CN101797622B - 烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造加热工业炉窑技术领域，特别是一种烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，包括锻造加热炉炉体，蓄热式烧嘴，鼓风机、引风机、换向阀、煤气管路、空气管路，控制装置，烟囱，烧嘴为蓄热式烧嘴，由两个带有蓄热体的空气喷嘴，煤气喷嘴所组成，此空气喷嘴的炉内开口朝向煤气喷嘴的炉内出口，此空气喷嘴的炉外的空气管路通过换向阀与鼓风机相连接，此煤气喷嘴的炉外的煤气管路中设有煤气调节阀，煤气管路中设置有清渣口、放水口、清焦口。煤气管路由煤气总管和煤气支管所组成。本发明通过单蓄热不但对热脏煤气有更强的适应性，而且制造费用和维护费用低，操作简单；选用单蓄热式燃烧技术更有利用于锻造加热炉。

Description

烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉

技术领域

本发明涉及锻造加热工业炉窑技术领域，特别是一种烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉。

背景技术

随着工业化的不断发展，环境保护对人的生存生活越来越重要，资源与环境问题日益突出，现如今能源节约与资源综合利用是经济和社会发展的一项长远战略方针，这就迫切要求高能耗行业全面推行高效、清洁的燃烧技术，蓄热式燃烧技术正是20世纪90年代在发达国家开始推广的一项新型的燃烧技术；蓄热式燃烧技术也叫高温空气燃烧技术，它具有高效烟气余热回收、空气和煤气预热温度高以及低氮氧化物排放的优越性，因此在钢铁、冶金、机械、建材等工业部门中的应用越来越广泛。目前，有的工业炉窑不够先进，能耗高，相当多的炉子亟待技术改造。

目前，原油市场价格居高不下，以煤代油成为我国的长期能源政策，然而直接燃煤不但利用率低而且对环境造成巨大污染；煤气化成为工业炉窑实现以煤代油的有效方法，又因建造冷煤气站投资巨大，一般中小企业难以承受，而建热煤气站投资少，系统比较简单，成为了中小企业的最爱。热煤气是一种“脏”的燃料，煤中所含的大部分硫、焦油、水汽、煤粉尘等都转移到了煤气中，这就造成了热脏煤气极易堵塞烧嘴及管道而影响使用等。现阶段我国各大工业炉设计制造公司以及各钢铁企业生产制造的锻造加热炉采用的单、双蓄热燃烧技术都以净煤气为燃料，对煤气中的焦油含量、粉尘含量都有明确的规定，这就限制了蓄热式燃烧技术的发展，也限制了煤气化的应用。因此这就需要有一种能够使用热脏煤气而且还能够运用蓄热式燃烧技术的新型锻造加热炉窑。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术的不足，提供一种能应用蓄热式燃烧技术还能使用热脏煤气的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉。

本发明的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，包括锻造加热炉炉体，与此锻造加热炉炉体相连接的蓄热式烧嘴，与此蓄热式烧嘴相连接的鼓风机、引风机、换向阀、煤气管路、空气管路，与此鼓风机、引风机、换向阀相连接的控制装置，与此换向阀相连接的锻造加热炉烟囱，其特征在于所述的烧嘴为分别均匀分布地嵌入锻造加热炉炉体中的蓄热式烧嘴，这些蓄热式烧嘴均由两个带有蓄热体的空气喷嘴，设在这两个空气喷嘴之间的煤气喷嘴所组成，此空气喷嘴的炉内开口朝向煤气喷嘴的炉内出口，此空气喷嘴的炉外的空气管路通过换向阀与所述的鼓风机相连接，此煤气喷嘴的炉外的煤气管路中设有煤气调节阀，煤气管路中设置有清渣口、放水口、清焦口。

所述的煤气管路由煤气总管和与此煤气总管相连接的煤气支管所组成，所述的煤气调节阀设置在各煤气支管中，所述的清渣口、放水口、清焦口设置在煤气总管及各个煤气支管中，煤气调节阀在各个煤气支管中的位置高于清渣口、放水口、清焦口的位置，煤气支管进入炉膛前管段的下侧焊接除焦支管，此除焦支管与所述的清焦口相连接。

所述的煤气支管的后端设置连接法兰。

所述的空气喷嘴与煤气喷嘴之间相隔50-80cm的距离。

所述的煤气管路的转角处用软圆角转变。

所述的鼓风机为变频鼓风机，所述的引风机为变频引风机。

本发明专利的管道布置的具体技术方案是：

(1)煤气管道布置时采用均衡配置，使总管煤气流速保持低水平，各转角处用软圆角转变，减少煤气压力，到达炉内各支管的煤气流速逐渐增加，减少煤气事故发生。

(2)煤气管道设置多个清渣口、放水口、清焦口；管道安装时要保持一定的斜度，不向阀门一侧倾斜，即阀门的位置高于清渣口、放水口、清焦口的位置，使煤气中凝固的焦油、水蒸气、粉尘不至于在阀门附近聚集而影响阀门的使用性能。

本发明的具体技术方案是：

(1)蓄热式烧嘴烧嘴采用上部通入空气，而下部通入煤气的燃烧方式；煤气支管进入炉膛的下端焊接除焦支管，后端采用法兰连接而不是盲死；这样有利于焦油含量过大时，清理煤气管道的堵塞物。

(2)空气喷嘴内含有蓄热体，采用一个走烟气，而另一个走空气的双向同步交替运行形式；要求空气喷嘴与煤气喷嘴有一定的距离，以避免未燃的煤气进入空(烟)气管道发生事故，这样也保证了在不关闭煤气的同时，空、烟气交替运行换路，确保了火焰的连续性。

(3)蓄热式烧嘴采用小型号多数量的布置方针，可以使炉内温度均匀，升温速度快，物件加热时间短，锻造容易而又不影响成品的品质。

本发明专利控制系统的具体技术方案是：

(1)换向阀要求一个换向阀控制一个烧嘴，而每个换向阀的换向时间不同时进行，有一定的时间间隔；可以避免因换向导致的炉压不稳而引起火焰喘息现象。

(2)要求鼓风机、引风机采用变频鼓风机、变频引风机，通过控制排烟温度、炉内压力来反馈信号以便调控鼓风机、引风机的相对开启量。

本发明通过单、双蓄热式燃烧技术的对比，因单蓄热不但对热脏煤气有更强的适应性，而且制造费用和维护费用低，操作简单；选用单蓄热式燃烧技术更有利用于锻造加热炉。

附图说明

图1为热脏煤气单蓄热锻造加热炉平面示意图。

图2为煤气烧嘴安装图。

图3为图2俯视图。

图4为本发明的加热炉工作原理图A状态。

图5为本发明的加热炉工作原理图B状态。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，包括锻造加热炉炉体10，与此锻造加热炉炉体10相连接的蓄热式烧嘴9，与此蓄热式烧嘴9相连接的鼓风机3、引风机2、换向阀7、煤气管路1、烟道4、空气调节阀5、煤气调节阀6，空气管路11，与此空气管路11相连接的鼓风机3、引风机2、换向阀7相连接的控制装置(图中未示出)，与此引风机2和烟道4相连接的锻造加热炉烟囱12，与煤气管路1相连接的煤气炉13。

如图2、3所示，本发明蓄热式烧嘴为分别均匀分布地嵌入锻造加热炉炉体10中的蓄热式烧嘴，每个蓄热式烧嘴均由两个带有蓄热体8的空气喷嘴9-1，设在这两个空气喷嘴9-1之间的煤气喷嘴9-2所组成，此空气喷嘴9-1的炉内开口9-3朝向煤气喷嘴9-2的炉内出口9-4，此空气喷嘴9-1的炉外的空气管路11通过换向阀7与所述的鼓风机3相连接，此煤气喷嘴9-2的炉外的煤气管路1中设有煤气调节阀6，煤气管路1中分别设置清渣口、放水口、清焦口。

所述的煤气管路1由煤气总管和与此煤气总管相连接的煤气支管所组成，所述的煤气调节阀6设置在此煤气支管中，所述的清渣口、放水口、清焦口设置在煤气总管及各个煤气支管中，煤气调节阀在各个煤气支管中的位置高于清渣口、放水口、清焦口的位置。

所述的煤气支管进入炉膛前管段的下侧焊接除焦支管14，此除焦支管14与所述的清焦口相连接，各个煤气支管的后端设置连接法兰15。

所述的空气喷嘴9-1与煤气喷嘴9-2之间相隔50-80cm的距离。

所述的煤气管路1转角处用软圆角转变。

所述的鼓风机3为变频鼓风机，所述的引风机2为变频引风机。

本发明的蓄热式烧嘴镶在炉墙内，因为烧嘴的形状可以根据燃烧能力的大小设计成不同规格的型号，因此不存在烧嘴布置困难的情况。如图4所示，在A状态时，当常温空气经换向阀进入蓄热室后，被蓄热烧嘴内已在上一周期工作状态下完成载体的蓄热体8加热，在极短的时间内空气由常温被加热到接近炉膛温度(一般比炉膛温度低100～200℃)。这种高温空气通过专门设计的喷口喷入炉膛内，抽引周围的炉气形成氧的体积百分比大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料煤气，燃料煤气在贫氧(氧含量为3％～15％)状态下实现燃烧。燃烧后的烟气流经炉膛空间，与被加热物料完成热交换后被吸入到对侧的空气喷嘴内。高温烟气通过空气喷嘴的蓄热体时又将自身显热释放给蓄热烧嘴内的蓄热体，变为＜200℃的低温烟气。

如图5所示，在一定的时间间隔即换向周期后，控制系统发出换向命令，换向阀动作，改变空气和烟气通道，A状态变为B状态。在B状态下，常温空气经换向阀进入蓄热烧嘴内被加热至800～1000℃，喷入炉内与燃料混合燃烧；与被加热物料完成热交换后的高温烟气又经过空气喷嘴内的蓄热体后降温，并通过换向阀、排烟引风机、烟囱排入大气。

(图4、5中的笼箭头表示气体流动方向。)

就这样，通过在＜200℃烟气温度下工作的换向阀，以一定的工作频率进行周期切换，常用的切换周期为30～60秒，使得两个蓄热烧嘴始终处于蓄热与放热的交替工作状态，连接两个蓄热烧嘴的两个喷口也始终处于交替供应高温空气和排烟工作状态，配合同时交替供入的燃料，完成连续供热和排烟过程。

综上所述，热脏煤气单蓄热式锻造加热炉主要优势在于：

(1)由于热脏发生炉煤气发热量低，煤气压力低，造成火焰直径大，长度短，火焰刚性差，产生的炉气热辐射能力强，所以炉内温度场分布均匀，加热炉炉长方向截面上不会出现低温区或高温区，从而在炉内被加热的钢坯表面温度均匀，不会造成局部过热。

(2)单蓄热式锻造加热炉对煤气的适应能力强，设备的造价低，维护方便，操作简单。

(3)节能潜力巨大，平均节能25％以上。因而可以向大气环境少排放二氧化碳25％以上，大大缓解了大气的温室效应。

(4)扩大了火焰燃烧区域，火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界，从而使得炉膛内温度均匀，这样一方面提高了产品质量，另一方面延长了炉膛寿命。

(5)由于火焰不是在燃烧器中产生的，而是在炉膛空间内才开始逐渐燃烧，因而燃烧噪声低。

(6)采用传统的节能燃烧技术，助燃空气预热温度越高，烟气中NOX含量越大；而采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度非常高的情况下，NOX含量却大大减少了。

(7)炉膛内为贫氧燃烧，导致钢坯氧化烧损减少。

(8)炉膛内为贫氧燃烧，有利于在炉膛内产生还原焰，以满足某些特殊工艺的需要。

Claims (4)

1.一种烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，包括锻造加热炉炉体，与此锻造加热炉炉体相连接的蓄热式烧嘴，与此蓄热式烧嘴相连接的鼓风机、引风机、换向阀、煤气管路、空气管路，与此鼓风机、引风机、换向阀相连接的控制装置，与此换向阀相连接的锻造加热炉烟囱，其特征在于所述的烧嘴为分别均匀分布地嵌入锻造加热炉炉体中的蓄热式烧嘴，这些蓄热式烧嘴均由两个带有蓄热体的空气喷嘴，设在这两个空气喷嘴之间的煤气喷嘴所组成，此空气喷嘴的炉内开口朝向煤气喷嘴的炉内出口，此空气喷嘴的炉外的空气管路通过换向阀与所述的鼓风机相连接，此煤气喷嘴的炉外的煤气管路中设有煤气调节阀，煤气管路中设置有清渣口、放水口、清焦口，所述的煤气管路由煤气总管和与此煤气总管相连接的煤气支管所组成，所述的煤气调节阀设置在各煤气支管中，所述的清渣口、放水口、清焦口设置在煤气总管及各个煤气支管中，煤气调节阀在各个煤气支管中的位置高于清渣口、放水口、清焦口的位置，煤气支管进入炉膛前管段的下侧焊接除焦支管，此除焦支管与所述的清焦口相连接，所述的煤气支管的后端设置连接法兰。

2.根据权利要求1所述的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，其特征在于所述的空气喷嘴与煤气喷嘴之间相隔50-80cm的距离。

3.根据权利要求1所述的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，其特征在于所述的煤气管路的转角处用软圆角转变。

4.根据权利要求1所述的烧热脏煤气的单蓄热式锻造加热炉，其特征在于所述的鼓风机为变频鼓风机，所述的引风机为变频引风机。

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