换热器7,被新型烟气发生炉8送来的高温烟气(600〜70(TC)加 热至50(TC左右。
目前国内采用的烟气发生炉都用了大量的保温砖和钢材,体积庞大,占大量 空间,重量达到200吨以上,制造成本较高。本实施例所采用的新型烟气发生炉 8不用保温砖,采用轻质岩棉板作外保温。燃烧室采用了少量的浇注料作为内保 温。炉体体积小,重量轻,约40〜50吨,价格较低,在国内很有推广价值,在 市场很有竞争能力。
工作过程如下:热风炉9的烟气1进入烟气换热器4,加热热管内部的介质 并使之汽化。热风炉烟气被热管冷却后进入烟囱12排放到大气。热管内部的介 质被汽化后沿着上升管13分别被送入低温空气换热器5和煤气换热器6的热管 管束内部。空气2进入低温空气换热器5、煤气3进入煤气换热器6分别流过热 管管束的外部并被管内的介质加热到150'C至180°C。热管管束内部的介质被冷 却为水并沿着下降管14流回烟气换热器4内部的热管管束内部,再次被加热汽。 即管内介质就这样在三台换热器的热管内部周而复始地循环,把烟气热量带给空 气和煤气。被加热到150至180'C的煤气就直接送入热风炉9的燃烧室燃烧。被 加热到150至18(TC的空气再次送入高温空预器7被进一步加热。
高温空预器7用以加热空气的热源是来自烟气发生炉8排出的600至700°C 的中温烟气。这一中温烟气是烟气发生炉8燃烧高炉煤气产生的高温烟气与烟气 引风机10抽引上述烟气换热器4排出的部分低温烟气混合而成。11为助燃风机, 为烟气发生炉8抽入空气。
高温空预器7是列管式换热器。烟气走管内、空气走管外进行热交换。中温
烟气把空气进一步预热到50(TC左右,热空气最后被送进热风炉9的燃烧室燃烧。 烟气发生炉8有位于蜗壳16内的燃烧室15,它把送入的煤气3和助燃风机 11送入的空气一起燃烧为约110(TC高温烟气。烟气发生炉8由外壳17和多孔板 18组成混合室。烟气引风机10将一级预热的烟气换热器4排出的约18(TC部分 低温烟气抽进烟气发生炉8,在其混合室内将高温烟气和低温烟气混合为600至 70(TC的中温烟气。这一中温烟气被送进高温空预器7,作为第二级加热空气的 热源。
实施例2:如图2所示,该联合式预热装置的一级预热装置为整体式热管换 热器;第二级为列管式换热器,并配有新型的烟气发生炉。整体式热管换热器由 若干支单支热管、箱体和隔板等组成(实施例2与实施例1的差异仅在于第一级
预热装置)。单支热管的加热端置于整体式热管换热器的烟气换热侧箱内;冷却 端置于空气换热侧箱内或煤气换热侧箱内。凭借每支热管的热传递作用,就把烟 气的部分热量传给了空气和煤气。使空气温度达到18(TC左右;使煤气温度达到 20(TC左右。
第二级的预热工艺流程同于实施例l,不再赘述。
工作过程如下:本实施例与实施例1的差别是一级预热的换热器结构形式不 同。实施例1中烟气换热器4、空气换热器5和煤气换热器6是分开的,它们之 间用联络管连接。实施例2中的烟气换热器4、空气换热器5和煤气换热器6则 是组成一台大型换热器,它们之间用隔板隔开。每支热管的下部即加热端在烟气 换热器内;其上部即冷却端在空气换热器或煤气换热器内。
热风炉的烟气1进入烟气换热器4,加热热管内部的介质并使之汽化。风炉 烟气被热管冷却后进入烟囱12排放到大气。烟气换热器4内热管内部的介质被 汽化成蒸汽后在其内部上升到空气换热器5或煤气换热器6内部的热管内。蒸汽 把热量传递给管外的空气或煤气,自身被冷却为水沿着管壁流回下部再被管外的 烟气加热。热管内部的介质就这样周而复始地循环,把烟气1热量传递给空气2 或煤气3。煤气被加热到150至18(TC就直接送入热风炉燃烧室燃烧。空气被加 热到150至18(TC再次送入高温空预器7被进一步加热。
高温空预器7用以加热空气的热源是来自烟气发生炉8排出的600至700°C 的中温烟气。这一中温烟气是烟气发生炉8燃烧高炉煤气产生的高温烟气与烟气 引风机10抽引上述烟气换热器4排出的部分低温烟气混合而成。

Claims (4)

1、一种联合式预热装置,其特征是:它由第一级预热装置和第二级预热装置组成;第一级预热装置为分离型热管换热器,由分别与烟气(1)、空气(2)和煤气(3)连通的烟气换热器(4)、低温空气换热器(5)和煤气换热器(6)以及上升管(13)和下降管(14)组成;热风炉的烟气(1)进入烟气热管换热器(4)中加热热管中的媒体介质,汽化成蒸汽的介质沿着上升管(13)分别进入空气热管换热器(5)和煤气热管换热器(6),空气(2)经一级预热后再进入第二级列管式高温空气换热器(7),被烟气发生炉(8)送来的高温烟气进行第二级加热,加热后的空气被送进热风炉(9)的燃烧室;煤气(3)经预热后直接进入热风炉(9)的燃烧室,热管内的介质被冷却为水后沿着下降管(14)流回到烟气热管换热器(4)再被加热,完成一次循环。
2、 根据权利要求1所述的联合式预热装置,其特征是:烟气发生炉(8)引 入高炉煤气产生的高温烟气和烟气换热器(4)排出的部分低温烟气。
3、 根据权利要求1或2所述的联合式预热装置,其特征是:烟气发生炉(8) 包括燃烧室(15),以及由外^ (17)和多孔板18组成的混合室,低温烟气抽进 烟气发生炉(8),在混合室内将高温烟气和低温烟气混合形成中温烟气,中温烟 气送进高温空气换热器(7),作为第二级加热空气的热源。
4、 根据权利要求1所述的联合式预热装置,其特征是:所述的烟气换热器 (4)、空气换热器(5)和煤气换热器(6)为整体式,相互之间用隔板隔开,每支热管的下部即加热端在烟气换热器内,其上部即冷却端在空气换热器或煤气换 热器内;热风炉(9)的烟气(1)进入烟气换热器(4),加热热管内部的介质并 使之汽化,介质被汽化成蒸汽后在其内部上升到空气换热器(5)或煤气换热器 (6)内部的热管内,蒸汽把热量传递给管外的空气或煤气,自身被冷却为水沿 着管壁流回下部再被管外的烟气加热;煤气被加热后直接送入热风炉(9)的燃 烧室,空气被第一级加热后再送入高温空气换热器(7)进行第二级加热。
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PB01 Publication
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