CN103966379A - 一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置 - Google Patents

Abstract

一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置，属于冶金行业热风炉技术领域。包括高炉、热风炉、废风阀、冷风均压阀、废风缓冲罐、安全阀、压力计、废风连通管、废风连通管控制阀、冷风均压慢充阀、慢均压连通管、冷风管道、废风总管控制阀、废风总管、热风炉烟囱、热风管道；通过冷风管道(12)将高炉鼓风机和热风炉(2)相连；通过热风管道(16)将热风炉(2)和高炉(1)连接；冷风均压阀(4)设置在每座热风炉的均压管道上，废风阀(3)设置在每座热风炉的废风管道上；在热风炉附近设置一个废风缓冲罐(5)，设置一根废风连通管(8)，将废风总管(14)和废风缓冲罐(5)相连。优点在于，可以减轻热风炉均压操作带给高炉炉况波动；由于其缓冲作用，还降低了对高炉鼓风机充风能力的要求。

Description

一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置

技术领域

本发明属于冶金行业热风炉技术领域，特别是提供了一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置；适用于炼铁工艺中高炉炼铁和熔融还原炼铁用到的热风炉。

背景技术

高炉热风炉是一种周期性工作的蓄热式换热器。每座高炉一般配置2～4座热风炉(大部分高炉配置3座热风炉)，每座热风炉在一个工作周期中经历“燃烧期”(蓄热)、“闷炉”、“送风期”(放热)、“闷炉”四个工作状态的依次转换，每座热风炉按照这样的周期循环往复，几座热风炉按照一定的规律轮流切换状态，保证连续稳定地向高炉输送高风温，从而确保高炉安全的连续稳定生产。

热风炉在“燃烧”和“送风”状态之间进行切换时，热风炉内介质的压力会经历从“常压”到“高压”的转换。伴随的是需要相应的阀门动作。而要相应的阀门动作，就需要对热风炉进行“均压”或“放废风”的两种操作。热风炉“均压”操作，是热风炉燃烧完毕后进入闷炉状态，而后转换为送风状态而要进行的操作，均压操作时，打开冷风均压阀，热风炉炉内的压力随着时间的延长逐渐升高，当其与热风压力接近时，就可以关闭冷风均压阀，顺利打开热风阀，热风炉随之就进入了送风状态，稳定地向高炉送风。

当送风的热风炉经过一定的送风时间后，其拱顶温度会随着时间的延长而逐步降低，到一定程度后，如果不及时切换，热风温度就不能满足高炉设定的要求，此时就需要将此送风的热风炉转换到燃烧状态，将其拱顶温度燃烧到设定的要求，为下一次送风做好准备。在从送风状态转换到燃烧状态时，热风炉需要从高压状态转换成常压状态。为此就需要对热风炉进行放废风的操作(卸压操作)。此时打开废风阀，将封闭于热风炉内的带有压力和热量的气体以废风的形式直接放散到大气或者热风炉烟囱内排放到大气。

这种废风是由高炉鼓风机消耗一定能量(电能或者烧煤)而产生的，既具有一定的温度，更重要的是其还具有很高的压力，由于热风炉空腔体积很大，换炉次数较多，故排放的废风总量是相当可观的。为了尽可能多的回收这部分能量，节约能源，人们提出了热风炉废风回收利用的设想并付诸实施。

一些钢铁厂对此设想进行了尝试。即在采用4座热风炉操作时，在热风炉换炉时，将需要由送风状态转化为燃烧状态的热风炉的废风，通过配置的连通管道和阀门，依靠其压差，将其输送到将由燃烧状态转化为送风状态的热风炉。但是通过一段时间的操作以后，该系统基本就停止了运行，没有发挥出其应有的作用。概括起来，其主要的原因是：1)热风炉的操作必须服从高炉的操作，而高炉的操作追求的是平稳，保持高炉的炉况稳定是最大的节能降耗措施。当采用目前常规的废风回收系统时，热风炉换炉时就意味着高炉送风状态由2座变为一座，此时会造成高炉的风压、风量关系的一定变化以及风温的瞬间波动，由于有这种现象存在，高炉操作者就不愿长期的将这个操作模式维持下去；2)目前世界上大部分的高炉配置的都是3座热风炉，而不是4座热风炉，这就给操作上带来了更大的困难，按照目前现有的废风回收工艺的配置，无法进行废风回收的操作，还不说这种操作给高炉的炉况稳定带来的负面影响。

目前常规的废风回收系统的流程图见图1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置，解决了目前废风回收系统过于简单，因而事实上目前热风炉的废风都直接排放到大气之中，未能对其压力能进行回收利用。不仅如此，目前见诸报道的废风回收系统都是建立在热风炉系统必须配置四座热风炉基础之上，而目前国内及世界上一座高炉配置四座热风炉的只是少数，大部分配置的是三座热风炉。而本发明不受热风炉座数的限制，这就大大的提高了本发明的实际应用范围。且在应用本发明后，可以减轻热风炉均压操作带给高炉炉况波动；由于其缓冲作用，还降低了对高炉鼓风机充风能力的要求。

本发明包括：高炉1、热风炉2、废风阀3、冷风均压阀4、废风缓冲罐5、安全阀6、压力计7、废风连通管8、废风连通管控制阀9、冷风均压慢充阀10、慢均压连通管11、冷风管道12、废风总管控制阀13、废风总管14、热风炉烟囱15、热风管道16。

通过一根冷风管道12，将高炉鼓风机和热风炉2相连；通过热风管道16将热风炉2和高炉1连接。这样来自高炉鼓风机的冷风，经过热风炉加热后，就鼓入了高炉。

冷风均压阀4设置在每座热风炉的均压管道上，用于对每一座热风炉的均压控制。

废风阀3设置在每座热风炉的废风管道上，用于对每一座热风炉的放废风进行控制。

通过一根废风总管14将几座热风炉的废风管道汇合在一起，此废风总管一端与热风炉烟囱15相连，在此废风总管上设置废风总管控制阀13。在现有热风炉或者新建的热风炉附近设置一个废风缓冲罐5，设置一根废风连通管8，将废风总管14和废风缓冲罐5相连，并且在废风连通管(8)上设置废风连通管控制阀9。在废风缓冲罐5上设置压力计7和安全阀6。在冷风总管12和废风缓冲罐5之间设置一根慢均压连通管11，并且在慢均压连通管(11)上设置冷风均压慢充阀10，可以对废风缓冲罐5进行缓慢的均压。

在每一座热风炉上配置一个废风阀及废风管道，一组热风炉的每座热风炉(2～3)的废风管道汇合成一根废风总管，在这个废风排放总管上设置一个控制阀，用于废风是排放还是回收的切换操作。

在系统中设置一个废风缓冲罐，该废风缓冲罐要求具有与热风炉一样的承压能力，其介质工作温度等同于热风炉烟气最大工作温度。废风缓冲罐可以是立式的，也可以是卧式的，还可以利用旧有设备。设置一根废风连通管，将废风缓冲罐与废风总管相连，并且在此连通管道上设置控制阀门，能够将热风炉需要排放的废风储存到废风缓冲罐中或者将其中已经储存的废风充入需要均压的热风炉之中。在冷风总管和废风缓冲罐之间设置一根慢均压连通管，并且在此连通管上设置控制阀门，可以对废风缓冲罐进行缓慢的均压，从而可以强化避峰操作的效果。

当热风炉进行从送风到燃烧的转换时，就进行放废风操作。打开相应热风炉上的废风阀，此时废风总管控制阀处于关闭状态，打开废风连通管控制阀，这样热风炉内的废风就从热风炉流向废风缓冲罐，直至两者压力基本达到平衡，此时关闭废风连通管控制阀，同时打开废风总管控制阀，这样热风炉内残余的废风就直接排放到热风炉烟囱内，直至热风炉内压力达到要求，关闭废风阀和废风总管控制阀，热风炉的放废风操作就告完成。热风炉就可以进行热风炉的燃烧操作；打开冷风均压慢充阀，继续给废风缓冲罐进行缓慢的均压，直至与冷风压力基本达到平衡，关闭冷风均压慢充阀，这样废风缓冲罐就做好了向需要燃烧好的热风炉进行均压的准备。

当要进行热风炉的均压工作时，先打开废风连通管控制阀，然后再打开废风阀，当废风缓冲罐与相应需要均压的热风炉压力基本达到平衡时，关闭废风阀。打开热风炉冷风均压阀，继续进行热风炉的均压，直至热风炉均压完毕；打开热风炉冷风均压阀的同时，打开废风总管上的控制阀，将废风缓冲罐内残存的废风接着直接排入烟囱，当其压力基本为零时，关闭废风连通管控制阀，废风缓冲罐就做好了下一次储存热风炉废风的准备工作。

当不想进行热风炉废风回收操作时，只要始终保持废风连通管控制阀处于关闭状态，就恢复到常规热风炉的均压和放废风操作。

由于在系统中设置了一个废风缓冲罐，这样进行热风炉废风回收操作时，热风炉的均压和放废风就不一定需要通过刚性连接关系而进行嘴对嘴的同步操作，这样热风炉换炉操作，可以将均压和放废风分开进行，可以先进行热风炉的均压并投入给高炉送风，而后再将送风末期的热风炉进行放废风操作，然后切换到燃烧状态。这样操作，能够最大限度地减小高炉的风量和风压关系的波动，最大程度地保持高炉的炉况稳定，保持高炉的炉况稳定就是最大的节能降耗手段之一。不仅如此，由于设置了废风缓冲罐，不仅可以在四座热风炉系统上进行废风回收操作，还可以在三座热风炉以及二座热风炉系统中很容易实现同样的操作，这样就可以将废风回收操作工艺应用到所有的热风炉系统上，而不仅仅是配置四座热风炉的系统上；

稳定可靠的废风回收操作，可以部分回收热风炉放散的废风，从而达到节能降耗的作用。

由于配置了废风缓冲罐，热风炉系统可以可靠稳定地进行废风回收的操作，而这种废风回收操作，不仅仅能够节能降耗，而且可以达到如下效果：

1)在不进行废风回收操作时，热风炉均压时，是通过热风炉冷风管道分出的均压管道进行的。当打开冷风均压阀门时，如果要维持高炉风量风压关系基本恒定，高炉鼓风机的风量就需要瞬时加大(增加了充风量)。而且充风量不是恒定的，随充风时间的变化而变化。在均压初期，热风炉炉内压力很低，此时充风量最大，随着时间的延长，充风量会逐渐减少。为了保持炉况稳定，有些高炉是通过定风压操作来实现此功能的。但是目前部分高炉没有实现热风炉换炉时的定风压操作，一些高炉就采用压缩空气对高炉进行均压操作；还有些高炉通过延长均压时间来实现(也就是减小冷风均压阀的开度，同时也就缩短了热风炉燃烧时间)，在热风炉燃烧能力很富裕的热风炉系统上可以采用这样的操作，而在一些热风炉燃烧器能力基本饱和的情况下，就不能采取这样的操作了。而在进行废风回收操作后，热风炉均压初始阶段使用的是热风炉的废风而不是高炉的冷风，这样就降低了对高炉鼓风机充风量要求，也就减少了对高炉风机出力的要求，起到了避峰操作的效果，降低了对高炉定风压操作系统的要求，也意味着热风炉换炉时高炉炉况稳定性的提高。对于大修改造需要扩容的高炉来说，当高炉鼓风机的能力已经达到极限或者基本接近极限时，这种避峰操作的效果更加有用。

2)热风炉均压时，当废风缓冲罐与热风炉压力基本持平后，再对废风缓冲罐缓慢通入冷风以便其压力基本与冷风压力持平。这种缓慢均压操作，不是在直接对热风炉进行均压时才进行，而是在此之前提前缓慢进行，进一步起到了减少瞬时充风量的效果。

3)当不进行废风回收操作时，废风缓冲罐可以单独用来提前进行缓慢均压，减少瞬时充风量，也能起到避峰操作的效果。

4)由于热风炉放废风的操作，不是直接将废风排入到烟囱，而是排放到废风缓冲罐，可以减小放废风操作时噪音的峰值，降低噪音。

附图说明

图1是目前常规的热风炉废风回收系统流程图。其中，高炉1、热风炉2、废风阀3、冷风均压阀4、废风总管控制阀5、废风总管6、烟囱7、热风管道16。

图2是本发明带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置系统流程图(四座热风炉时)。其中，高炉1、热风炉2、废风阀3、冷风均压阀4、废风缓冲罐5、安全阀6、压力计7、废风连通管8、废风连通管控制阀9、冷风均压慢充阀10、慢均压连通管11、冷风管道12、废风总管控制阀13、废风总管14、热风炉烟囱15。

图3是本发明带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置系统流程图(三座热风炉时)。

具体实施方式

本发明包括：高炉1、热风炉2、废风阀3、冷风均压阀4、废风缓冲罐5、安全阀6、压力计7、废风连通管8、废风连通管控制阀9、冷风均压慢充阀10、慢均压连通管11、冷风管道12、废风总管控制阀13、废风总管14、热风炉烟囱15、热风管道16。

图3是本发明的具体实现方式(以3座热风炉为例)。

3座热风炉的废风管道汇合到一根废风总管14，此废风总管与热风炉烟囱15相连，在此废风总管上设置废风总管控制阀13。在系统中设置一个废风缓冲罐5，其工作压力与冷风压力相等，工作温度为热风炉废风最高温度，为了操作上的连锁及其安全，需要在废风缓冲罐5上设置压力计7和安全阀6。设置一根废风连通管8，将废风总管14和废风缓冲罐5相连，并且在此管道上设置废风连通管控制阀9。在冷风总管12和废风缓冲罐5之间设置一根慢均压连通管11，并且在此管道上设置冷风均压慢充阀10，可以对废风缓冲罐5进行缓慢的均压，从而可以强化避峰操作的效果。

当热风炉2需要从燃烧状态转换到送风状态时，就需要对热风炉进行均压操作。操作时先打开废风连通管控制阀9，然后再打开废风阀3，当废风缓冲罐5与相应需要均压的热风炉压力基本达到平衡时，关闭废风阀3和废风连通管控制阀9，打开冷风均压阀4，继续进行热风炉的均压，直至热风炉压力基本与冷风压力基本平衡，关闭冷风均压阀4，热风炉2均压完毕；打开热风炉冷风均压阀4的同时，打开废风总管上的控制阀13，将废风缓冲罐5内残存的废风接着直接排入烟囱15，当其压力基本为零时，关闭废风连通管控制阀9，废风缓冲罐5就具备了下一次储存热风炉放出来的废风条件。

当热风炉2需要从送风状态转换到燃烧状态时，就要对热风炉进行放废风操作。打开相应热风炉上的废风阀3，此时废风总管控制阀13处于关闭状态，打开废风连通管控制阀9，这样热风炉内的废风就从热风炉2流向废风缓冲罐5，直至两者压力基本达到平衡时，关闭废风连通管控制阀9，同时打开废风总管控制阀13，这样热风炉内残余的废风就接着直接排放到热风炉烟囱15内，直至炉内压力达到要求后，关闭废风阀3和废风总管控制阀13，热风炉的放废风操作就告完成，热风炉就可以进行相应的燃烧操作；然后打开冷风均压慢充阀10，继续给废风缓冲罐5进行缓慢的均压，直至其压力与冷风压力基本达到平衡，关闭冷风均压慢充阀10，这样废风缓冲罐5就具备了下一次向燃烧好的热风炉进行均压的条件。

当不想进行热风炉废风回收时，只要冷风均压慢充阀10和废风连通管控制阀9处于关闭状态，就恢复到常规热风炉的均压和放废风操作。

本发明带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置有多种实施方案，附图只作解释说明用，并非对本发明的限制。任何未脱离本发明设计思路，对本发明作非实质性改动的，均仍属于本发明的范围。

Claims (2)

1.一种带废风缓冲罐的热风炉废风回收装置，其特征在于，包括高炉、热风炉、废风阀、冷风均压阀、废风缓冲罐、安全阀、压力计、废风连通管、废风连通管控制阀、冷风均压慢充阀、慢均压连通管、冷风管道、废风总管控制阀、废风总管、热风炉烟囱、热风管道；

通过冷风管道(12)将高炉鼓风机和热风炉(2)相连；通过热风管道(16)将热风炉(2)和高炉(1)连接；这样来自高炉鼓风机的冷风，经过热风炉加热后，就鼓入了高炉；

冷风均压阀(4)设置在每座热风炉的均压管道上，用于对每一座热风炉的均压控制；

废风阀(3)设置在每座热风炉的废风管道上，用于对每一座热风炉的放废风进行控制；

通过废风总管(14)将几座热风炉的废风管道汇合在一起，废风总管(14)一端与热风炉烟囱(15)相连，在废风总管(14)上设置废风总管控制阀(13)；在热风炉附近设置一个废风缓冲罐(5)，设置一根废风连通管(8)，将废风总管(14)和废风缓冲罐(5)相连，并且在废风连通管(8)上设置废风连通管控制阀(9)。在废风缓冲罐(5)上设置压力计(7)和安全阀(6)；在冷风总管(12)和废风缓冲罐(5)之间设置一根慢均压连通管(11)，并且在慢均压连通管(11)上设置冷风均压慢充阀(10)，对废风缓冲罐(5)进行缓慢的均压。

2.根据权利要求1所述的废风回收装置，其特征在于：所述的废风缓冲罐(5)为立式或卧式。