CN101392957B - 全烧高炉煤气高风温热风炉 - Google Patents
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Abstract
一种全烧高炉煤气高风温热风炉，属于炼铁热风炉技术领域。包括拱顶、燃烧室、格子砖和热风出口等部位组成；其特征在于，热风炉的炉顶安装4～20对脉冲燃烧器，每个脉冲燃烧器由空气通道与煤气通道构成，其中空气通道内安装蜂窝蓄热体，煤气通道由墙内环道和喷口构成，两者分别喷入燃烧室混合燃烧，煤气通道与空气通道上下布置，或者左右相间布置，或者错交布置，燃烧器单排布置，或者2～4排布置，每个燃烧器前空气通道安装一个三通换向阀，外接两环管，一个通空气，一个通烟气。优点在于，实现热风炉的1250—1600℃的高风温，并且，工艺设计简单、烧嘴安装方便、占地面积小、投资费用低、降低污染。
Description
技术领域
本发明属于炼铁热风炉技术领域，特别是提供了一种全烧高炉煤气高风温热风炉，采用蜂窝蓄热体和脉冲燃烧技术，实现1250～1600℃风温热风辅助装置。
技术背景
国内外实现高风温的技术主要有掺烧高热值煤气技术、换热器预热煤气助燃空气技术、热风炉自身预热技术、高温空气燃烧预热技术等，现在，钢铁公司存在的问题是焦炉煤气不够或缺乏，而高炉煤气却面临富余放散，因此，如何使用单一的高炉煤气实现热风炉1250℃以上的风温是众多钢铁企业关心的课题。高炉煤气发热值较低，要达到风温1250℃，需预热空气、煤气。采用换热器预热煤气、助燃空气技术，预热后煤气温度可达到180℃；为了达到1250℃风温，需要将助燃空气预热到400～600℃左右，采用常规的热管换热器无法达到此要求；采用热风炉自身预热法可以实现1250℃风温，但由于产生的高温风量大部分用于预热，故其热风炉设计时至少大一倍以上，投资成本较高，采用高温空气燃烧预热技术至少增加两座预热炉的投资，同时增加占地面积。
国内外有关于采用蓄热式技术实现高风温的方法，一般都是增加蓄热式炉预热空气或煤气，无法保证高风温炉子一体性。
发明内容
本发明的目的是提供一种脉冲燃烧蓄热高风温热风炉装置，有效利用低热值煤气，实现全烧高炉煤气的热风炉整体技术，保证高炉所需的风温，降低污染。
本发明所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，包括拱顶、燃烧室、格子砖和热风出口等部位组成；其特征在于，热风炉的炉顶安装4～20对脉冲燃烧器，每个脉冲燃烧器由空气通道与煤气通道构成，其中空气通道内安装蜂窝蓄热体，煤气通道由墙内环道和喷口构成，两者分别喷入燃烧室混合燃烧，煤气通道与空气通道上下布置，或者左右相间布置，或者错交布置，燃烧器单排布置，或者两排～四排排布置，每个燃烧器前空气通道安装一个三通换向阀，外接两环管，一个通空气，一个通烟气。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，每个燃烧器与燃烧室径向有一个旋角，其交角范围为20°～45°，可以保证气流旋流燃烧，其中煤气喷口水平布置，空气喷口向上10～30°。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，每个空气通道内的蜂窝蓄热体隔孔为方形或长方形，长或宽尺寸为1～10mm，蜂窝蓄热体隔孔水平指向燃烧室，蜂窝蓄热体各方向均为1～6排相互紧靠布置，且有一个可固定的蓄热箱外壳，蓄热箱长度的50％～80％安装在炉墙内，20％～50％的蓄热箱长度在炉墙外，蜂窝蓄热体可以拆卸。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，燃烧室直径是热风炉格子砖外径的0.5～1，拱顶为半球形或锥形。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，每个煤气通道，连接一个内环道，其喷口为1～3排布置，每个空气通道的空气喷口为1～3排布置，喷口是栅格形或者扁口形，方形。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，炉顶燃烧器的燃烧排烟周期很短，为1～3分钟，而热风炉整体的换向时间较长，为30～60分钟，
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，两个热风炉共同工作，一个送风，一个燃烧，处于燃烧期的热风炉炉顶燃烧器进入燃烧、排烟往复的脉冲工作状态，可以实现较高温度的空气预热，空气预热温度范围为400～1100℃，其中烟气20～40％进入炉墙空气通道内的蜂窝体，其烟气排出温度范围为110～150℃，60～80％进入格子砖，其烟气排出温度范围为300～450℃。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，送风期内，脉冲燃烧器停止工作，送风期前1～3分钟，脉冲燃烧器提前进入抽风状态，然后进入脉冲燃烧工作。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，将热风炉尾部烟气的一部分5～10％，与助燃空气混合，进入脉冲燃烧，其余烟气采用分离式热管换热器，将冷煤气预热温度为150～250℃。
所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，在燃烧期内其脉冲燃烧器一半处于燃烧，一半处于排烟，可以对称换向，也可以单独换向，燃烧器可以分组换向，也可按间隔时间1～10s依次换向。
本发明主要利用分离式热管换热器将煤气预热150～250℃，利用数字化脉冲燃烧技术，将空气预热至400-1000℃以上，实现热风炉的1250—1600℃的高风温。通过在热风炉炉顶安装4～20对脉冲燃烧器，每个脉冲燃烧器安装隔孔长或宽尺寸为1～10mm蜂窝蓄热体，煤气与空气分别喷入燃烧室混合燃烧，该热风炉一烧一送，成对工作，脉冲燃烧器主要在热风炉燃烧期工作。
本发明的作用是：通过热风炉炉墙安装脉冲燃烧器，有效提高预热的空气与煤气温度，同时利用部分烟气与助燃空气混合，减少NOx生成，减轻污染。
该发明与传统的实现高风温的热风炉技术相比较，具有以下优点：
1 安装、拆卸方便
采用比表面积大的蜂窝蓄热体，结构紧凑，利用可固定的外壳安装蓄热体，便于安装和更换。
2 不同高风温的适应性
可以设定不同的预热空气与煤气温度，适应1250～1600℃风温要求。
3 降低污染
采用部分烟气再循环的方式，降低助燃空气的O2浓度，实现高温低氧燃烧。
4 结构紧凑，投资成本少
脉冲燃烧器安装炉顶，占地面积小，由于采用孔径较小的蜂窝体，故可以在不改变热风炉本体尺寸的情况下，实现高风温，与目前自身预热和附加燃烧炉等技术相比，其投资最省。
附图说明
图1为该全烧高炉煤气高风温热风炉结构示意图。其中，燃烧室1、煤气环道2、空气环管3、三通换向阀4、烟气环管5、热风出口6、格子砖7、煤气喷口8、煤气入口9、蜂窝蓄热体10、切圆11，空气总管12、切圆13。
图2为热风炉炉顶煤气喷口中心位置A—A剖面视图。
图3为热风炉炉顶空气通道中心位置B—B剖面视图。
图4为全烧高炉煤气高风温热风炉系统图。其中，热风炉14、出口热风15、冷风16、煤气管道17、排烟管道18、三通换向阀19、空气管道20、分离式热管换热器21、鼓风机22、引风机23。
具体实施方式
图1～图4为本发明全烧高炉煤气高风温热风炉的一种具体实施方式
本发明的热风炉仅需一个就可以实现全烧高炉煤气达到1250～1600℃高风温，热风炉14两座～四座一同工作，一个处于燃烧，一个处于送风，为一烧一送，也可以两烧一送或两烧两送或三烧一送。处于燃烧期的热风炉14，其尾部烟气，90～95％烟气通过分离式热管换热器21将干法除尘后的煤气预热到150～250℃，煤气经过煤气管道17达到煤气入口9，经煤气环道从煤气喷口8以切圆11相切的方向进入燃烧室1，由鼓风机23将空气与热风炉14尾部的5～10％烟气混合后经空气管道20、空气管道3和三通换向阀19和4，经蜂窝蓄热体10预热达到400～1100℃的温度后，以与切圆13相切的方向送入燃烧期的热风炉14的燃烧室1，对应上下煤气与空气通道同时处于燃烧，燃烧后烟气20～40％进入脉冲燃烧器蜂窝体10，其排出烟气温度范围为110～150℃，60～80％进入格子砖，其排出烟气温度范围为300～450℃。图中4～20对脉冲燃烧器一半燃烧、一半排烟，如C1/C2、D1/D2、E1/E2、F1/F2，可以C1～F1处于燃烧，C2～F2处于排烟，也可以C1燃烧，C2排烟等多种组合方式，以1～3分钟换向后，脉冲燃烧器的工作状态相反，其空气通道变成排烟通道，其煤气通道关闭停止燃烧。其部分烟气经排烟的空气通道蓄热体10，经三通换向阀4，经烟道环管5和排烟管道18和引风机23排出。处于送风期的热风炉，其冷风16经格子砖7，由热风出口6送出，其脉冲燃烧器都处于停止工作状态。当处于燃烧的热风炉燃烧期结束的前1～3分钟，处于送风期的热风炉脉冲燃烧器提前启动工作。热风炉14换向时，两个热风炉工作状态相反。
Claims (5)
1.一种全烧高炉煤气高风温热风炉，包括拱顶、燃烧室、格子砖和热风出口部位；其特征在于，热风炉的炉顶安装4～20对脉冲燃烧器，每个脉冲燃烧器由空气通道与煤气通道构成，其中空气通道内安装蜂窝蓄热体，煤气通道由墙内环道和喷口构成，两者分别喷入燃烧室混合燃烧，煤气通道与空气通道上下布置，或者错交布置，脉冲燃烧器单排布置，或者2～4排布置，每个脉冲燃烧器前空气通道安装一个三通换向阀，外接两环管，一个通空气，一个通烟气；每个脉冲燃烧器与燃烧室径向有一个旋角，其交角范围为20°～45°，可以保证气流旋流燃烧，其中煤气喷口水平布置，空气喷口向上10～30°；每个煤气通道的煤气喷口为1～3排布置，每个空气通道的空气喷口为1～3排布置，喷口为栅格形；两个热风炉共同工作，一个送风，一个燃烧，处于燃烧期的热风炉脉冲燃烧器进入燃烧、排烟往复的脉冲工作状态，实现较高温度的空气预热，空气预热温度范围为400～1100℃，其中烟气20～40％进入排烟状态的炉墙空气通道内的蜂窝蓄热体，其烟气排出温度范围为110～150℃，60～80％进入格子砖，其烟气排出温度范围为300～450℃；热风炉尾部烟气的一部分5～10％，与助燃空气混合，进入脉冲燃烧，其余烟气采用分离式热管换热器，将冷煤气预热温度为150～250℃。
2.根据权利要求1所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，其特征在于，所述的每个空气通道内的蜂窝蓄热体隔孔为方形或长方形，长或宽尺寸为1～10mm，蜂窝蓄热体隔孔水平指向燃烧室，蜂窝蓄热体各方向均为1～6排相互紧靠布置，且有一个可固定的蓄热箱外壳，蓄热箱长度的50％～80％安装在炉墙内，20％～50％的蓄热箱长度在炉墙外，蜂窝蓄热体可以拆卸。
3.根据权利要求1所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，其特征在于，所述的燃烧室直径是热风炉格子砖外径的0.5～1，拱顶为半球形或锥形。
4.根据权利要求1所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，其特征在于，脉冲燃烧器的燃烧排烟周期为1～3分钟，而热风炉整体的换向为30～60分钟。
5.根据权利要求1所述的全烧高炉煤气高风温热风炉，其特征在于，处于热风炉送风期内，脉冲燃烧器停止工作，送风期结束前1～3分钟，脉冲燃烧器提前进入抽风状态，然后进入脉冲燃烧工作。
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