CN103673592A - 一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁冶炼领域，提出一种并联预热待预热的燃气和助燃空气的方法，其是将待预热的助燃空气和待预热的燃气分别进入以燃气为燃料的助燃空气预热炉和燃气预热炉上方的复合式换热器，先对流换热，然后辐射换热，使待预热的助燃空气和待预热的燃气的温度达到150-400℃，然后进入烧结点火炉。本发明提出的方法，在预热炉产生烟气的流动方向上设置复合式换热器，其本身包括辐射换热区和多管对流换热区，辐射换热区布置在烟气高温区，多管对流换热区布置在烟气低温区。多管对流换热区采用错流式换热，辐射换热区采用顺流式换热，这样充分利用两种换热区的传热特点，保证高效传热和换热器的寿命。

Description

一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的方法及系统

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种助燃空气和烧结点火炉用燃气的预热系统及其应用。

背景技术

烧结是将铁矿石、燃料、溶剂等按一定的比例混匀后制成混匀矿，偏析布在台车上经过点火炉点火、烧结生产烧结矿。烧结矿是高炉炼铁的主要原料。所使用的烧结点火炉是烧结系统的重要设备，将烧结台车上混匀矿的表层进行点火，保证抽风烧结工艺正常进行。烧结点火炉可以采用燃气、燃油、煤粉等作为燃料。

现有的烧结点火炉通常用高热值燃气作为燃料。例如：焦炉煤气、天然气、混合煤气等。如果采用高炉煤气、转炉煤气等低热值煤气作为燃料，其节能降耗的意义不言而喻。但使用低热值燃气，点火温度较低，能耗高、点火效果不佳。

现在钢铁厂高热值燃气供应紧张，高炉煤气等低热值燃气供应充足，结合节能减排的需求，一种能够使用低热值燃气的烧结点火炉具有很强的使用性。如果采用并联式空煤气双预热辐射管预热的预热方法（专利CN102759108），其包括辐射管燃烧器、用于煤气换热的二级换热器和用于空气（即待预热的助燃空气）换热的一级换热器，二级换热器的煤气（即待预热的燃气）出口和一级换热器的空气出口分别与辐射管燃烧器的煤气进口和空气进口连接；辐射管燃烧器的烟气排出口与一级换热器的空气换热通道连通，一级换热器的空气换热通道与二级换热器的煤气换热通道连通，煤气换热通道与排烟管连通。使燃料煤气预热空气后的余热对烧结煤气进行预热，不能满足大型烧结机对烧结点火炉用煤气预热温度的需求。

高炉煤气或者其他低热值燃气在当今国内许多烧结厂中已广泛使用，由于高炉煤气或者其它低热值的燃气通常热值在700～900kcal/m³，此热值燃气的理论燃烧温度T_理论一般不超过1400℃，根据T_炉温=T_理论×η,此时点火炉的炉内温度一般在900～1050℃，不能满足烧结工艺对点火温度1150±50℃的要求。采用预热燃气和助燃空气的方法提高燃气和助燃空气的温度，使低热值燃气也能良好的适用于烧结工艺要求，生产出符合质量标准的烧结矿，是钢铁企业降耗节能、提高经济效益的重要课题。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提供一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的方法。

本发明的另一目的是提出一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的方法，将待预热的助燃空气和待预热的燃气分别进入以燃气为燃料的助燃空气预热炉和燃气预热炉上的复合式换热器，先对流换热，然后辐射换热，使待预热的助燃空气和待预热的燃气的温度达到150-400℃，然后进入烧结点火炉。

其中，所述待预热的燃气和预热炉用燃料燃气为同一种燃气，其热值为700-900kcal/m³，所述燃气为高炉煤气。

其中，所述待预热的助燃空气和待预热的燃气进入助燃空气预热炉和燃气预热炉，在辐射换热区和对流换热区的流速分别控制为8～12m/s和18～22m/s。

其中，所述预热炉的供热能力为8×10⁹-16×10⁹J/h；所述预热炉的燃烧室的温度为800-950℃。预热炉用燃气燃烧产生的烟气流速控制在2.4m/s。

其中，所述辐射换热区和对流换热区的换热面积比例为1:1.2-1.6。

其中，所述待预热的助燃空气经过辐射换热和对流换热，温度达150-400℃；所述待预热的燃气经过辐射换热和对流换热，温度达150-350℃。250℃是设备能够安全运行的良好温度值。由于预热温度越高，设备故障率越高。考虑燃气属于危险介质，在能满足工艺要求的时候，尽量使助燃空气预热的温度稍高点。

其中，所述辐射换热为顺流式换热，所述对流换热为错流式换热；作为预热炉燃料的燃气燃烧后的烟气进入助燃空气预热炉和燃气预热炉的方式为环流。

一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统，包括并联布置的助燃空气预热炉和燃气预热炉，所述助燃空气预热炉和燃气预热炉上均设置有复合式换热器，所述复合式换热器包括辐射换热器和多管对流换热器，所述辐射换热器位于多管对流换热器下方；

所述助燃空气预热炉和燃气预热炉的水平横截面呈圆形，炉墙上均对称设置有2个烧嘴，烧嘴入口在同一水平面上。

其中，所述2个烧嘴的入口中心线相互距离为800mm-1000mm。烧嘴的入口不直接相对，对称且有一定距离，使进入预热炉的燃气燃烧后在预热炉内形成环流。

在待预热的燃气和待预热的助燃空气进入换热器前分别设置旁路管道和阀门，在待预热的燃气或者待预热的助燃空气的换热器或者预热炉需要检修维护的时候，可直接将待预热的燃气或者待预热的助燃空气直接送至点火炉，保证点火炉的运行。

本发明的有益效果在于：

1）本发明提出的方法，在预热炉用燃气燃烧产生烟气的流动方向上进行设置复合式换热器，其本身包括辐射换热区和多管对流换热区。辐射换热区布置在烟气高温区，多管对流换热区布置在烟气低温区。多管对流换热区采用错流式换热，辐射换热区本身采用顺流式换热，这样充分利用两种换热区的传热特点，保证高效传热和换热器的寿命。

2）每一座预热炉上分别放置一个复合式换热器，复合式换热器由多管对流换热区和辐射换热区组成，极大地提高了换热系数，待预热的助燃空气、待预热的燃气经过换热后，温度明显升高，与串联式管式换热器相比，助燃空气换热器、燃气换热器的换热系数可以提高10kcal/㎡.h.℃左右。此时，使用预热后的低热值煤气的烧结点火的效果与采用高热值煤气基本相当。

3）保证烧结点火炉的点火强度和点火效果，满足烧结生产工艺的要求。解决了低热值煤气不适用于烧结点火炉或者使用效果不理想、能耗过高的问题。

附图说明

图1：本发明并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统流程图。

图2：本发明机下立式并联双预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统结构图。

图3：图2的A-A剖面图。

图中，1为烧结点火炉，2为温度检测装置，3为压力检测装置，4为风机，5为旁通阀门，6为烧嘴，7为助燃空气预热炉，8为燃气预热炉，9为辐射换热区，10为对流换热区，11为燃气进口，12为燃气出口，13为助燃空气进口，14为助燃空气出口，15为烟囱。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统，布置在烧结机下，位于烧结机的主厂房外，通过管道和烧结点火炉1相连。

如图1和图2，并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统包括并联的助燃空气预热炉7和燃气预热炉8，助燃空气预热炉7和燃气预热炉8上均设置有辐射换热区9和对流换热区10，辐射换热区9位于对流换热区10下方；辐射换热区设置辐射换热器，换热面积26m²，对流换热区10设置管式换热器，换热面积35m²。预热炉的燃烧室为φ1.6m×3.5m。燃料燃气和助燃空气从烧嘴6分别进入助燃空气预热炉7和燃气预热炉8的燃烧室，燃烧后的烟气从烟囱15排出。

用于烧结点火炉1的待预热的燃气从燃气进口11进入换热器，先对流换热然后辐射换热，从燃气出口12排出，通过设置在管道上的温度检测装置2和压力检测装置3、以及阀门5控制待预热的燃气流量和温度。

用于烧结点火炉1的待预热的助燃空气从助燃空气进口13进入换热器，先对流换热然后辐射换热，从助燃空气出口14排出，与预热后的燃气共同用于烧结点火。在待预热的燃气和待预热的助燃空气进入换热器前分别设置有旁通管路和阀门5，在待预热的燃气或者待预热的助燃空气的换热器或者预热炉检修维护的时候，可直接将待预热的燃气或者待预热的助燃空气送至烧结点火炉1，保证点火炉的运行。

助燃空气预热炉7和燃气预热炉8均为筒形结构，并联立式布置。引入燃料燃气和助燃空气燃烧的烧嘴6位于预热炉下部，烧嘴有两个，入口中心线在同一水平面上，两个烧嘴6的入口中心线距离L为800mm（图3），两个烧嘴的喷口方向非正朝向于预热炉的中心，使预热炉用燃气燃烧后的烟气在预热炉内形成环流，烟气上升进入辐射换热区9进行换热，每个烧嘴的供热能力为3.5×10⁹/h。辐射换热区9采用顺流式换热（参见图2中箭头），对流换热区采用错流式换热，复合式换热器的综合换热系数大于30kcal/m².h.℃。以高炉煤气（热值780kcal/m³）作为烧结点火炉用燃料燃气，同时也用做预热炉的燃料燃气，经过预热的燃气和助燃空气进入烧结点火炉的流速均为10m/s。两个预热炉各自将待预热的燃气加热至250℃、待预热的助燃空气加热至320℃，可将烧结点火炉的炉膛温度提高至1100-1200℃，每吨烧结矿燃气耗量为50Nm³/t。

实施例2

并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统和实施例1相同。进入预热炉的燃气为环流，每个烧嘴供热能力为3.5×10⁹/h。辐射换热区采用顺流换热，对流换热区采用错流换热。以高炉煤气（热值780kcal/m³）为燃气，同时也用做预热炉的燃料燃气，经过预热的燃气和助燃空气进入点火炉的流速均为9m/s。

两个预热炉分别将待预热的燃气加热至280℃、待预热的助燃空气加热至300℃，经过预热的燃气和助燃空气进入烧结点火炉，将点火炉的炉膛温度提高至1100-1200℃，每吨烧结矿燃气耗量为50Nm³/t。

本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的方法，其特征在于，待预热的助燃空气和待预热的燃气分别进入以燃气为燃料的助燃空气预热炉和燃气预热炉，先对流换热，然后辐射换热，使待预热的助燃空气和待预热的燃气的温度达到150-400℃，然后进入烧结点火炉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待预热的燃气和预热炉用燃料燃气为同一种燃气，其热值为700-900kcal/m³，所述燃气为高炉煤气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待预热的助燃空气和待预热的燃气进入助燃空气预热炉和燃气预热炉，在辐射换热区和对流换热区的流速分别控制为8-12m/s和18-22m/s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预热炉的供热能力为8×10⁹-16×10⁹J/h；所述预热炉的燃烧室的温度为800-950℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，辐射换热区和对流换热区的换热面积比例为1:1.2-1.6。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述待预热的助燃空气经过辐射换热和对流换热，温度达150-400℃；所述待预热的燃气经过辐射换热和对流换热，温度达150-350℃。

7.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述辐射换热为顺流式换热，所述对流换热为错流式换热；所述预热炉用燃料燃气燃烧后的烟气进入助燃空气预热炉和燃气预热炉的方式为环流。

8.一种并联预热烧结点火炉用燃气和助燃空气的系统，其特征在于，包括并联布置的助燃空气预热炉和燃气预热炉，所述助燃空气预热炉和燃气预热炉上均设置有复合式换热器，所述复合式换热器包括辐射换热器和多管对流换热器，所述辐射换热器位于多管对流换热器下方；

所述助燃空气预热炉和燃气预热炉的水平横截面呈圆形，炉壁上均对称设置有2个烧嘴，烧嘴入口在同一水平面上。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述2个烧嘴的入口中心线距离为800mm-1000mm。

Images