CN105002322A - 高炉热风炉换炉的压力补充装置和压力补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高炉热风炉换炉的压力补充装置和压力补偿方法，该压力补充装置包括一个储压罐，增设在热风炉外部，并通过压缩空气充压阀与压缩空气源连通、通过送压总阀与各热风炉连通，所述储压罐大小设计成满足炉内风压要求。该压力补偿方法包括当一个先行炉拱顶温度降低到需要换炉时，通过原有的热均压管道将先行炉内剩余的炉内热风压力的气体转移至后行炉内；在后行热风炉中接受到先行炉中的气体，后行热风炉内的压力升高至热风压力的1/2，余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充。本发明可减少热风炉换炉对炉内风压波动的影响；提高热风炉的热效率，以减少充压等待的时间所散失的热量，并减少充压等待时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种高炉热风炉，具体说涉及一种高炉热风炉换炉的压力补充装置和压力补偿方法。
背景技术
目前所用热风炉为4座内燃式热风炉，其设计拱顶温度为1350℃，送风温度为1200℃，送风形式采用二烧二送交叉并联式。当送风到规定时间后拱顶温度下降需要换炉，以保证输送进高炉的风温衡定。目前的换炉过程中虽然有热均压的步骤，但是由于热均压后后行炉的压力为原来风压的一半，风机放输送的冷风对后行热风炉需要继续充压，导致了进入炉内的风量减少。这使得炉内的风压急剧下降，后行炉压力达到与炉内风压相等时，炉内风量恢复，风压又急剧回升，这种情况每隔一次换炉就发生一次。炉况难行风压不稳定时换炉对炉内的影响巨大，严重的引起炉况失常。二个冷风充压过程由于充压阀两边压差较大，故需要较长的充压时间使两边压力平衡，等待时间越长，散失的热量就越多，影响送风温度，增加烧炉的时间。
申请号为200510014060.X的中国发明专利申请揭示一种炼铁高炉配用热风炉的无波动换炉方法，热风炉从燃烧状态换成送风状态时采用冷风通过均压阀向已完成燃烧状态的热风炉冲压，然后再通过冷风将热风炉内热风送入高炉，热风炉进入送风状态。
申请号为200520109452.X的中国实用新型专利申请揭示一种高炉热风炉恒压换炉装置，可在热风炉换炉过程中保持高炉热风压力平衡。
在现有热风炉换炉充压的技术中，最接近的现有技术是在申请号为CN201020627426.7中国专利申请中涉及目前换炉过程中影响炉内风压变化的情况。
总之，上述的现有技术均未解决如何对高炉热风炉换炉的压力进行有效补充的问题。
发明内容
本发明提供一种高炉热风炉换炉的压力补充装置和压力补偿方法，可减少热风炉换炉对炉内风压波动的影响；提高热风炉的热效率，以减少充压等待的时间所散失的热量，并减少充压等待时间。
根据本发明一方面提供一种高炉热风炉换炉的压力补充装置，包括：一个储压罐，增设在热风炉外部，并通过压缩空气充压阀与压缩空气源连通、通过送压总阀与各热风炉连通，所述储压罐大小设计成满足炉内风压要求。
储压罐的大小根据以下公式确定：其中：
V炉为单座热风炉的内容积，P空为压缩空气压力,P炉为高炉内的风压,V包为储压罐的设计容积。
在送压总阀与热风炉之间的管道上设有热风炉压缩空气充气阀。
在热风炉与高炉之间的管道上设有热风阀。
热风炉压缩空气充压阀通过管道连通热均压阀、冷风阀、与冷风阀并联的冷风充压阀，大气通过热均压放散阀与热均压阀连通。
风机在其通往高炉的管道上设有混风阀，并与冷风阀和冷风充压阀连通。
在热均压阀和冷风阀之间安置有压力计。
储液罐在其顶部设有压力计和压力放散阀，在其底部设有底排污阀。
根据本发明另一方面提供一种高炉热风炉换炉的压力补偿方法，包括：
当一个先行炉拱顶温度降低到需要换炉时，通过原有的热均压管道将先行炉内剩余的炉内热风压力的气体转移至后行炉内；
在后行热风炉中接受到先行炉中的气体，后行热风炉内的压力升高至热风压力的1/2，余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充。
余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充是将压缩空气充入储压罐使储压罐内的压力等于此时压缩空气压力，通过充压阀将压缩空气送入后行炉，以使后行炉内的压力迅速提高到接近炉内热风压力的水平。
通过本发明可以实现如下有益效果：1、炉内风压的稳定性提高：原方法炉内风压因换炉需要进行冷风充压使得炉内热风压力有一个快速下降后快速回升的过程，使用本技术后炉内热风压力稳定性提高，换炉时剧烈风压波动消除，有效维护了炉内压力的一致性；2、能介优势：压缩空气来源并不需要增加特殊的生产流程，因对储压罐充压没有长的持续性要求，故现有能源部提供的压缩空气完全可以用来进行充压；3、时间优势：采用本技术后原本换炉时的充压过程变得简单，流程得到了简化，充压等待时间大大缩短，后行炉外部散失消耗的热量减少，先行炉的烧炉时间得到增加，能源的利用率有所提高。
附图说明
图1是本发明一个实施例的高炉热风炉换炉的压力补充装置的总体布置图。
图中附图标记说明如下：热均压放散阀1、冷风阀2、冷风充压阀3、热均压阀4、热风阀5、混风阀6、储压罐压缩空气充压阀7、储压罐送压总阀8、热风炉压缩空气充压阀9、储压罐压力放散阀10、压力计11、储压罐底排污阀12
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。
图1是本发明一个实施例的高炉热风炉换炉的压力补充装置的总体布置图。如图所示，该实施例的高炉热风炉换炉的压力补充装置，包括：一个储压罐，增设在热风炉外部，并通过压缩空气充压阀7与压缩空气源（未标示）连通、通过送压总阀8与各热风炉（图1中示出4个）连通，储压罐大小设计成满足热风炉炉内风压要求。
储压罐的大小根据以下公式确定：其中：
V炉为单座热风炉的内容积，P空为压缩空气压力,P炉为高炉内的风压,V包为储压罐的设计容积。
在送压总阀8与热风炉之间的管道20上设有热风炉压缩空气充气阀9。
在热风炉与高炉之间的热均压管道21上设有热风阀5。
热风炉压缩空气充压阀9通过管道22连通有热均压阀4、冷风阀2、与冷风阀2并联的冷风充压阀3，热均压阀4与热均压放散阀1连通以放散至大气中。
风机在其通往高炉的管道23上设有混风阀6，并与冷风阀2和冷风充压阀3连通。
在热均压阀和冷风阀之间安置有压力计。
储液罐在其顶部设有压力计11和压力放散阀12，在其底部设有底排污阀12。另外，在各热均压阀4和冷风阀之间的管道布置有压力计11。
采用上述高炉热风炉换炉的压力补充装置进行压力补偿方法，包括：
当一个先行热风炉拱顶温度降低到需要换炉时，由热风阀5通过原有的热均压管道21将先行炉内剩余的炉内热风压力的气体转移至后行炉内；
在后行热风炉中接受到先行炉中的气体，后行热风炉内的压力升高至热风压力的1/2，余下1/2压力通过送压总阀8和压缩空气充压阀9由储压罐内高压压缩空气补充。
储压罐内的压缩空气为能源常备介质。
余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充是将压缩空气充入储压罐使储压罐内的压力等于此时压缩空气压力，通过压缩空气充压阀9将压缩空气送入后行炉，以使后行炉内的压力迅速提高到接近炉内热风压力的水平。
以下对上述实施例的细节进行进一步说明，以便更清楚理解本发明的特点和优点。
本发明是针对现有技术所存在的不足，解决如下问题：减少热风炉换炉对炉内风压波动的影响；以及提高热风炉的热效率，主要是减少充压等待的时间所散失的热量，减少充压等待时间。
在本发明方案中的改进技术特征说明如下：
1、本发明在热风炉外部增加一个储压罐，储压罐的压力范围的确定，储压罐大小的确定：以炉内风压330～360kPa为例进行计算：
由亨利定律得知：P空·V包=P炉·(V炉+V包) (1)
由公式（1）推出：
其中：
V炉为单座热风炉的内容积，通过单座热风炉的加热面积52333m2与单位炉容加热面积83.2m2/m3之比可得单座热风炉的内容积为629m3
P空为压缩空气压力550～700kPa
P炉为高炉内的风压以2BF为例P炉取值330～360kPa
将上述参数代入公式（2）中可求出V包的大小为298m3
通过上述计算得到储压罐大小设计容积为298m3。
2、储压罐的充压方法：当一个先行炉拱顶温度降低到需要换炉时先由原有的热均压管道将先行炉内剩余的炉内热风压力的气体通过热均压管道21转移至后行炉内，后行热风炉中受到先行炉中的气体，后行热风炉内的压力升高至热风压力的1/2，余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气来补充：压缩空气为能源常备介质，将压缩空气充入储压罐使储压罐内的压力等于此时压缩空气压力，通过充压阀将压缩空气送入后行炉，使后行炉内的压力迅速提高到接近炉内热风压力的水平上。
以下具体说明上述实施例的一个具体应用实例。
使用本发明时的热风炉换炉过程：常态下压缩空气通过储压罐压缩空气充压阀7充入储压罐内，使得储压罐内的压缩空气压力达到550～700kPa，储压罐充压完毕后进入等待状态，关闭储压罐充压阀7，当一个后行炉的热风炉拱顶温度下降，送风温度达不到相应送风要求时，后行炉准备换炉过程，此时热均压放散阀1保持关闭状态，先行炉和后行炉的冷风阀2和热风阀5保持关闭，此时先行炉内的压力等于高炉内的热风压力，通过打开热均压阀4将先行炉内的压力通过热均压方式传送给后行炉，后行炉内压力提升至高炉内热风压力的一半，再打开热风炉压缩空气充压阀9和储压罐送压总阀8将储压罐内的压缩空气传输进后行炉内，完成充压过程后打开后行炉的冷风阀（2）和热风阀（5）换炉过程就结束了。储压罐内压力降低后再通过打开压缩空气充压阀7进行下一次充压。通过本发明实现的换炉过程能有效提高高炉内的热风压力稳定性，并发挥能介优势，缩短换炉所需时间，减少热风炉热量的散失提高能源的利用率。
综上所述，本发明与现有技术相比较可以实现如下有益效果：1、炉内风压的稳定性提高：原方法炉内风压因换炉需要进行冷风充压使得炉内热风压力有一个快速下降后快速回升的过程，本发明使炉内热风压力稳定性提高，换炉时剧烈风压波动消除，有效维护了炉内压力的一致性；2、能介优势：压缩空气来源并不需要增加特殊的生产流程，因对储压罐充压没有长的持续性要求，故现有能源部提供的压缩空气完全可以用来进行充压；3、时间优势：使换炉时的充压过程变得简单，流程得到了简化，充压等待时间大大缩短，后行炉外部散失消耗的热量减少，先行炉的烧炉时间得到增加，能源的利用率有所提高。
应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，包括：一个储压罐，增设在热风炉外部，并通过压缩空气充压阀与压缩空气源连通、通过送压总阀与各热风炉连通，所述储压罐大小设计成满足炉内风压要求。
2.根据权利要求1所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，储压罐的大小根据以下公式确定：其中：V炉为单座热风炉的内容积，P空为压缩空气压力,P炉为高炉内的风压,V包为储压罐的设计容积。
3.根据权利要求1所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，在送压总阀与热风炉之间的管道上设有热风炉压缩空气充气阀。
4.根据权利要求1所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，在热风炉与高炉之间的管道上设有热风阀。
5.根据权利要求1所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，热风炉压缩空气充压阀通过管道连通热均压阀、冷风阀、与冷风阀并联的冷风充压阀，大气通过热均压放散阀与热均压阀连通。
6.根据权利要求5所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，风机在其通往高炉的管道上设有混风阀，并与冷风阀和冷风充压阀连通。
7.根据权利要求5所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，在热均压阀和冷风阀之间安置有压力计。
8.根据权利要求1所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置，其特征在于，储液罐在其顶部设有压力计和压力放散阀，在其底部设有底排污阀。
9.一种高炉热风炉换炉的压力补偿方法，其特征在于，采用根据权利要求1至8之任一项所述的高炉热风炉换炉的压力补充装置实施，所述压力补偿方法包括：
当一个先行炉拱顶温度降低到需要换炉时，通过原有的热均压管道将先行炉内剩余的炉内热风压力的气体转移至后行炉内；
在后行热风炉中接受到先行炉中的气体，后行热风炉内的压力升高至热风压力的1/2，余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充。
10.根据权利要求9所述的高炉热风炉换炉的压力补偿方法，其特征在于，余下1/2压力通过储压罐内高压压缩空气补充是将压缩空气充入储压罐使储压罐内的压力等于此时压缩空气压力，通过充压阀将压缩空气送入后行炉，以使后行炉内的压力迅速提高到接近炉内热风压力的水平。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111020092A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-17 | 中冶华天工程技术有限公司 | 一种高炉热风炉用均压能源回收系统及其使用方法 |
| CN113564294A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-29 | 郑州豫兴热风炉科技有限公司 | 一种热风炉无波动换炉高效转换装置及控制方法 |
| CN115094178A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-23 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 热风炉充压机构、协同换炉系统以及稳压换炉方法 |
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