CN108315520A - 热风炉烘炉系统、高炉烘炉系统及烘炉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热风炉烘炉系统、高炉烘炉系统及烘炉方法，其中热风炉烘炉系统包括：热风炉，其具有冷风入口、热风出口、烟气出口和拱顶人孔；燃烧切断阀，其用于与热风炉的拱顶人孔连接，所述燃烧切断阀具有水冷结构；烘炉燃烧器，其与燃烧切断阀连接；燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供燃气；助燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供助燃气；冷却水供给机构，其与所述燃烧切断阀的水冷结构连接，为所述燃烧切断阀提供冷却水。本发明在不使用热风炉的主燃烧器的情况下，可对高炉烘炉，解决了新建高炉没有高炉煤气的情况下也能完成高炉烘炉。

Description

热风炉烘炉系统、高炉烘炉系统及烘炉方法

技术领域

本发明涉及一种高炉烘炉设备，具体涉及一种热风炉烘炉系统、高炉烘炉系统及烘炉方法。属于冶金领域。

背景技术

高炉烘炉通常采用热风炉烧炉送风的方式完成，热风炉烧炉通过其顶部主燃烧器燃烧高炉煤气完成；热风炉烘炉通常采用热风炉拱顶位置安装的烘炉燃烧器完成。高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，是高炉热风炉主燃烧器的主要燃料，绝大多数热风炉主燃烧器工作只能燃烧高炉煤气。但有些情况下，没有高炉煤气供热风炉主燃烧器工作。例如，随着国家对工业企业退城搬迁的力度加大，越来越多钢铁企业通过产能置换方式进行高炉搬迁。搬迁新建高炉在其投产前，需对高炉及其所属热风炉进行加热烘炉，当首座高炉投产前，因现场还没有高炉煤气产生，其热风炉主燃烧器无法完成烧炉并给高炉送风进行高炉烘炉。或者由于检修、停产等原因造成没有高炉煤气产生。

为了解决上述问题，可以在高炉本体上直接加装烘炉燃烧器，但此方式烘炉时燃烧的烟气在炉内分布均匀性差，烟气流量小，烘炉时炉内压力低，对高炉炉缸底部砌砖的烘烤达不到温度要求，尤其是超过2000m³容积的高炉，基本上无法满足烘炉曲线的工艺要求。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种在没有高炉煤气的情况下完成高炉烘炉的高炉烘炉系统及其热风炉烘炉系统及烘炉方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

热风炉烘炉系统，包括：

热风炉，其具有冷风入口、热风出口、烟气出口和拱顶人孔；

燃烧切断阀，其用于与热风炉的拱顶人孔连接，所述燃烧切断阀具有水冷结构；

烘炉燃烧器，其与燃烧切断阀连接；

燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供燃气；

助燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供助燃气；

冷却水供给机构，其与所述燃烧切断阀的水冷结构连接，为所述燃烧切断阀提供冷却水。

作为上述实施例的优选，所述燃气供给机构包括：

燃气调节管路，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器输送燃气；

燃气发生器，其与所述燃气调节管路连接，为所述烘炉燃烧器提供燃气。

作为上述实施例的优选，所述助燃气供给机构包括：

空气调节管路，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器输送助燃空气；

助燃风机，其与所述空气调节管路连接，为所述烘炉燃烧器提供助燃空气。

作为上述实施例的优选，所述冷却水供给机构包括：

冷却水管路，其与所述燃烧切断阀的水冷结构连接，为所述燃烧切断阀输送冷却水；

供水泵房，其与所述冷却水管路连接，为所述燃烧切断阀提供冷却水。

作为上述实施例的优选，所述燃气供给机构、所述助燃气供给机构和所述冷却水供给机构分别具有控制阀门。

作为上述实施例的优选，所述烘炉燃烧器使用的燃烧介质选自下述中的一种或至少两种的混合：天然气、焦炉煤气、液化石油气和轻质柴油。

另一方面，本发明提供了一种高炉烘炉系统，其包括至少两个上述热风炉烘炉系统，还包括热风管道、混风管道、冷风管道和烟气管道，

所述热风炉的热风出口通过热风阀连接至所述热风管道，以给所述高炉提供热风；

所述混风管道连接热风管道和冷风风机，以调节所述热风管道内热风的温度，所述混风管道上设置有混风切断阀；

所述热风炉的冷风入口通过冷风阀连接冷风风机；

所述热风炉的烟气出口通过烟气阀连接烟气管道。

作为上述实施例的优选，高炉烘炉系统还包括远程控制中心，所述远程控制中心用于对所述控制阀门远程控制。

第三方面，本发明提供了一种高炉烘炉方法，其采用上述高炉烘炉系统的热风炉交替对高炉进行送风烘炉，包括如下步骤：

打开燃烧切断阀，按照设定的烘炉曲线对热风炉进行加热烘炉，当达到烘炉曲线要求的温度时，烘炉燃烧器继续对热风炉进行加热烧炉，将其拱顶温度快速升至高炉烘炉所需的温度，关闭燃烧切断阀，完成热风炉烘炉，；

采用完成烘炉的热风炉依次交替对高炉进行送风烘炉，其中，

热风炉送风时，冷风阀和热风阀开启，冷风风机驱动热风炉内的高温、高压气体给所述高炉送热风，通过调节混风切断阀对热风进行调温，调至所需风温后送进高炉内进行烘炉；

热风炉内温度降至阈值时，切换至另一热风炉对高炉送风烘炉，同时采用热风炉烘炉燃烧器对该热风炉进行烧炉。

与现有技术相比，本发明的热风炉烘炉系统、高炉烘炉系统及烘炉方法的有益效果在于：本发明采用烘炉燃烧器通过燃烧切断阀与热风炉连接，通过热风炉给高炉送风的方式实现高炉烘炉，送风流量和送风温度均可达到工艺要求，送风时通过高炉内已有的均布风口进入高炉内部，气氛均匀性好，炉内砌砖烘干效果好，避免了炉底耐火砖因未完全烘干在开炉时内部水分急剧释放引起的爆裂损坏。同时，风温稳定，避免在高炉上直接安装燃烧器进行烘炉，因烟气温度波动大容易出现耐火砖表面过热爆裂现象。

附图说明

图1为本发明的热风炉烘炉系统的结构示意图。

图2为本发明的高炉烘炉系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-热风炉主燃烧器；2-热风炉；3-拱顶人孔；4-燃烧切断阀；5-烘炉燃烧器；6-燃气调节管路；7-燃气发生器；8-空气调节管路；9-助燃风机；10-供水泵房；11-冷却水管路；12-冷风阀；13-烟道阀；14-热风阀；15-冷风风机；16-烟囱；17-混风切断阀；18-高炉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明的热风炉烘炉系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的热风炉烘炉系统包括：

热风炉2，具有冷风入口、热风出口、烟气出口和拱顶人孔3；

燃烧切断阀4，用于与热风炉2的拱顶人孔3连接，燃烧切断阀4具有水冷结构；

烘炉燃烧器5，与燃烧切断阀4连接；

燃气供给机构，与烘炉燃烧器5连接，为烘炉燃烧器5提供燃气；

助燃气供给机构，与烘炉燃烧器5连接，为烘炉燃烧器5提供助燃气；

冷却水供给机构，与燃烧切断阀4的水冷结构连接，为燃烧切断阀4提供冷却水。

本发明实施例热风炉烘炉系统通过燃烧切断阀4将烘炉燃烧器5安装于热风炉拱顶人孔3处，烘炉燃烧器5采用高炉煤气以外的气源(如焦炉煤气、天然气、液化石油气、柴油等)对热风炉进行烘炉及烧炉，通过采用热风炉给高炉送风的方式进行高炉烘炉。避免了高炉本体直接安装烘炉燃烧器的烘炉效果差的问题，并且通过采用燃烧切断阀5将烘炉燃烧器连接至拱顶人孔3，解决了因普通烘炉燃烧器无法承受热风炉送风时炉内高温高压对燃烧器造成损坏的问题。并且，本发明实施例可以直接采用现有的热风炉，且由于烘炉燃烧器连接至拱顶人孔3，无需改变热风炉的构造。

作为上述实施例的优选，本发明的热风炉烘炉系统还可以进一步设置温度、压力、流量等现场信号采集仪表，配置安全联锁保护装置以及远程控制中心，实现热风炉烘炉系统的远程操作。热风炉烘炉系统可实现小功率微调节输出或大功率输出，可实现热风炉烘炉的精确控温和热风炉快速烧炉来满足高炉烘炉对热风流量的要求。

本发明实施例中的燃气供给机构可以采用任何适当的装置及管路。当然，根据具体采用的燃烧器以及燃烧介质，燃气供给机构的具体构造可以不同。参见图1，作为其中一个优选实施例，燃气供给机构包括：燃气调节管路6，与烘炉燃烧器5连接，为烘炉燃烧器5输送燃气；燃气发生器7，与燃气调节管路6连接，为烘炉燃烧器提供燃气。本发明实施例的燃气供给机构可以包括必要的控制阀门和仪表，例如控制阀门可以包括调节阀、切断阀和快切阀等，例如，燃气调节管路6上沿管路内介质流动方向依次设有切断阀和电动调节阀。仪表可以包括压力变送器、流量计等。仪表可以采集阀位、压力、流量等现场信号，而控制阀门等可通过远程控制中心实现远程操作。可实现燃气流量精确调节、燃气快速切断及仪表信号远程显示功能，用于对烘炉燃烧器用燃气的流量调节。例如烘炉燃烧器可实现小功率微调节输出或大功率输出，可实现热风炉烘炉的精确控温和热风炉快速烧炉来满足高炉烘炉对热风流量的要求。

本发明实施例中的助燃气供给机构可以采用任何适当的装置及管路。当然，根据具体采用的燃烧器以及燃烧介质，助燃气供给机构的具体构造可以不同。参见图1，作为上述实施例的优选，助燃气供给机构包括：空气调节管路8，与烘炉燃烧器5连接，为烘炉燃烧器5输送助燃空气；助燃风机9，与空气调节管路8连接，为烘炉燃烧器5提供助燃空气。本发明实施例的助燃气供给机构可以包括必要的控制阀门和仪表，例如控制阀门可以包括调节阀、切断阀等，例如，空气调节管路8上沿管路内介质流动方向依次设有切断阀和电动调节阀。仪表可以包括压力变送器、流量计等。仪表可以采集阀位、压力、流量等现场信号，而控制阀门等可通过远程控制中心实现远程操作。例如，在空气调节管路上设置大调节阀、小调节阀、截止阀，具有助燃空气调节功能，用于对烘炉燃烧器用助燃空气的流量调节。例如配合燃气供给量配合助燃气供给量，烘炉燃烧器可实现小功率微调节输出或大功率输出，可实现热风炉烘炉的精确控温和热风炉快速烧炉来满足高炉烘炉对热风流量的要求。

作为上述实施例的优选，冷却水供给机构包括：冷却水管路11，与燃烧切断阀4的水冷结构连接，为燃烧切断阀4输送冷却水；供水泵房10，与冷却水管路11连接，为燃烧切断阀4提供冷却水。冷却水管路11，可以实现冷却水在燃烧切断阀4和供水泵房10之间循环。本发明实施例的冷却水供给机构可以包括必要的控制阀门，例如控制阀门可以包括调节阀、切断阀等。例如，在冷却水管路11上设置截止阀，同时设置分水器及金属软管，用于将冷却水与燃烧切断阀连接并调节水流量。例如可以根据烘炉燃烧器的温度调节冷却水的循环速度或流量。

本发明实施例中燃烧切断阀通过拱顶人孔将烘炉燃烧器与热风炉连通，燃烧切断阀采用楔式密封结构，阀体、阀板采用水冷设计，阀体高温部位设置耐火材料保护。燃烧切断阀用于高炉烘炉时隔断热风炉炉内高温、高压，保护烘炉燃烧器。

本发明实施例可以根据高炉炉容选用适合其使用的烘炉燃烧器型号。烘炉燃烧器可以采用多级烧嘴结构，以达到0.5-20Mw的大输出调节比例，可同时满足热风炉烘炉及烧炉要求。同时设置火焰传感器、视频头，具有熄火连锁保护及视频图像采集功能，提高了燃烧的安全性，降低了劳动强度。

本发明实施例中，烘炉燃烧器使用的燃烧介质选自下述中的一种或至少两种的混合：天然气、焦炉煤气、液化石油气和轻质柴油。例如，烘炉燃烧器可使用天然气或焦炉煤气作为燃烧介质，亦可使用液化石油气或轻质柴油作为燃烧介质。

作为上述实施例的优选，本发明实施例的热风炉烘炉系统还可以设有空气压力下限、燃气压力上限及熄火安全连锁保护装置。

另一方面，本发明提供了一种高炉烘炉系统。图2为本发明的高炉烘炉系统的结构示意图。参见图1和图2，本发明实施例的高炉烘炉系统包括至少两个上述任一实施例的热风炉烘炉系统，还包括热风管道、混风管道、冷风管道和烟气管道，

热风炉的热风出口通过热风阀14连接至热风管道，以给高炉18提供热风；

混风管道连接热风管道和冷风风机15，以调节热风管道内热风的温度，混风管道上设置有混风切断阀17；

热风炉1#、2#、3#的冷风入口通过冷风阀12连接冷风风机15；

热风炉1#、2#、3#的烟气出口通过烟气阀13连接烟气管道。

本发明实施例的高炉烘炉系统采用多个热风炉交替为高炉提供热风进行烘炉，送风流量和送风温度均可达到工艺要求，送风时通过炉内均布的风口进入高炉内部，气氛均匀性好，炉内砌砖烘干效果好，避免了炉底耐火砖因未完全烘干在开炉时内部水分急剧释放引起的爆裂损坏。同时，因热风由冷风混风阀控制，风温稳定，避免了传统烘炉方式因烟气温度波动大容易出现耐火砖表面过热爆裂现象。

作为上述实施例的优选，还包括远程控制中心，远程控制中心与控制阀门连接。热风炉烘炉可采用远程控制方式，劳动强度低，设置安全联锁保护及高精度调节阀，烘炉安全性和精度都达到烘炉曲线要求，烘炉效果好，间接地延长了热风炉的使用寿命。

本发明实施例中具体可以采用3-4个热风炉为高炉烘炉，例如图2所示的实施例中采用了三个热风炉(1#热风炉、2#热风炉和3#热风炉)为高炉烘炉。

本发明实施例中，烟气管道可以连接烟囱16，烘炉燃烧器5工作时产生的烟气可均由烟囱16排放。

第三方面，本发明提供了一种高炉烘炉方法，采用上述任一实施例的高炉烘炉系统的热风炉交替对高炉进行送风烘炉，包括如下步骤：

打开燃烧切断阀，按照设定的烘炉曲线对热风炉进行加热烘炉，达到烘炉曲线要求的温度，烘炉燃烧器继续对热风炉进行加热烧炉，将其拱顶温度快速升至高炉烘炉温度，关闭燃烧切断阀，完成热风炉烘炉；

采用完成烘炉的热风炉依次交替对高炉进行送风烘炉，其中，

热风炉送风时，冷风阀和热风阀开启，冷风风机驱动热风炉内的高温、高压气体给高炉送热风，通过调节混风切断阀对热风进行调温，调至所需风温后送进高炉内进行烘炉；

热风炉内温度降至阈值时，切换至另一热风炉送风，同时采用热风炉烘炉燃烧器对该热风炉烧炉，将其拱顶温度快速升至高炉烘炉温度。

本发明实施例采用多个热风炉交替为高炉提供热风进行烘炉，送风流量和送风温度均可达到工艺要求，送风时通过炉内均布的风口进入高炉内部，气氛均匀性好，炉内砌砖烘干效果好，避免了炉底耐火砖因未完全烘干在开炉时内部水分急剧释放引起的爆裂损坏。同时，因热风由冷风混风阀控制，风温稳定，避免了传统烘炉方式因烟气温度波动大容易出现耐火砖表面过热爆裂现象。

热风炉烘炉过程，首先打开与烘炉燃烧器5相连通的所有阀门，再打开燃烧切断阀4，适当打开烟道阀13，烘炉燃烧器5进行点火烘炉，通过调节空气调节管路、燃气调节管路上调节阀门进行燃烧控制，按照热风炉预设烘炉曲线对热风炉进行加热升温。操作可以采用远程调节方式，操作人员位于中控室内操作。热风炉达到烘炉曲线的最高温度(例如1000℃以上)，采用烘炉燃烧器继续对热风炉进行加热烧炉，此时烘炉燃烧器采用大功率输出方式，将其拱顶温度快速升至高炉烘炉温度(例如1100℃-1300℃)后停止燃烧，关闭燃烧切断阀。

高炉烘炉过程，关闭热风炉烟道阀，打开热风阀14及冷风阀12，采用热风炉给高炉送风的方式进行高炉烘炉。当热风炉送风至其拱顶温度降至阈值(例如900℃左右)时，停止送风，关闭冷风阀12及热风阀14，打开烟道阀13及燃烧切断阀4，重新采用烘炉燃烧器5对热风炉进行大功率烧炉。此时改用另一座烧炉完毕的热风炉继续对高炉进行送风，依此方式采用多个(例如3座或4座)热风炉循环进行烧炉、送风完成高炉烘炉及开炉。高炉开炉后，将其自身产生的高炉煤气引至热风炉主燃烧器进行烧炉，烘炉燃烧器停止工作，最终完成高炉开炉。

下面结合图1和图2对本发明实施例的高炉烘炉进行详细说明。

热风炉烘炉：

通过将燃气和空气输送到烘炉燃烧器，按照烘炉曲线对热风炉进行加热烘炉。

燃气输送步骤：通过燃气发生器7将燃气输送至燃气调节管路6，由其调节燃气流量，满足热风炉烘炉曲线的升温要求，后再输送给烘炉燃烧器5；

空气输送步骤：助燃风机9将助燃空气输送至助燃空气调节管路8，由其调节助燃空气至适合流量后再输送给烘炉燃烧器5；

燃气空气混合步骤：燃气与空气在烘炉燃烧器5内部烧嘴喷口处强制混合，再喷入烘炉燃烧器5出口前端燃烧室内；

点火烘炉步骤：打开燃烧切断阀4，打开烟道阀13，可以采用手持式点火枪进行点火，火焰在拱顶人孔3内燃烧，燃烧烟气经拱顶人孔3进入热风炉2内，对热风炉进行烘炉，直至达到烘炉曲线要求的温度；

当然，还可以设有安全连锁保护装置。当检测到燃烧熄火、空气压力低于设定值、燃烧压力高于设定值时，安全连锁保护装置在设定时间内自动切断燃气供应且系统安全关闭并发出声光报警，只有人工复位后辅助燃烧装置才允许重新启动。

高炉烘炉：

通过控制热风阀14、冷风阀12、烟道阀13、混风切断阀17和燃烧切断阀4，采用图2所示的3座热风炉依次交替对高炉18进行送风烘炉。

单座热风炉送风操作：先采用燃气调节管路6、空气调节管路8将燃气、助燃气源关闭，烘炉燃烧器5熄火；再关闭燃烧切断阀4将热风炉3内高温、高压气体与烘炉燃烧器5进行隔断；再关闭烟道阀13，打开冷风阀12和热风阀14用热风炉给高炉送风，同时根据高炉烘炉曲线温度要求适当打开混风切断阀17对热风进行调温，调至所需风温后再送进高炉18内进行烘炉。

切换热风炉送风操作：每座热风炉送风时，当拱顶温度降低至1000℃左右时，需要停止送风并切换到下一座热风炉送风，同时重新采用烘炉燃烧器对该热风炉加热烧炉。

本发明的代表性实施例得到了详细的描述。这些详细的描述不用于对本发明的范围进行限制。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。因此，在前述详细描述中的特征的结合不是必要的用于在最宽广的范围内实施本发明，并且可替换地仅对本发明的特别详细描述的代表性实施例给出教导。此外，为了获得本发明的附加有用实施例，在说明书中给出教导的各种不同的特征可通过多种方式结合，然而这些方式没有特别地被例举出来。

Claims (9)

1.热风炉烘炉系统，包括：

热风炉，其具有冷风入口、热风出口、烟气出口和拱顶人孔；

燃烧切断阀，其用于与热风炉的拱顶人孔连接，所述燃烧切断阀具有水冷结构；

烘炉燃烧器，其与所述燃烧切断阀连接；

燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供燃气；

助燃气供给机构，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器提供助燃气；

冷却水供给机构，其与所述燃烧切断阀的水冷结构连接，为所述燃烧切断阀提供冷却水。

2.根据权利要求1所述的热风炉烘炉系统，其特征在于，所述燃气供给机构包括：

燃气调节管路，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器输送燃气；

燃气发生器，其与所述燃气调节管路连接，为所述烘炉燃烧器提供燃气。

3.根据权利要求1所述的热风炉烘炉系统，其特征在于，所述助燃气供给机构包括：

空气调节管路，其与所述烘炉燃烧器连接，为所述烘炉燃烧器输送助燃空气；

助燃风机，其与所述空气调节管路连接，为所述烘炉燃烧器提供助燃空气。

4.根据权利要求1所述的热风炉烘炉系统，其特征在于，所述冷却水供给机构包括：

冷却水管路，其与所述燃烧切断阀的水冷结构连接，为所述燃烧切断阀输送冷却水；

供水泵房，其与所述冷却水管路连接，为所述燃烧切断阀提供冷却水。

5.根据权利要求1所述的热风炉烘炉系统，其特征在于，所述燃气供给机构、所述助燃气供给机构和所述冷却水供给机构分别具有控制阀门。

6.根据权利要求1所述的热风炉烘炉系统，其特征在于，所述烘炉燃烧器使用的燃烧介质选自下述中的一种或至少两种的混合：天然气、焦炉煤气、液化石油气和轻质柴油。

7.高炉烘炉系统，包括至少两个权利要求1-6中任一项所述的热风炉烘炉系统，还包括热风管道、混风管道、冷风管道和烟气管道；

所述热风炉的热风出口通过热风阀连接至所述热风管道，以给所述高炉提供热风；

所述混风管道连接热风管道和冷风风机，以调节所述热风管道内热风的温度，所述混风管道上设置有混风切断阀；

所述热风炉的冷风入口通过冷风阀连接冷风风机；

所述热风炉的烟气出口通过烟气阀连接烟气管道。

8.根据权利要求7所述的高炉烘炉系统，其特征在于，所述高炉烘炉系统还包括远程控制中心，所述远程控制中心用于对所述控制阀门远程控制。

9.高炉烘炉方法，采用权利要求7或8所述的高炉烘炉系统的至少两个热风炉交替对高炉进行送风烘炉，其包括如下步骤：

打开燃烧切断阀，按照设定的烘炉曲线对热风炉进行加热烘炉，当达到烘炉曲线要求的温度时，烘炉燃烧器继续对热风炉进行加热烧炉，将其拱顶温度快速升至高炉烘炉所需的温度，关闭燃烧切断阀，完成热风炉烘炉；

采用完成烘炉的热风炉依次交替对高炉进行送风烘炉，其中，

热风炉送风时，冷风阀和热风阀开启，冷风风机驱动热风炉内的高温、高压气体给所述高炉送热风，通过调节混风切断阀对热风进行调温，调至所需风温后送进高炉内进行烘炉；

热风炉内温度降至阈值时，切换至另一热风炉对高炉送风烘炉，同时采用热风炉的烘炉燃烧器对该热风炉进行烧炉。