CN107584105B - 节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置 - Google Patents

Abstract

本发明型专利公布了一种节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，基本组成由包盖、包盖中心安装是烧嘴，摇臂与包盖定位通过定位板与螺栓进行连接。其中摇臂、吊臂、拉筋、转轴、轴承座是一个刚性体。通过钢丝绳、卷扬机、定滑轮、滑轮装置进行连接。轴承座下端连接的是机架，机架下端与预埋件进行固定。管路系统依次安装了阀门组件。所有组成电气原件，信号线与电源线接入到控制柜里面。控制柜进行远程控制，通过网线将数据传输到控制室智能控制柜上进行远程操作。设备从机械、电气角度的优化了设计，提高安全性能、便捷使用功能、改善燃烧效率、从而节省能耗。

Description

节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置

技术领域

本发明涉及一种炼钢厂应用在新砌、周转、冷修、干燥和在线迅速升温的每种钢水罐的烘烤钢包烘烤装置，特别涉及到低热值的高炉煤气/水煤气煤气介质当中，具体为一种预混内燃式钢包烘烤装置。

背景技术

钢铁工业承载着我国的支柱产业重任，对国家经济增长的贡献率不断提升。同时，随着我国经济的快速增长，资源能耗消费约束明显显现，能源供求矛盾日益突出，高污染、高能耗的特点也使钢铁工业在防污减排、节能降耗等方面承受一定的压力。因此钢铁工业节能减排的工作成效关系到全社会整体节能减排工作的成效。所以，寻找一种比较合理的方法，提高煤气的燃烧效率，节省煤气，降低环境污染，特别是降低雾霾对人体的伤害起着比较重要的作用。

我国钢铁企业在起步之初，钢包的烘烤装置采用的是老式套管的结构形式，套管式的钢包烘烤器装置存在一个问题就是煤气与助燃的空气都是平行的气流喷出烧嘴点燃开始燃烧，煤气与助然空气没有相交，混合不均匀，配比不合适，燃烧效率不高；随着我国不断的引进国外的蓄热燃烧技术，通过陶瓷蜂窝蓄热体、换向阀、鼓风机、引风机等对煤气、空气都进行预热然后对钢包进行烘烤，但是存在一个问题就是蜂窝蓄热体寿命不高，经常容易出现堵塞，换向阀装置耐不住现场高温环境，维修起来困难，工人操作繁琐；针对以上两种烘烤器的结构模式，我国一直在不断探索一种合理的钢包烘烤装置。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前钢包烘烤过程当中，低热值高炉煤气不容易在常温状态下点燃、容易脱火；包盖散热严重，保温效果不理想；低发热值的高炉煤气无法满足生产所需的烘烤温度问题；以及测温装置不能够很准确的反馈钢包包底温度，进而不能够很准确的按照耐材的升温曲线进行设置烘烤工艺；简化现有蓄热式钢包烘烤器的结构，减少维护工作量；运用现有的先进的自动化控制软件，实现远程控制，让操作人员在休息室即可对现场烘烤装置参数进行调节等，为减少煤气经过锥形阀的动能损失，设计成带圆弧凸台的结构模式；为解决以上存在的问题，提供一种节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置。

节能型预混内燃式钢包烘烤装置发明在于钢包烘烤器烧嘴采用“虹吸”现象的原理，自动的将助燃空气引进烧嘴燃烧管内进行预混合，燃烧管内设置了多排混合装置，这就使得高炉煤气与助燃空气进行了充分的混合，在随意调节煤气用量的情况下，可以实现最佳的空燃比。燃烧火焰达到最佳纯蓝火焰，喷出了高炉煤气燃烧的最理想的温度，提高了煤气的燃烧效率，从而达到节能目的。同时优化了机械结构的设计，采用先进PLC控制系统，让整套设备更加的智能化。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，包括机械本体、管路系统、控制系统三大部分组成；所述的机械本体部分包括有包盖2，包盖上两侧通过摇臂定位装置4安装有两个摇臂3，两个摇臂的根部与转轴20固定，转轴两端通过轴承及轴承座11安装在机架18的上端，转轴20上同时固定安装有一个吊臂12，两个摇臂的中部设置有一个连接横杠，连接横杠与吊臂之间同时设置有一个拉筋9，构成刚性体；吊臂12的上方末端安装有一个滑轮装置13，机架的下端平台上安装有卷扬机16与定滑轮17，钢丝绳14的一端固定在卷扬机的卷轴上，钢丝绳14的另一端分别绕过定滑轮17与滑轮装置13最终用丝扣固定在定滑轮17末端；

所述包盖2包括开设有一组自配风孔的面板2-1，与面板之间预留有间隙的隔板2-2，隔板下方吊挂的含锆耐火棉2-6，耐火棉外圈至面板焊接裙板2-3，裙板上端焊接有吊耳2-4；裙板下端及耐火棉外缘焊接的环形裙板加强板2-5，裙板外周与裙板加强板之间环向间隔焊接有小筋板2-7。

所述预混内燃式高炉煤气烧嘴5的具体结构包括烧嘴外管5-3和中间安装的是烧嘴燃烧管5-13，烧嘴外管的下端外周设置有用于和包盖固定的烧嘴法兰盘5-1，燃烧管内部环向布置多排稳燃棒5-14，燃烧管外周中部通过燃烧管下定位板5-2放置在包盖上，燃烧管的下部嵌入包盖中央的固定孔中，燃烧管的上端外周设置有烧嘴八方定位块5-4，八方定位块上焊接同时与烧嘴外管上端固定的烧嘴上盖板5-5，烧嘴上盖板的上端面焊接煤气三通5-6，三通上端焊接一个螺杆定位螺母5-9，螺母中间安装烧嘴调径螺杆5-7，烧嘴调径螺杆上端安装一个手轮5-8，螺杆中间安装一个螺杆定位板5-11，螺杆下端焊接一个锥形阀5-12，三通末端安装一个用于和不锈钢金属软管30为包盖翻转提供扰度，并减少煤气沿程压力损失。末端连接的活动法兰5-10。

本发明的优点和有益效果：

所述烧嘴法兰盘采用腰型孔的结构形式，方便烧嘴与包盖之间的装配；所述锥形阀采用带圆弧锥形阀，减少煤气经过锥形阀的动能损失。

所述烧嘴自动配风的助燃空气进行了预热，助燃空气的预热是指，烘烤过程中耐火棉的余热经过隔板传导给包盖面板与隔板空间的空气进行预热。

所述的包盖装在摇臂上，其上设有烧嘴预留口，该预留口内布置一个自身预热内混式烧嘴；在包盖面板上还设有若干个自动引风孔，它们分布在节能型预混内混式高炉煤气烧嘴预留口以外四周；包盖下部有内部隔板，内部隔板下部附着一层含锆耐火纤维棉材料，含锆型耐火棉最大极限耐温在1300±50℃。

所述的包盖中心处安装的是烧嘴，烧嘴的法兰盘与包盖的面板通过优化设计，采用腰型孔的结构模式，解决了包盖、烧嘴在加工过程中由于加工误差、热变形等因素造成尺寸偏差，影响设备的现场安装与更换。

所述的包盖的筋板下端面超过含锆耐火材料的底面，含锆耐火棉在缠绕完毕过后进行压实处理。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴燃烧管穿过包盖内部隔板，与含锆耐火棉下端面平齐，并指向烘烤物。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴自动配风的助燃空气是进行了预热，助燃空气的预热是指烘烤过程中耐火棉的余热经过隔板，传导给包盖面板与隔板空间的空气进行预热。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴安装的有带圆弧锥形阀与燃烧管，燃烧管内部中间环向安装若干排耐高温不锈钢钉，在燃烧管内部营造一个高温环境，防止高炉煤气脱火，燃烧管上端定位通过八方块与烧嘴的外管上端盖进行定位，燃烧管中部采用长方板进行定位。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴，烧嘴上端盖板开设3个孔，分别是电打火孔、火焰检测器安装空、一次引风孔。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴，煤气管路末端安装的有射流管与圆弧锥形阀，圆弧锥形阀小头上连接的有调径螺杆。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴，煤气三通煤气管道焊接的法兰，设计成活动法兰的结构形式，方便与现场煤气管路的对接与密封，提高其安全性。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴燃烧管稳燃棒为若干个，位于燃烧管中间向两端顺延按交错状均布。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴，被预热的助空气从包盖上端面开孔进入，经过烧嘴外管与燃烧管之间的间隙，势必经过煤气射流形成的气幕，加强了混合，煤气经过燃烧管起到对燃烧管冷却的作用，提高使用寿命，同时也对助燃空气进行了加热的效果。

所述的预混内燃式高炉煤气烧嘴，煤气三通管道的煤气管道与不锈钢金属软管进行连接，金属软管有一定的扰度，方便包盖进行翻转。金属软管与煤气管路阀门连接，有利于减少煤气在管路当中的沿程压力损失。

所述的煤气管路的流量计装置，为压电陶瓷传感器，具备数据远传功能，信号线与电源线分别与智能控制柜的信号输入线与电源输出端子进行连接，实时的检测煤气管路的流量数据。

所述的煤气切断阀门为煤气快切阀，其动力开启气源与压缩空气管路进行连接，电源输出端子与智能控制柜输出端子进行连接。

所述的煤气调节阀为气动调节阀，其开启气源与压缩空气管路进行连接，电源输出端子与智能控制柜输出端子进行连接。气动调节阀的开度与煤气流量计具备自反馈的功能。

所述的煤气管路氮气吹扫系统管路，安装在煤气管路的气动调节阀之后，吹扫的氮气管路安装的有电磁阀装置，电磁阀其信号线与电源线分别与智能控制柜信号输入端子和电源输出端子进行连接。

所述的煤气管路的闸阀，主要其在设备检修时，对管路的煤气进行切断的作用。

所述的钢包包盖上安装的有一台红外测温装置，可以准确的测出包底的温度，根据钢包底部温度可以实时自动的按耐材的工艺曲线设定烘烤时间。

所述的预混内燃式高炉钢包烘烤器机架上安装有一台煤气泄漏报警器，实时的检测烘烤器周围的CO浓度，保证设备安全可靠的运行。

据煤气的工况条件反馈给流量计装置，实现自动的调节煤气的流量，从而节省能耗。

所述的预混内燃式高炉煤气钢包烘烤器，智能控制柜，通过网络通讯线路进行远传到休息室控制柜界面，实现了远程控制操作。

所述的烘烤器能够在常温状态下快速点火并正常燃烧，随之迅速将高炉煤气与助燃空气进行连续加热的最佳优化组合。该组合不仅降低了热量损失，而且还提高了助燃空气的预热温度，使燃料的燃烧反应更加充分，燃气节省率在10％-30％，从而得到相得益彰的最佳效果。

附图说明

图1是预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置主视图。

图2是预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置左视图。

图3是预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置俯视图。

图4是煤气管路正等轴测图。

1、钢包，2、包盖，3、摇臂，4、摇臂定位装置，5、烧嘴，6、电热棒点火器，7、红外测温装置，8、挡火板，9、拉筋，10、行程限位开关，11、轴承座，12、吊臂，13、滑轮装置，14、钢丝绳，15、煤气泄漏报警器，16、卷扬机，17、定滑轮装置，18、机架，19、PLC控制柜，20、转轴，21、煤气管路，22压力变送器，23、手动闸阀，24、气动快切阀，25、电磁阀，26、气动调节阀，27、手动蝶阀，28、膜盒压力表，29煤气流量计，30、不锈钢金属软管、31火焰检测器、32、润滑油孔。

图5是包盖烧嘴的结构示意图。

2-1、包盖面板，2-2、包盖隔板，2-3、包盖裙板，2-4、包盖吊耳，2-5、裙板加强板，2-6、含锆耐火棉，2-7、小加强筋，5-1、烧嘴法兰盘，5-2、燃烧管下定位板，5-3、烧嘴外管，5-4、燃烧管八方定位板，5-5、烧嘴上盖板，5-6、煤气三通，5-7、烧嘴调径螺杆，5-8、调节手轮，5-9、螺杆定位螺母，5-10、活动法兰，5-11、螺杆定位板，5-12带弧形锥形阀，5-13燃烧管，5-14稳燃棒。

图6是烧嘴法兰盘俯视图。

图7是圆弧锥形阀主视图。

图8是远程控制操作界图。

具体实施

下面结合附图，对本发明进一步的说明。

如图1至图4，所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其机械本体结构由包盖2，摇臂3，烧嘴5，挡火板8，拉筋9，轴承座11，吊臂12，动滑轮13，钢丝绳14，卷扬机装置16，定滑轮装置17，机架装置18，转轴20(详细内容如发明内容部分所述，此处略)。

所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，包盖2距离钢包1有一个安全的距离，约定20公分为安全距离。

所述的包盖2是自吸风的结构模式，一方面对助燃空气进行了加热，另一方面，采用的是含锆耐火棉材质2-6，可以大大的改善保温性能与使用寿命。

所述的包盖2翻转装置由卷扬机16、滑轮装置13、定滑轮17组成，机械行业通用的机构可以减少单根钢丝绳14所承载的设备的重量。

所述的机架18，选择槽钢为主要钢结构耗材，其主要受力部分采用加强筋分别加强。

所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其管路系统由一些阀门组成，从煤气管路21，前端往烘烤器末端，依次连接的煤气压力变送器22、手动闸阀23、煤气快切阀24、气动调节阀26、氮气管路电磁阀25、手动蝶阀27、膜盒压力表28、流量计29、不锈钢金属软管30。

所述的管路系统阀门，手动闸阀23，手动蝶阀27，主要对管路在线运行与煤气管路21检修的情况下进行切断作用。

所述的管路系统阀门煤气气动快切阀24，在使用过程中对煤气进行开启功能。

所述的管路系统阀门气动调节阀26，在使用过程中，对钢包烘烤实现小、中、大火的调节作用，煤气气动调节阀26与流量计29可以根据煤气压力、温度、烘烤状态(小、中、大火)实现自动反馈调节作用。

所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其控制系统主要是由烘烤器就地控制柜19，通过通讯网络网线连接到控制室的智能操作平台(智能操作平台如图8所示)

所述的预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置控制柜19连接的电气原件分别有电发热棒点火装置6，火焰检测器装置31，煤气泄漏报警装置15，行程限位开关10，以上电气原件的使用，提高了设备的整体的安全性能。

所述的控制柜19连接的压力变送器22、流量计29分别对煤气参数进行显示。方便控制工艺的调节。

所述的控制柜19连接的红外测温装置7，主要对钢包底部的温度进行实时的检测。

所述的节能型预混内燃式高炉煤气烧嘴的法兰盘5-1(见图6)，优化了机械结构的设计形式，采用带腰型孔的结构模式，方便现场的安装。

所述的节能型预混内燃式高炉煤气烧嘴，其组成结构如图5所示。设计的关键点在于采用了带圆弧锥形阀5-12的结构模式(见图7),当煤气流走锥形阀上断面时,减少了煤气的动能损失,更加有利于煤气的射流效果。

Claims (4)

1.一种节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，包括机械本体、管路系统、控制系统三大部分组成；其特征在于，所述的机械本体部分包括包盖（2），所述包盖（2）包括开设有一组自配风孔的面板（2-1），与面板之间预留有间隙的隔板（2-2），隔板下方吊挂的含锆耐火棉（2-6），耐火棉外圈至面板焊接裙板（2-3），裙板上端焊接有吊耳（2-4）；裙板下端及耐火棉外缘焊接的环形裙板加强板（2-5），裙板外周与裙板加强板之间环向间隔焊接有小筋板（2-7）；包盖上两侧通过摇臂定位装置（4）安装有两个摇臂（3），两个摇臂的根部与转轴（20）固定，转轴两端通过轴承及轴承座（11）安装在机架（18）的上端，转轴（20）上固定安装有一个吊臂（12），两个摇臂的中部设置有一个连接横杠，连接横杠与吊臂之间设置有一个拉筋（9），构成刚性体；吊臂（12）的右端安装有一个滑轮装置（13），机架的下端平台上安装有卷扬机（16）与定滑轮（17），钢丝绳（14）的一端固定在卷扬机的卷轴上，钢丝绳（14）的另一端分别绕过定滑轮（17）与滑轮装置（13）最终用丝扣固定在定滑轮（17）末端；包盖上设置有预混内燃式高炉煤气烧嘴（5），所述预混内燃式高炉煤气烧嘴（5）的具体结构包括烧嘴外管（5-3）和中间安装的烧嘴燃烧管（5-13），烧嘴外管的下端外周设置有用于和包盖固定的烧嘴法兰盘（5-1），燃烧管内部环向布置多排稳燃棒（5-14），燃烧管外周中部通过燃烧管下定位板（5-2）放置在包盖上，燃烧管的下部嵌入包盖中央的固定孔中，燃烧管的上端外周设置有烧嘴八方定位块（5-4），八方定位块上焊接与烧嘴外管上端固定的烧嘴上盖板（5-5），烧嘴上盖板的上端面焊接煤气三通（5-6），三通上端焊接一个螺杆定位螺母（5-9），螺母中间安装烧嘴调径螺杆（5-7），烧嘴调径螺杆上端安装一个手轮（5-8），螺杆中间安装一个螺杆定位板（5-11），增加螺杆刚性作用，螺杆下端焊接一个锥形阀（5-12），三通末端安装一个用于和不锈钢金属软管（30）进行连接的活动法兰（5-10）；烧嘴煤气三通（5-6）末端通过活动法兰（5-10）与不锈钢金属软管（30）进行连接；所述的管路系统与不锈钢金属软管（30）进行连接，包括煤气管路（21）上顺次安装的气动快切阀（24）、氮气吹扫电磁阀（25）和气动调节阀（26），以及流量计（29）；所述的控制系统中的电气原件包括烧嘴（5）上安装的点火器（6）和火焰检测器（31），包盖上安装的红外测温装置（7）、机架（18）上安装的煤气报警器（15）、吊臂（12）根部安装的行程限位开关（10）、卷扬机（16）和管路系统中煤气管路上安装的压力变送器（22），控制系统中的电气原件通过电源线与信号线的模式接入到控制柜（19），并通过网线传输到控制室智能控制台；

所述烧嘴法兰盘（5-1）采用腰型孔的结构形式，方便烧嘴（5）与包盖（2）之间的装配；所述锥形阀（5-12）采用带圆弧锥形阀，减少煤气经过锥形阀的动能损失；

对所述烧嘴（5）自动配风的助燃空气进行预热，助燃空气的预热是指，烘烤过程中耐火棉（2-6）的余热经过隔板（2-2）传导给包盖面板（2-1）与隔板（2-2）空间的空气进行预热；

在包盖面板上还设有若干个自动引风孔，它们分布在节能型预混内燃式高炉煤气烧嘴预留口以外四周。

2.根据权利要求1所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其特征在于，所述煤气管路（21）上设置的流量计（29）为压电陶瓷传感器，具备数据远传功能，信号线与电源线分别与智能控制柜（19）的信号输入线与电源输出端子进行连接，实时的检测煤气管路的流量数据。

3.根据权利要求1所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其特征在于，所述煤气管路（21）上设置的氮气吹扫电磁阀（25）安装在煤气管路（21）的气动调节阀（24）之后，氮气吹扫电磁阀（25）的信号线和电源线分别与智能控制柜信号输入端子和电源输出端子进行连接。

4.根据权利要求1所述的节能型预混内燃式高炉煤气钢包烘烤装置，其特征在于，所述包盖（2）上安装的红外测温装置（7），能够准确的测出包底的温度，根据钢包底部温度能够实时自动的按耐火材料的工艺曲线设定烘烤时间。