CN107588658A - 一种采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，包括耐热炉篦，所述耐热炉篦上设有采用高温陶瓷球组合的导热床，在耐热炉篦的侧面燃烧器，所述燃烧器同时与进气管和进液管连接，进气管分别与蓄热式热交换装置连接，蓄热式热交换装置与竖炉的烟气出口连接，通过竖炉的烟气对进气管的气体进行预热，预热后的气体在燃烧器中燃烧，对导热床进行加热。本发明的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，可以充分可靠地向竖炉内提供满足工艺要求的高温必须的热能，达到竖炉横断面温度均匀，竖炉纵断面温度梯度分布合理，炉气分布均匀通畅，炉料顺行，解决了燃气竖炉温度不均、炉气不顺、炉料结瘤等问题。

Description

一种采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统

技术领域

本发明涉及采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，属于热能工程领域。

背景技术

在冶金、化工和建材等行业的生产工艺流程中，常需要将固体原料熔化，使物料在高温熔融状态下完成工艺所需要的反应，并重新形成工艺所需要的固态新形状(板、块、丝、带、粒)。通常，熔化采用的设备为平炉(反射炉)或竖炉。平炉因其能耗高而被弃用，竖炉因能将原料在炉中预热从而大幅度降低能耗而被选用。熔化物料的竖炉一般采用固体燃料焦炭，利用焦炭燃烧产生高温，熔化物料。也有采用燃气(石油液化气、天然气、焦炉煤气)燃烧供热的，但是效果很差。

上述现有技术至少存在以下缺点：

焦炭资源少、价格高、成本高，经济效益差；高热值燃气在竖炉内被物料阻挡，火焰无法进入竖炉中心，局部温度过高，炉料常过热、结块、炉壁结瘤，炉墙壁易烧坏。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，可以充分可靠地向竖炉内提供满足工艺要求的高温必须的热能，达到竖炉横断面温度均匀，竖炉纵断面温度梯度分布合理，炉气分布均匀通畅，炉料顺行。

技术方案：为实现上述目的，本发明的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，包括耐热炉篦，所述耐热炉篦上设有采用高温陶瓷球组合的导热床，在耐热炉篦的侧面设有燃烧器，所述燃烧器同时与进气管和进液管连接，进气管与蓄热式热交换装置连接，蓄热式热交换装置与竖炉的烟气出口连接，通过竖炉的烟气对进气管的气体进行预热，预热后的气体在燃烧器中燃烧，对导热床进行加热。

作为优选，所述耐热炉篦的主体为耐高温材料的耐热钢管，耐热钢管内设有导流部件。导流部件将冷却介质引流到耐热钢管内，破坏内壁流体边界层，提高冷却强度。

作为优选，所述耐热钢管的材质为耐高温合金，耐热钢管外设有外衬，外衬的材料为耐高温陶瓷绝热材料。

作为优选，所述导热床由若干个高温陶瓷球组成，若干个高温陶瓷球组成若干层。

作为优选，所述耐热炉篦的横断面形状为准矩形状，在炉篦的下部四边均设有组合式燃烧器。准矩形状即四边不一定为直线，也可以为曲线，与矩形形状类似。准矩形状可以保证竖炉横断面上温度均匀，并且保证燃烧空间温度均匀。

作为优选，所述高温陶瓷球为采用高熔点(熔点高于2000℃)、抗氧化(在工况条件下，480小时内不被氧化烧损掉)、高温强度大(在1500℃炉内料柱的压力下不变形)的材料制作而成的高温陶瓷球。

在本发明中，为了保证燃气竖炉高温供热装置系统安全、可靠的运行，实行计算机自动控制，该系统配合使用的应用软件具有以下功能：全部燃气竖炉高温供热装置系统的运转过程自动控制，蓄热式热交换双预热系统的自动控制、燃烧自动控制、炉温自动控制、炉篦冷却自动控制、系统安全自动控制等。蓄热式热交换装置包含燃气蓄热式换热器和空气蓄热式换热器。

在本发明中，采用纯水或汽化冷却的主体为外衬耐高温材料的耐热钢管制炉篦，采用高温陶瓷球组合的固定导热床，可将气体、液体燃料组合燃烧的燃烧器，可保证燃烧空间温度均匀的准矩形竖炉横断面结构，整个供热系统的计算机自动控制应用软件。该高温陶瓷球直径大小依据炉料的尺寸和特性确定，固定导热床的深度依据炉料的熔点和特性确定，高温陶瓷球的材质采用高熔点、抗氧化、高温强度大的材料制作。该燃烧器在额定的燃烧能力范围内，可以单独燃烧气体燃料或液体燃料，也可以气体和液体燃料混合同时燃烧，保证气体燃料和助燃空气同在高温状态下或其中之一在高温状态下安全燃烧；组合燃烧的燃烧器在竖炉上错位布置的方式。为保证竖炉横断面上温度均匀，必须保证燃烧空间温度均匀，竖炉的横断面采用了准矩形结构，与燃烧器的火焰长度适配。该应用软件功能包括竖炉高温燃气供热装置系统的程序控制，蓄热式换热器程序控制，温度、压力、流量等技术参数的控制，供热系统安全控制。

有益效果：本发明的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，可以充分可靠地向竖炉内提供满足工艺要求的高温必须的热能，达到竖炉横断面温度均匀，竖炉纵断面温度梯度分布合理，炉气分布均匀通畅，炉料顺行，解决了燃气竖炉温度不均、炉气不顺、炉料结瘤等问题；并且可以使用低热值燃气，解决了低热值燃料不能用于高温炉的问题，降低成本。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图2为本发明中一个方向的竖炉的结构示意图。

图3为本发明中另一个方向的竖炉的结构示意图。

图4为图2的E-E结构示意图。

图5为导热床的主视结构示意图。

图6为导热床的左视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图6所示，本发明的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，包括竖炉1，所述竖炉1的顶部通过管道分别与燃气蓄热式换热器2和空气蓄热式换热器3连接，燃气通过燃气蓄热式换热器2预热后通入到组合式燃烧器与空气混合在竖炉1中燃烧，助燃空气通过空气蓄热式换热器3预热后进入到组合式燃烧器与燃气混合在竖炉1中燃烧。高温烟气经过燃气蓄热式换热器2和空气蓄热式换热器3换热后通过布袋除尘器4和除尘引风机5排出。在竖炉1底部设有虹吸式渣铁分离器。利用竖炉1排出的高温烟气将燃气和空气预热到高温，可使炉温达到熔炼要求的温度(1500℃)，这就使该供热系统可以采用低热值燃气。

在本发明中，所述竖炉1的顶部设有电机，电机与卷扬机11连接，卷扬机11上缠绕有钢丝绳12，钢丝绳12与连接杆连接，连接杆铰接在上料桶13中，上料桶13位于转料室，转料室与竖炉1之间设有导轨，在导轨的顶部设有挂钩，在上料桶13沿轴线方向设有第一滚轮和第二滚轮，第二滚轮位于上料桶13的尾部，卷扬机11带动钢丝绳12移动，从而带动上料桶13沿导轨移动，当第一滚轮位于挂钩中，连接杆带动上料桶13绕第一滚轮转动，从而将上料桶13的料导入到竖炉1中，完成上料流程。

在本发明中，所述竖炉1内设有外衬耐高温材料的耐热钢管制炉篦，炉篦为四边形，炉篦上设有导热床14，在炉篦下的空间的四边炉壁上均设有组合式燃烧器，交错布置，在导热床14上方也可以设置组合式燃烧器，高温气流上升，与二次助燃空气混合燃烧。竖炉1内设置炉篦，将炉缸与固体炉料隔开，形成燃烧空间，成为燃烧室，燃气在炉篦下部的燃烧室燃烧生成的高温燃烧产物均匀分布在竖炉1横断面上，穿过炉篦加热陶瓷导热床14，所述导热床14由若干个高温陶瓷球141组成，若干个高温陶瓷球141组成若干层。导热床14温度保持在1500℃，成为竖炉1内的高温段，熔化的炉料在此段增热，并向下流淌到炉缸内。该燃烧器在燃气发热量偏低时，可实行油掺烧、富氧燃烧，高温空气燃烧，保证燃烧达到熔炼要求的温度。在助燃空气、燃气系统中设置蓄热式换热器，

本发明的熔化含铁物料的工艺过程是：含铁物料从炉子上部装入炉内，形成炉料柱，炉子下部组合燃烧器燃烧产生的高温气流，通过炉篦并加热炉篦上的导热球层(导热床14)，使导热球层过热达到1500℃；高温气流上升，与二次助燃空气混合燃烧，将炉料熔化；高温气流继续上上升，通过炉料柱将其充分预热。下部炉料被逐步熔化成溶液，当溶液通过导热床14上的高温导热球层时被增热，滴落在炉缸中。铁水和熔渣分别由虹吸式出铁口和出渣口放出，流人铁罐和渣罐中。熔炼产生的炉气通过炉子顶部连续排出，高温炉气利用蓄热式热交换器回收余热，燃气和助燃空气被预热，炉气被冷却。炉气由袋式除尘器净化排除。预热到高温的助燃空气和燃气，提供给燃烧器进入炉内燃烧。整个流程由PLC自动控制。

Claims (6)

1.一种采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：包括耐热炉篦，所述耐热炉篦上设有采用高温陶瓷球组合的导热床，在耐热炉篦的侧面燃烧器，所述燃烧器同时与进气管和进液管连接，进气管与蓄热式热交换装置连接，蓄热式热交换装置与竖炉的烟气出口连接，通过竖炉的烟气对进气管的气体进行预热，预热后的气体在燃烧器中燃烧，对导热床进行加热。

2.根据权利要求1所述的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：所述耐热炉篦的主体为耐高温材料的耐热钢管，耐热钢管内设有导流部件。

3.根据权利要求2所述的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：所述耐热钢管的材质为耐高温合金，耐热钢管外设有外衬，外衬的材料为耐高温陶瓷绝热材料。

4.根据权利要求1所述的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：所述导热床的若干个高温陶瓷球组成若干层，相邻层的高温陶瓷球交错设置。

5.根据权利要求1所述的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：所述耐热炉篦的横断面形状为准矩形状。

6.根据权利要求1所述的采用气体燃料的竖炉高温供热装置系统，其特征在于：所述高温陶瓷球为采用高熔点、抗氧化、高温强度大的材料制作而成的高温陶瓷球。