CN105087899B - 一种蓄热式加热炉及其烟气循环燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热式加热炉及其烟气循环燃烧方法，所述蓄热式加热炉在常规蓄热式加热炉的基础上，在各加热段之间，各安装两个蓄热式烟气辅助烧嘴。所述烟气辅助烧嘴入口方向与炉宽方向呈一定角度，偏向与之邻近的煤气或助燃空气烧嘴；辅助烧嘴蓄热室出口与烟气管道相连接。加热炉运行过程中，烟道中部分烟气被抽回，经所述烟气辅助烧嘴送入炉膛二次燃烧，其流向与助燃空气和煤气的流向相反。本发明通过烟气的循环利用，达到了提高能量利用率、降低氧化烧损率的目的。

Description

一种蓄热式加热炉及其烟气循环燃烧方法

技术领域

本发明属于蓄热式加热炉设备及蓄热式燃烧技术领域，涉及一种蓄热式轧钢加热炉及适用于这种加热炉的烟气循环燃烧方法。

背景技术

蓄热式燃烧方式作为一种高效节能的高温空气燃烧技术，已广泛应用于工业炉窑中，国内冶金行业新建加热炉大多采用这种燃烧方式。目前，国内蓄热式加热炉主要以燃用低热值的高炉煤气为主，采用空气煤气双预热形式，燃烧过程中的换向方式以投资较低，设备管路较简单的同侧集中换向为主，其热效率较常规加热炉高出约20％～30％。然而，由于这一燃烧技术还未完全成熟，在实际生产中，发现了一些问题，如：

(1)由于燃料高炉煤气的热值很低，通常为了达到预定的温度，会向炉膛内喷入大量的燃料和助燃空气。流量过大的燃料和助燃空气，一方面，易发生不完全燃烧的状况；另一方面，炉内氧化性气氛增强，使氧化烧损量增加，影响产品质量。

(2)采用同侧集中换向的燃烧方式，钢坯的温度均匀性不够好，且燃料损耗大，炉压不够稳定，易产生炉门处漏火的情况，影响设备使用寿命。

(3)蓄热式加热炉通常为分段控制温度，各加热段之间由于速度差较大，相互干涉程度较大，造成炉宽方向上温度分布不均匀，影响出炉钢坯的温度均匀性。

发明内容

针对目前蓄热式加热炉存在的氧化烧损量大、不完全燃烧程度大、出炉板坯温度不均匀以及炉压不稳定的问题，本发明提供了一种蓄热式加热炉及其烟气循环燃烧方法，以降低氧化烧损量并进一步提高蓄热式加热炉的热效率。

解决上述问题的技术方案如下：

一种蓄热式加热炉，包括预热段、第一加热段、第二加热段以及均热段；所有加热段为集中同侧换向，加热炉两侧壁对称成对设置空气烧嘴和煤气烧嘴；在各加热段之间布置烟气辅助烧嘴；空气烧嘴、煤气烧嘴和烟气辅助烧嘴均设置蓄热室，烟气辅助烧嘴蓄热室出口与烟气管道相连接。

优选的，所述的蓄热式加热炉中，烟气辅助烧嘴成对设置在加热炉两侧壁，与炉宽方向呈一定角度且反向布置，分别偏向其邻近的加热段。

适用于此蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法，助燃空气和高炉煤气预热后分别由空气烧嘴和煤气烧嘴进入炉膛混合并燃烧，燃烧产生的一次烟气气流引风机的作用下，经对侧的空气烧嘴和煤气烧嘴进入蓄热室内放热，降温后集中到排烟管道中；排烟管道中的部分烟气在引风机的作用下通过烟气辅助烧嘴送入炉膛进行二次燃烧；半个换向周期结束后，炉膛两侧的气流换向，空气和煤气混合气流和二次烟气的流动和燃烧方式与前半个周期内一致。

优选的，所述的蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法，相同半个换向周期中通烟气的烟气辅助烧嘴位于通助燃空气和高炉煤气的烧嘴的对侧。

优选的，所述的蓄热式加热炉运行过程中，烟气辅助烧嘴同煤气和助燃空气烧嘴分开控制，经由烟气辅助烧嘴进入炉膛的二次烟气气流方向与助燃空气和煤气的混合气流流向相反。

优选的，所述的蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法中，助燃空气和高炉煤气预热至1000℃后进入炉膛混合，燃烧产生的一次烟气在烧嘴的蓄热室内放热至温度降到200℃以下后，集中到排烟管道中。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明将部分烟气送回炉膛，降低了炉内气氛的氧化性，可有效减少加热炉内钢坯的氧化烧损量，提高出炉钢坯的产量和质量；

2)烟气管道中的部分烟气被抽送到加热炉内进行二次燃烧，降低了排烟中CO的浓度，并有效减少了加热炉的不完全燃烧热损失；

3)采用循环烟气与空气和煤气反向流动，处于各加热段边缘的气流同其邻近的烟气流之间形成分布在两侧墙之间的充分发展的漩涡，达到充分卷混煤气和助燃空气的效果，使燃烧更稳定，有利于提高出炉钢坯温度的均匀性。

4)各加热段之间的烟气辅助烧嘴是成对且对称反向布置的，因而加热段之间形成的是两个反向转动的漩涡，有效减少了段与段之间由于速度差引起的气流之间的相互干扰，抑制了燃料负荷量大的高温加热段气流向均热段流动的趋势，从而可以有效改善炉门处漏火的情况；

5)与全部分散换向的燃烧方式相比，本发明的设备管路和控制系统较为简单，设备投资较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1：本发明中蓄热式加热炉的示意图。

其中：1-加热炉炉墙及炉门、2-A侧煤气烧嘴、3-A侧助燃空气烧嘴、4-A侧煤气烧嘴蓄热室、5-A侧助燃空气烧嘴蓄热室、6-A侧烟气辅助烧嘴、7-A侧烟气辅助烧嘴蓄热室、8-B侧煤气烧嘴、9-B侧助燃空气烧嘴、10-B侧煤气烧嘴蓄热室、11-B侧助燃空气烧嘴蓄热室、12-B侧烟气辅助烧嘴、13-B侧烟气辅助烧嘴蓄热室、14-辅助烟道、15-煤气和助燃空气混合气流、16-二次烟气气流。

具体实施方式

参见图1，蓄热式加热炉由右向左依次分为四个加热段：预热段、第一加热段、第二加热段以及均热段；所有加热段为集中同侧换向；加热炉两侧壁对称成对设置助燃空气烧嘴3、9和煤气烧嘴2、8；在常规蓄热式加热炉的各加热段之间，加热炉两侧壁分别增加蓄热式烟气辅助烧嘴6、12。炉膛两侧烟气辅助烧嘴6、12成对布置在各加热段间，且两烧嘴与炉宽方向呈一定角度反向布置，分别偏向其邻近的加热段。煤气烧嘴、助燃空气烧嘴和烟气辅助烧嘴均设置煤气烧嘴蓄热室4、10，助燃空气烧嘴蓄热室5、11和烟气辅助烧嘴蓄热室7、13。烟气辅助烧嘴蓄热室出口与烟气管道相连接。炉墙两侧烟气辅助烧嘴同煤气和助燃空气烧嘴分开控制。在蓄热式加热炉运行过程中，某一换向周期的半个周期内，高炉煤气经煤气烧嘴蓄热室4预热到1000℃左右，由煤气烧嘴2喷入炉膛中；助燃空气经助燃空气烧嘴蓄热室5预热到1000℃左右，由助燃空气烧嘴3喷入炉膛中，煤气和空气两股气流边混合边燃烧，煤气和助燃空气的混合气流15由炉膛A侧向B侧流动。在这半个换向周期内，燃烧产生的一次烟气在引风机的作用下，经B侧的助燃空气烧嘴8和煤气烧嘴9抽出，在B侧助燃空气烧嘴和煤气烧嘴的蓄热室10和11内放出热量，温度降到200℃以下后集中到排烟管道中；与此同时，排烟管道中的部分烟气在引风机的作用下经过炉膛B侧的烟气辅助烧嘴12送入炉膛进行二次燃烧，二次烟气气流16是由炉膛B侧向A侧流动的，二次烟气气流方向与助燃空气和煤气的混合气流流向相反。反向流动的煤气和助燃空气混合气流15与二次烟气气流16会在各加热段的段与段之间形成分布在两侧炉墙之间的漩涡，有效减少了各加热段之间由于速度差造成的相互干涉。半个换向周期结束后，A和B两侧的气流换向，助燃空气和高炉煤气分别由B侧的助燃空气烧嘴9和煤气烧嘴8进入炉膛，二次烟气则由A侧的烟气辅助烧嘴6进入炉膛，其流动和燃烧方式与前半个周期内完全一致。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种蓄热式加热炉，其特征在于，包括预热段、第一加热段、第二加热段以及均热段；所有加热段为集中同侧换向，加热炉两侧壁对称成对设置空气烧嘴和煤气烧嘴；在各加热段之间布置烟气辅助烧嘴；空气烧嘴、煤气烧嘴和烟气辅助烧嘴均设置蓄热室，烟气辅助烧嘴蓄热室出口与烟气管道相连接，烟气辅助烧嘴成对设置在加热炉两侧壁，与炉宽方向呈一定角度且反向布置，分别偏向其邻近的加热段。

2.一种蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法，其特征在于，包括助燃空气和高炉煤气预热后分别由空气烧嘴和煤气烧嘴进入炉膛混合并燃烧，燃烧产生的一次烟气在引风机的作用下，经对侧的空气烧嘴和煤气烧嘴进入蓄热室内放热，降温后集中到排烟管道中；排烟管道中的部分烟气在引风机的作用下通过烟气辅助烧嘴送入炉膛进行二次燃烧；半个换向周期结束后，炉膛两侧的气流换向，煤气和空气混合气流和烟气的流动和燃烧方式与前半个周期内一致，相同半个换向周期中通烟气的烟气辅助烧嘴位于通助燃空气和高炉煤气的烧嘴的对侧。

3.根据权利要求2所述的蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法，其特征在于，加热炉运行过程中，烟气辅助烧嘴同煤气和助燃空气烧嘴分开控制，经由烟气辅助烧嘴进入炉膛的二次烟气气流方向与助燃空气和煤气的混合气流流向相反。

4.根据权利要求2所述的蓄热式加热炉的烟气循环燃烧方法，其特征在于，所述的助燃空气和高炉煤气预热至1000℃后进入炉膛混合并燃烧，燃烧产生的一次烟气在对侧烧嘴的蓄热室内放热至温度降到200℃以下后，集中到排烟管道中。