CN104154763B - 一种熔炼炉高温烟气余热回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种熔炼炉高温烟气余热回收方法，其特征在于，炉子启动或低温燃烧时常规换热式燃烧方式；炉温高于950℃以上时运行蓄热式燃烧方式。该方法采用一种熔炼炉高温烟气余热回收系统实现。包括熔炼炉、蓄热式烧嘴系统、排烟引风机、烟气循环风机、对流辐射换热器；本发明按照余热梯级利用的理论，根据炉子加热负荷的不同，适时以蓄热和换热两种形式回收利用烟气余热资源，充分利用两种形式的优点，根据不同炉内烟气温度实现自动切换余热回收方法，利用炉内扼流火墙进行烟气的自身预热回炉，最大限度地回收了高温烟气余热，提高了余热回收效率，有效节能，并保证系统的安全稳定运行。

Description

一种熔炼炉高温烟气余热回收方法
技术领域
本发明涉及工业炉窑及烟气余热资源回收利用领域，具体涉及一种熔炼炉高温烟气余热回收方法。
背景技术
传统熔炼炉存在容量小、能耗高、烧损大、操作环境差和局部过热过烧严重等问题，从而导致熔炼工艺过程不便于成分控制，生产效率低，产品收率低。
传统熔炼炉无烟尘沉降结构，烟尘与熔渣随烟气排放，环保不达标；或者，烟尘与熔渣随烟气外排堵塞蓄热体，进而使蓄热体烧损或熔融，造成事故停炉。
传统熔炼炉的烟气余热回收方法主要采用以下两种：其一：采用金属换热器利用高温烟气将空气预热，此余热回收方式效率低，不能对高温烟气的余热进行充分回收,炉子热效率一般在50％以下。其二：是通过陶瓷蓄热体，利用1100℃以上的高温烟气余热将空气和煤气预热至900℃以上，实现烟气余热的高效回收；但由于此蓄热式燃烧工艺的供热方式和排烟方式与传统加热炉不同,不适用于炉子启动初期和低温运行工况，生产过程中又经常出现炉压波动，吸冷风或炉门冒火严重，甚至烧坏炉门及炉体钢结构，事故频发经常影响生产，同时仍存在氧化烧损大的问题。
如何解决熔炼炉环保及烟气余热经济、合理、高效的回收利用的问题，同时降低熔炼过程中的氧化烧损，对冶炼行业的节能减排，增产增效有着极为重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种熔炼炉高温烟气余热回收方法，可实现高温烟气回炉利用，在最大限度回收高温废气余热的同时，直接实现减排效果，有效减少氧化烧损。炉内沉降室预先降尘有效缓解烟道终端除尘器的压力，提高除尘设备寿命，降低能耗。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种熔炼炉高温烟气余热回收方法，炉子启动或低温燃烧时运行常规换热式燃烧方式；
当熔炼炉启动或低温燃烧时，采用常规换热式燃烧方式，此时蓄热式烧嘴不进行蓄热，所有高温烟气经过炉尾扼流火墙扼流，在沉降室进行烟尘和熔渣沉降，而后经排烟道进入对流辐射换热器与空气进行热交换，预热后的空气作为助燃空气鼓入燃烧系统参与燃烧反应；经换热降温后的部分烟气在烟气循环风机增压作用下通过回烟通道回流到炉内扼流火墙升温，经过炉内扼流火墙喷口喷入炉内熔池表面，在熔池上表面形成保护气幕，降低熔池表面氧含量，阻止熔炼过程中的氧化并降低NOx产生。由于部分烟气回流到炉内，直接实现废气减排效应。
炉温高于950℃以上时运行蓄热式燃烧方式；
当熔炼炉内烟气温度高于950℃时，启动蓄热式燃烧系统，82％～85％的高温烟气经过蓄热体与空气热交换，经蓄热体热交换后的这部分烟气降温后经排烟引风机直接排入烟囱。另一部分约15％～18％的高温烟气经炉尾扼流火墙扼流，在沉降室进行烟尘和熔渣沉降后进入排烟道，这部分烟气通过对流辐射换热器热交换降温。在烟气循环风机增压作用下通过回烟通道回流到炉内扼流火墙升温，经过炉内扼流火墙喷口喷入熔池表面，在熔池上表面形成一层保护气幕，使熔池表面温度可控，减少氧化烧损并降低NOx产生。通过部分烟气回炉减排废气。
一种熔炼炉高温烟气余热回收方法，采用熔炼炉高温烟气余热回收系统实现，该系统包括熔炼炉、蓄热式烧嘴系统、排烟引风机、烟气循环风机、对流辐射换热器；其中熔炼炉炉尾设置扼流火墙，扼流火墙后设置沉降室，熔炼炉两侧分别设置蓄热式烧嘴系统，沉降室排烟道经过对流辐射换热器与烟囱相连通，在对流辐射换热器与烟囱相连的烟道上设置一条回烟通道，回烟通道经由炉子砌体与扼流火墙相连，在回烟通道上设置烟气循环风机，蓄热式烧嘴系统排烟道经过排烟引风机与烟囱相连通。
所述的蓄热式烧嘴系统包括蓄热式烧嘴、蓄热体及与蓄热式烧嘴相连的三通换向阀。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明应用熔炼炉内的扼流火墙及沉降室结构，实现烟尘、熔渣的炉内预先沉降以缓解烟道终端除尘器的压力，提高除尘设备寿命，降低电耗。净化后的烟气经烟气循环风机作用回流到炉内扼流火墙，通过扼流火墙自身的加热回炉，形成高温贫氧的气体包覆层，有效减少烧损，阻止熔炼过程的氧化并降低NOx产生。同时“高温烟气回炉利用”直接实现减排效果，优化生产环境。
本发明按照余热梯级利用的理论，根据炉子加热负荷的不同，适时以蓄热和换热两种形式回收利用烟气余热资源，充分利用两种形式的优点，根据不同炉内烟气温度实现自动切换余热回收方法，利用炉内扼流火墙进行烟气的自身预热回炉，最大限度地回收了高温烟气余热，提高了余热回收效率，有效节能，并保证系统的安全稳定运行。
本发明提供了一种高温烟气回炉的余热回收利用的方法，及一种新型、节能、减排、环保、低烧损的熔炼设备。最大限度地提高了余热回收的效率。
附图说明
图1为本发明一种熔炼炉高温烟气余热回收系统的示意图。
图中：1-熔炼炉  2-蓄热式烧嘴  3-三通换向阀A  4-扼流火墙  5-沉降室
6-排烟引风机  7-烟气循环风机  8-烟囱  9-助燃风机  10-三通换向阀B  11-人孔
12-对流辐射换热器  13-蓄热体
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1所示，熔炼炉高温烟气余热回收系统，包括熔炼炉1、蓄热式烧嘴系统、排烟引风机6、烟气循环风机7、对流辐射换热器12；其中熔炼炉1炉尾设置扼流火墙4，扼流火墙后设置沉降室5，沉降室5的排烟道经过对流辐射换热器12与烟囱8相连通，熔炼炉1两侧分别设置蓄热式烧嘴系统，蓄热式烧嘴系统包括蓄热式烧嘴2、蓄热体13及与蓄热式烧嘴相连的三通换向阀。在对流辐射换热器12与烟囱8相连的烟道上设置一条回烟通道，回烟通道经由炉子砌体与扼流火墙4相连，在回烟通道上设置烟气循环风机7，蓄热式烧嘴系统排烟道经过排烟引风机6与烟囱8相连通。
另外，蓄热式烧嘴系统还与燃气管道相连，空气管道经助燃风机和对流辐射换热器与蓄热式烧嘴系统相连。
当炉内烟气温度低于950℃时，排烟引风机6关闭，蓄热式烧嘴2为常规燃烧，全部烟气经由烟囱8的负压引流作用，经过炉尾扼流火墙4扼流和沉降室进行烟尘和熔渣沉降，而后经过对流辐射换热器12将空气预热至450℃以上，预热后的空气作为助燃气体鼓入燃烧系统参与燃烧反应，烟气经换热后降至约400℃，部分烟气通过回烟通道在烟气循环风机增压作用下回流到炉内扼流火墙4升温，经过炉内扼流火墙喷口喷入炉内熔池表面，在熔池上表面形成保护气幕，降低熔池表面氧含量，阻止熔炼过程中的氧化烧损并降低NOx产生。部分烟气回炉而使废气得以减排。
当炉内烟气温度高于950℃时，排烟引风机6开启，82％～85％的高温烟气经过蓄热体13将空气预热至900℃以上，进入蓄热式烧嘴2参与燃气燃烧，降温至200℃以下的烟气经排烟引风机6直接排入烟囱，另一部分15％～18％的高温烟气从炉膛经由扼流火墙4扼流后，烟气中的粉尘在沉降室5内沉降，受到烟囱8的负压引流，这部分烟气通过对流辐射换热器热交换降温至400℃以下，经过烟气循环风机7增压，通过回烟通道回流到炉内扼流火墙升温，由扼流火墙喷口4喷射在熔池上表面，形成保护气层，降低熔池表面局部氧含量，减少熔炼过程中氧化烧损并降低NOx产生。通过高温烟气回炉，极限回收余热，实现高温废气减排。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (3)

1.一种熔炼炉高温烟气余热回收方法，其特征在于，炉子启动或低温燃烧时运行常规换热式燃烧方式；炉温高于950℃以上时运行蓄热式燃烧方式；
(一)炉子启动或低温燃烧时运行常规换热式燃烧方式；此时蓄热式烧嘴不进行蓄热，所有高温烟气经过炉尾扼流火墙扼流，在沉降室进行烟尘和熔渣沉降，而后经排烟道进入对流辐射换热器与空气进行热交换，经换热降温后的部分烟气在烟气循环风机增压作用下通过回烟通道回流到炉内扼流火墙升温，经过炉内扼流火墙喷口喷入炉内熔池表面，在熔池上表面形成保护气幕，降低熔池表面氧含量，阻止熔炼过程中的氧化并降低NOx产生；通过部分烟气回炉减排废气；
(二)炉温高于950℃以上时运行蓄热式燃烧方式；此时启动蓄热式燃烧系统，82％～85％的高温烟气经过蓄热体与空气热交换，经蓄热体热交换后的这部分烟气降温后经排烟引风机直接排入烟囱；另一部分15％～18％的高温烟气经炉尾扼流墙扼流，在沉降室进行烟尘和熔渣沉降后进入排烟道，这部分烟气通过对流辐射换热器热交换降温，在烟气循环风机增压作用下通过回烟通道回流到炉内扼流火墙升温，经过炉内扼流火墙喷口喷入熔池表面，在熔池上表面形成一层保护气幕，使熔池表面温度可控，减少氧化烧损并降低NOx产生；通过部分烟气回炉减排废气。
2.实现根据权利要求1所述方法的熔炼炉高温烟气余热回收系统，其特征在于，该系统包括熔炼炉、蓄热式烧嘴系统、排烟引风机、烟气循环风机、对流辐射换热器；其中熔炼炉炉尾设置扼流火墙，扼流火墙后设置沉降室，熔炼炉两侧分别设置蓄热式烧嘴系统，沉降室排烟道经过对流辐射换热器与烟囱相连通，在对流辐射换热器与烟囱相连的烟道上设置一条回烟通道，回烟通道经由炉子砌体与扼流火墙相连，在回烟通道上设置烟气循环风机，蓄热式烧嘴系统排烟道经过排烟引风机与烟囱相连通。
3.根据权利要求2所述的一种熔炼炉高温烟气余热回收系统，其特征在于，所述的蓄热式烧嘴系统包括蓄热式烧嘴、蓄热体及与蓄热式烧嘴相连的三通换向阀。
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