CN103320561A - 一种纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统及方法。包括：热风炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风管道和烟气管道；热风炉分别于高炉煤气管道、助燃空气管道、热风管道和为烟气管道连接；热风炉系统还设置有用于外部助燃风机鼓出30℃的助燃空气、由外网高炉煤气管道送入的80℃高炉煤气与热风炉排出的烟气进行热交换的热交换系统，热交换系统分别通过炉煤气管道、助燃空气管道和为烟气管道与热风炉连接。本发明具有占地少、投资省、生产维护简单、安全可靠等优点，即适用于新建高炉工程，也适合旧有高炉热风炉预热系统在线改造。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业高炉设备领域，具体涉及一种纯烧高炉煤气高风温的热风炉系统及方法。
背景技术
近年来，钢铁行业的成本压力越来越大，而高炉炼铁环节的成本表现得比较突出，其中炼铁厂将焦比作为衡量炼铁成本的一项重要指标。目前，降低焦比除了从高炉生产操作水平及原燃料的质量等方面想办法外，提高热风炉的送风温度也是普遍采用的一种手段，效果也比较明显；据统计，热风温度在1150℃以上时，提高100℃风温，可以节约焦炭8～15kg/tFe。为了达到1250℃以上风温，少数企业采用富化煤气（焦炉煤气、转炉煤气）等高热值燃料进行热风炉烧炉操作，但是，大多数钢铁厂高热值煤气越来越紧张，利用单一高炉煤气烧炉来实现高风温成为各个企业的首选方案。
发明内容
本发明的目的是针对采用纯烧高炉煤气，拟采用最少的设备配置、尽量减少生产过程中设备运行费用、降低生产成本，实现1250℃以上的热风炉送风温度。
本发明所采用的技术方案是：一种纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，包括：热风炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风管道和烟气管道；所述的热风炉分别于所述的高炉煤气管道、助燃空气管道、热风管道和为烟气管道连接；其特征在于：所述的热风炉系统还设置有用于外部助燃风机鼓出30℃的助燃空气、由外网高炉煤气管道送入的80℃高炉煤气与所述的热风炉排出的烟气进行热交换的热交换系统，所述的热交换系统分别通过所述的炉煤气管道、助燃空气管道和为烟气管道与所述的热风炉连接。
作为优选，所述的由外部助燃风机鼓出的助燃空气为30℃、由外网高炉煤气管道送入的高炉煤气为80℃。
作为优选，所述的热交换系统包括空气换热器、煤气换热器和煤气炉；外部助燃风机鼓出的助燃空气经所述的助燃空气管道一部分送入所述的烟气炉作为助燃空气，另一部分经所述的助燃空气管道送入所述的助燃空气换热器预热至250℃以上后，经所述的助燃空气管道送入所述的热风炉的拱顶燃烧器中；由外网高炉煤气管道送入的高炉煤气经所述的高炉煤气管道一部分进入所述的烟气炉作燃料，另一部分经所述的高炉煤气管道进入所述的煤气换热器预热至250℃以上后，经所述的高炉煤气管道送入所述的热风炉的拱顶燃烧器中，燃烧后的高温烟气温度达到1350℃以上，所述的高温烟气从上至下经过所述的热风炉的蓄热室高效格子砖后，经所述的热风炉底部的所述的热风管道排出；所述的热风炉排出的烟气通过所述的烟气管道进入所述的热交换系统进行热交换，所述的热风炉排出的烟气与所述的烟气炉产生的高温烟气混合，该烟气经所述的烟气管道合理分配后分别进入所述的助燃空气换热器和高炉煤气换热器，各自经过热交换后所述的烟气温度降至150℃以下后，经烟囱排放。
作为优选，所述的热风炉排出的烟气为300℃，所述的烟气炉产生的高温烟气为600℃，所述的热风炉排出的烟气与所述的烟气炉产生的高温烟气混合，混合后的烟气温度为380℃。
作为优选，所述的空气换热器、煤气换热器为耐高温烟气的换热器。
作为优选，所述的空气换热器、煤气换热器均为采用不锈钢件制作的板式换热器。
作为优选，所述的高炉煤气管道、助燃空气管道，均采用Q345B钢管。
作为优选，所述的热风炉为大功率顶燃烧式热风炉燃烧器。
作为优选，所述的热风炉为三组，其并行连接后分别与所述的高炉煤气管道、助燃空气管道、热风管道和为烟气管道连接。
本发明还公布了一种利用所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统实现高风温的方法，其特征在于：
从热风炉排放的300℃烟气，从烟气管道在进入换热器前设置一台烟气炉，烟气炉有高炉煤气燃烧的600℃高温烟气，该高温烟气与烟气管道中的低温烟气自混合，混合后的烟气温度为380℃，经烟气管道合理分配，分别进入煤气换热器和空气换热器其中，煤气换热器将高炉煤气从80℃预热至250℃，预热后的高炉煤气进入热风炉中燃烧；空气换热器将助燃空气从30℃预热至250℃，预热后的助燃空气进入热风炉；预热后的高炉煤气和助燃空气进入热风炉，燃烧后的烟气温度完全使热风炉拱顶达到理想的温度，从而满足热风炉送风时风温达到1250℃以上。
本发明，与其它工艺流程比较，同样达到高风温的前提下，以最低的建设成本及最优的设计，从而让整个系统达到较好的效果，本发明具有占地少、投资省、生产维护简单、安全可靠等优点，即适用于新建高炉工程，也适合旧有高炉热风炉预热系统在线改造。本发明实现了热风炉系统的一种工艺流程创新。
附图说明
图1：为本发明的热风炉系统工艺流程图。
具体实施方式
下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请见图1，本发明所采用的技术方案为：一种纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，包括：热风炉4、高炉煤气管道5、助燃空气管道6、热风管道7、烟气管道8和用于外部助燃风机鼓出30℃的助燃空气、由外网高炉煤气管道送入的80℃高炉煤气与热风炉4排出的烟气进行热交换的热交换系统，热交换系统包括空气换热器1、煤气换热器2和煤气炉3；空气换热器1、煤气换热器2为耐高温烟气的采用不锈钢件制作的板式换热器；高炉煤气管道5、助燃空气管道6，均采用钢管；热风炉4为大功率顶燃烧式热风炉燃烧器；热风炉4为三组，其并行连接后分别于高炉煤气管道5、助燃空气管道6、热风管道7和为烟气管道8连接；外部助燃风机鼓出30℃的助燃空气经助燃空气管道6一部分送入烟气炉3作为助燃空气，另一部分经助燃空气管道6送入助燃空气换热器1预热至250℃以上后，经助燃空气管道6送入热风炉4的拱顶燃烧器中；由外网高炉煤气管道送入的80℃高炉煤气经高炉煤气管道5一部分进入烟气炉3作燃料，另一部分经高炉煤气管道5进入煤气换热器2预热至250℃以上后，经高炉煤气管道5送入热风炉4的拱顶燃烧器中，燃烧后的高温烟气温度达到1350℃以上，高温烟气从上至下经过热风炉3的蓄热室高效格子砖后，经热风炉3底部的热风管道7排出；热风炉4排出的300℃烟气通过烟气管道8进入热交换系统进行热交换，300℃烟气与烟气炉３产生的600℃高温烟气混合，混合后的烟气温度为380℃，该烟气经烟气管道8合理分配后分别进入助燃空气换热器１和高炉煤气换热器２，各自经过热交换后烟气温度降至150℃后，经烟囱排放。
本发明的一种纯烧高炉煤气实现高风温方法，其工艺流程为：从热风炉排放的300℃烟气，从烟气管道在进入换热器前设置一台烟气炉，烟气炉有高炉煤气燃烧的600℃高温烟气，该高温烟气与烟气管道中的低温烟气自混合，混合后的烟气温度为380℃，经烟气管道合理分配，分别进入煤气换热器和空气换热器其中，煤气换热器1将高炉煤气从80℃预热至250℃，预热后的高炉煤气进入热风炉中燃烧；空气换热器将助燃空气从30℃预热至250℃，预热后的助燃空气进入热风炉；预热后的高炉煤气和助燃空气进入热风炉，燃烧后的烟气温度完全使热风炉拱顶达到理想的温度，从而满足热风炉送风时风温达到1250℃以上。
本发明的煤气换热器1和空气换热器2必须满足烟气380℃的工作温度要求，烟气炉3由热风炉系统自身的煤气管道5和助燃空气管道6提供原燃料，不需要额外增设风机等动力设备，同时，烟气炉3产生的高温烟气与热风炉自身的低温烟气在烟气管道8中实现自然混合，不需要额外增设废气引风机等动力系统，混合后的烟气通过合理的管道管径及阀门设计来分流烟气流量，最终实现换热器良好的预热效果。与其它高温预热工艺流程比较，该新工艺未增加额外的动力设备，除烟气炉3需燃烧少量的高炉煤气外，并未增加其它的能耗，流程简单高效，生产维护方便，具有广泛的推广应用价值。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，包括：热风炉（4）、高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6）、热风管道（7）和烟气管道（8）；所述的热风炉（4）分别于所述的高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6）、热风管道（7）和为烟气管道（8）连接；其特征在于：所述的热风炉系统还设置有用于外部助燃风机鼓出的助燃空气、由外网高炉煤气管道送入的高炉煤气与所述的热风炉（4）排出的烟气进行热交换的热交换系统，所述的热交换系统分别通过所述的炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6）和为烟气管道（8）与所述的热风炉（4）连接。
2.根据权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的由外部助燃风机鼓出的助燃空气为30℃、由外网高炉煤气管道送入的高炉煤气为80℃。
3.根据权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的热交换系统包括空气换热器（1）、煤气换热器（2）和煤气炉（3）；
外部助燃风机鼓出的助燃空气经所述的助燃空气管道（6）一部分送入所述的烟气炉（3）作为助燃空气，另一部分经所述的助燃空气管道（6）送入所述的助燃空气换热器（1）预热至250℃以上后，经所述的助燃空气管道（6）送入所述的热风炉（4）的拱顶燃烧器中；
由外网高炉煤气管道送入的高炉煤气经所述的高炉煤气管道（5）一部分进入所述的烟气炉（3）作燃料，另一部分经所述的高炉煤气管道（5）进入所述的煤气换热器（2）预热至250℃以上后，经所述的高炉煤气管道（5）送入所述的热风炉（4）的拱顶燃烧器中，燃烧后的高温烟气温度达到1350℃以上，所述的高温烟气从上至下经过所述的热风炉（3）的蓄热室高效格子砖后，经所述的热风炉（3）底部的所述的热风管道（7）排出；
所述的热风炉（4）排出的烟气通过所述的烟气管道（8）进入所述的热交换系统进行热交换，所述的热风炉（4）排出的烟气与所述的烟气炉（３）产生的高温烟气混合，该烟气经所述的烟气管道（8）合理分配后分别进入所述的助燃空气换热器（１）和高炉煤气换热器（２），各自经过热交换后所述的烟气温度降至150℃以下后，经烟囱排放。
4.根据权利要求3所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的热风炉（4）排出的烟气为300℃，所述的烟气炉（３）产生的高温烟气为600℃，所述的热风炉（4）排出的烟气与所述的烟气炉（３）产生的高温烟气混合，混合后的烟气温度为380℃。
5.根据权利要求2所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的空气换热器（1）、煤气换热器（2）为耐高温烟气的换热器。
6.根据权利要求2所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的空气换热器（1）、煤气换热器（2）均为采用不锈钢件制作的板式换热器。
7.根据权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6），均采用Q345B钢管。
8.根据权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的热风炉（4）为大功率顶燃烧式热风炉燃烧器。
9.根据权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统，其特征在于：所述的热风炉（4）为三组，其并行连接后分别与所述的高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6）、热风管道（7）和为烟气管道（8）连接。
10.一种利用权利要求1所述的纯烧高炉煤气实现高风温的热风炉系统实现高风温的方法，其特征在于：
从热风炉排放的300℃烟气，从烟气管道在进入换热器前设置一台烟气炉，烟气炉有高炉煤气燃烧的600℃高温烟气，该高温烟气与烟气管道中的低温烟气自混合，混合后的烟气温度为380℃，经烟气管道合理分配，分别进入煤气换热器和空气换热器其中，煤气换热器将高炉煤气从80℃预热至250℃，预热后的高炉煤气进入热风炉中燃烧；空气换热器将助燃空气从30℃预热至250℃，预热后的助燃空气进入热风炉；预热后的高炉煤气和助燃空气进入热风炉，燃烧后的烟气温度完全使热风炉拱顶达到理想的温度，从而满足热风炉送风时风温达到1250℃以上。
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