CN111872365A - 一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢铁行业连铸设备技术领域，公开了一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置。包括双预热换热系统，所述双预热换热系统前端连接有管路系统，双预热换热系统后端连接有燃气内燃式烧嘴系统；所述双预热换热系统一侧连接有引风系统，对应的另一侧连接有烟气分支管路；所述管路系统、燃气内燃式烧嘴系统分别与PLC系统相连接。提供一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，以解决现有技术的连铸中间包烘烤装置在改用高炉煤气时，中间包烘烤装置无法满足不易熄火并将中间包烘烤温度快速达到1100℃的要求。

Description

一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置

技术领域

本发明属于钢铁行业连铸设备技术领域，本发明涉及一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置。

背景技术

钢铁工业是国民经济的支柱型产业，是资源和能源密集型产业，同时也是进行能源系统优化的重点。随着钢厂能源结构调整，高热值煤气往往用于发电或其他高附加值工艺上，采用低热值高炉煤气进行烘烤中间包成为一种发展趋势。中间包烘烤器由于生产及节约煤气需要，常常要在较短时间內烘烤至1100-1200℃，同时还要保证工作时不会因煤气热值低而熄火。由于目前烧嘴燃烧效率不高，往往采用延长烘烤时间的方式达到目标温度，但却造成了煤气浪费严重，拖慢生产节奏等缺点；现有烘烤设备装置一般使用传统空气助燃，燃烧不充分，空气中氮气不参加燃烧还浪费大量热量；此外，一些中间包烘烤器由于结构条件限制只预热空气达不到低热值燃气燃烧要求，而蓄热式中间包烘烤器存在可靠性低难以长期稳定运行等问题，这些问题使得现有连铸生产设备用高炉煤气替代混合煤气是很难实现的，不能满足连铸生产工艺的需求。

正因为此，开发一种燃烧能力强，使用高炉煤气作为能源介质的同时还能保证高烘烤温度的中间包烘烤装置是我们现在亟需研发的意义重大的集成设备。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，以解决现有技术的连铸中间包烘烤装置在改用高炉煤气时，中间包烘烤装置无法满足不易熄火并将中间包烘烤温度快速达到1100℃的工艺要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，包括双预热换热系统，所述双预热换热系统前端连接有管路系统，双预热换热系统后端连接有燃气内燃式烧嘴系统；所述双预热换热系统一侧连接有引风系统，对应的另一侧连接有烟气分支管路；所述管路系统、燃气内燃式烧嘴系统分别与PLC系统相连接。

所述管路系统包括煤气管路系统、氧气管路系统、氮气吹扫管路系统、助燃空气管路系统；所述煤气管路系统包括煤气管道，所述助燃空气管路系统包括空气管道，空气管道末端和煤气管道末端分别与双预热换热系统前端相连接；所述氮气吹扫管路系统包括氮气管道，氮气管道末端与煤气管道相连接；所述氧气管路系统包括氧气管道，所述氧气管道末端与空气管道相连接；

所述煤气管道上设有依次顺序连接的手动蝶阀、手动盲板阀、煤气压力变送器、煤气流量计、煤气调节阀、煤气快切阀；煤气管道前端设有煤气入口；

所述氧气管道上设有依次顺序连接的手动球阀、阻火器、氧气调节阀、氧气流量计；

所述空气管道上设有依次顺序连接的鼓风机、空气压力变送器、空气调节阀、空气流量计；所述氧气管道末端与空气流量计后端的管道相连接；

所述氮气管道上设有并联连接的氮气吹扫电磁阀、氮气吹扫快切阀；所述氮气吹扫快切阀末端与煤气快切阀相连接，所述氮气吹扫电磁阀末端与煤气快切阀后端的管道相连接。

所述燃气内燃式烧嘴系统包括烧嘴。所述引风系统包括依次顺序连接的引风机、引风管道。所述双预热换热系统包括双预热换热器。

所述烧嘴包括煤气三通；所述煤气三通下端外部设有烧嘴外管，烧嘴外管上端设有烧嘴外管接口，烧嘴外管接口连接有氧气管道；所述煤气三通与煤气管道通过煤气三通垂直方向端面设有的凸面法兰相连接；所述煤气三通上端口外壁套接有凸面平焊法兰，煤气三通顶部设有与凸面平焊法兰相连接的上盖板，上盖板中心开设定位孔，该定位孔内设有套管，所述套管贯穿上盖板并设置在煤气三通内部，套管内部中心设有调径管，调径管内设有调径螺杆；煤气三通内部下端设有锥形阀，所述煤气三通下端外壁连接有烧嘴上盖板，烧嘴上盖板与烧嘴外管连接，烧嘴外管中心设有烧嘴燃烧管，调径管下端贯穿锥形阀位于烧嘴燃烧管内，烧嘴燃烧管内设有若干稳燃棒；烧嘴外管底端外壁连接有用于与中间包烘烤装置包盖连接的烧嘴法兰盘。

进一步的，所述烧嘴外管接口与氧气管道末端相连接，氧气管道前端设有氧气接口。所述煤气三通与煤气管道末端相连接，煤气管道前端设有煤气接口。所述烧嘴外管焊接在煤气三通下端外部。所述煤气三通垂直方向端面设有的凸面法兰；凸面法兰通过定位螺母固定在煤气三通垂直方向端面。所述上盖板的上方设有调节手轮；所述调节手轮通过定位螺母A与调径螺杆顶部相连接，所述套管上端开口，上端开口处设有密封端板；调径螺杆与密封端板连接处设有密封圈，套管下端开设有供调径管穿过的中心孔。调径管顶端设有调节螺母，调径螺杆穿过调节螺母置于调径管内。所述套管上端的水平面位于调节手轮和上盖板之间。所述密封圈为O型圈。所述若干稳燃棒设置为八字型结构。所述套管与调径管通过定位螺杆相连接。

进一步的，所述煤气压力变送器、煤气流量计、煤气调节阀、煤气快切阀、氧气调节阀、氧气流量计、空气压力变送器、空气调节阀、空气流量计、氮气吹扫电磁阀、氮气吹扫快切阀分别与PLC系统相连接。

所述煤气管路系统设有低压报警装置、煤气浓度检测报警装置，所述烧嘴上设有自动点火器、紫外线火焰检测器；所述烧嘴还设有隔热罩，所述隔热罩上设有红外测温传感器；所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置为声光报警器。所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置、自动点火器、紫外线火焰检测器、红外测温传感器分别与PLC系统相连接。

进一步的，所述煤气快切阀为煤气气动快切阀，所述煤气调节阀为电动煤气调节阀。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

本发明提供的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置可使用低热值的高炉煤气烘烤中间包，并能保证高烘烤温度的要求。整个装置结构简单，可靠性好，燃烧效率高，余热回收能力强，No_x排放少，达到节能减排的效果。

本发明提供的烘烤装置采用燃气内燃式烧嘴，助燃气体在燃烧管穿过煤气内形成的一层气幕，这样就使得空气和煤气在燃烧管内就充分混合。烧嘴内部特别布置了若干根稳燃棒，保证火焰稳定，使得高炉煤气不会轻易熄灭。烧嘴内部富氧燃烧，用高含氧量气体代替常规空气作为助燃气体，使得燃烧区域内氧气更加充足，燃烧更加充分，提高了火焰温度。同时助燃气体相比于普通空气，大大减少了影响燃烧效果的氮气的介入，烟气带走的热量也随之减少，节能效果明显。利用射流引风的原理，根据管道压力自动配风，当管道压力发生变化时，它所带进去的风量也随之发生变化，不会发生脱火现象。本发明提供的烘烤装置烘烤时中间包底部受热内衬温度分布更加均匀，中间包永久层所受热应力大大减少，结壳效果大幅提高，永久层得到保护，使用寿命有所提升。采用低热值高炉煤气烘烤最终温度与现有高热值煤气效果相同，减少了钢水温降，实现节能降耗。

本发明提供的烘烤装置采用了空气煤气双预热器，抽出部分包体外排的高温烟气分别预热。相比于第二代蓄热技术更加可靠，并且仍具有将空气预热至500℃，煤气预热至400℃的能力。

本发明提供的烘烤装置结构简单，不需要频繁更换换向阀，也没有蓄热体堵塞问题，可靠性好，维护难度低，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置整体构造图。

图2是本发明烧嘴剖视图。

图中1.煤气管路系统，2.氧气管路系统，3.氮气吹扫管路系统，4.助燃空气管路系统，5.燃气内燃式烧嘴系统，6.引风机，7.双预热换热器，8.烟气分支管路，9.PLC系统，101.手动蝶阀，102.手动盲板阀，103.煤气压力变送器，104.煤气流量计，105.煤气调节阀，106.煤气快切阀，201.手动球阀，202.阻火器，203.氧气调节阀，204.氧气流量计，301.氮气吹扫电磁阀，401.鼓风机，402.空气压力变送器，403.空气调节阀，404.空气流量计，501.定位螺母A，502.调节手轮，503.密封端板，504.密封圈，505.上盖板，506.定位螺母B，507.凸面平焊法兰，508.调径螺杆，509.煤气三通，510.烧嘴上盖板，511.烧嘴燃烧管，512.烧嘴外管，513.烧嘴法兰盘，514.锥形阀，515.烧嘴外管接口，516.套管，517.定位螺杆，518.调径管，519.调节螺母。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

本实施例与PLC系统相连接的煤气压力变送器、煤气流量计、煤气调节阀、煤气快切阀、氧气调节阀、氧气流量计、空气压力变送器、空气调节阀、空气流量计、氮气吹扫电磁阀、氮气吹扫快切阀、氮气调节阀、自动点火器、紫外线火焰检测器、红外测温传感器、声光报警器均不限定与某一型号，所述煤气调节阀、煤气快切阀、氧气调节阀、氮气调节阀、空气调节阀、氮气吹扫电磁阀、氮气吹扫快切阀为能够接受PLC系统控制信号实现开闭功能的阀门均可；所述煤气流量计、氧气流量计、空气流量计、型号不限、能够实现流量测量并将信号反馈给PLC系统功能的仪表即可；所述煤气压力变送器、空气压力变送器型号不限、能够实现压力测量并将信号反馈给PLC系统功能的仪表即可；所述红外测温传感器型号不限、能够实现温度测量并将信号反馈给PLC系统功能的传感器即可；所述紫外线火焰检测器型号不限、能够实现定时输出点火信号及燃料阀打开信号；若点火成功，则点火信号关闭后继续输出燃料阀打开信号；若点火失败，则关闭点火信号及燃料阀打开信号，并输出无源报警信号，将上述信号反馈给PLC系统功能的紫外线火焰检测器即可；所述自动点火器型号不限、能够接收点火信号并实现点火功能的自动点火器即可，所述声光报警器型号不限、能够接收PLC系统输出信号并实现报警功能的声光报警器即可。

实施例1

一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，如图1所示，包括双预热换热系统，所述双预热换热系统前端连接有管路系统，双预热换热系统后端连接有燃气内燃式烧嘴系统5；所述双预热换热系统一侧连接有引风系统，对应的另一侧连接有烟气分支管路8；所述管路系统、燃气内燃式烧嘴系统5分别与PLC系统9相连接。

所述管路系统包括煤气管路系统1、氧气管路系统2、氮气吹扫管路系统3、助燃空气管路系统4；所述煤气管路系统1包括煤气管道，所述助燃空气管路系统4包括空气管道，空气管道末端和煤气管道末端分别与双预热换热系统前端相连接；所述氮气吹扫管路系统3包括氮气管道，氮气管道末端与煤气管道相连接；所述氧气管路系统4包括氧气管道，所述氧气管道末端与空气管道相连接；

所述煤气管道上设有依次顺序连接的手动蝶阀101、手动盲板阀102、煤气压力变送器103、煤气流量计104、煤气调节阀105、煤气快切阀106；煤气管道前端设有煤气入口；

所述氧气管道上设有依次顺序连接的手动球阀201、阻火器202、氧气调节阀203、氧气流量计204；所述氧气管道前端设有氧气入口；

所述空气管道上设有依次顺序连接的鼓风机401、空气压力变送器402、空气调节阀403、空气流量计404；所述氧气管道末端与空气流量计404后端的管道相连接；所述空气管道前端设有空气入口；

所述氮气管道上设有并联连接的氮气吹扫电磁阀301、氮气吹扫快切阀；所述氮气吹扫快切阀末端与煤气快切阀106相连接，所述氮气吹扫电磁阀301末端与煤气快切阀106后端的管道相连接。

所述燃气内燃式烧嘴系统5包括烧嘴。所述引风系统包括依次顺序连接的引风机6、引风管道。所述双预热换热系统包括双预热换热器7。

所述燃气内燃式烧嘴系统内设有8个烧嘴。

烧嘴结构如图2所示，包括煤气三通509；所述煤气三通509下端外部设有烧嘴外管512，烧嘴外管512上端设有烧嘴外管接口515，烧嘴外管接口515连接有氧气管道；所述煤气三通509与煤气管道通过煤气三通509垂直方向端面设有的凸面法兰相连接；所述煤气三通509上端口外壁套接有凸面平焊法兰507，煤气三通509顶部设有与凸面平焊法兰507相连接的上盖板505，上盖板505中心开设定位孔，该定位孔内设有套管516，所述套管516贯穿上盖板505并设置在煤气三通509内部，套管516内部中心设有调径管518，调径管518内设有调径螺杆508；煤气三通509内部下端设有锥形阀514，煤气三通509煤气出口设有的锥形阀514具有扰流作用，同时与氧气混合；所述煤气三通509下端外壁连接有烧嘴上盖板510，烧嘴上盖板510与烧嘴外管512连接，烧嘴外管512中心设有烧嘴燃烧管511，调径管518下端贯穿锥形阀514位于烧嘴燃烧管511内，烧嘴燃烧管511内环向设有若干稳燃棒；烧嘴外管512底端外壁连接有用于与中间包烘烤装置包盖连接的烧嘴法兰盘513。

所述煤气三通509贯穿烧嘴上盖板510进入烧嘴燃烧管511。

所述烧嘴外管接口515与氧气管道末端相连接，氧气管道前端设有氧气接口。所述煤气三通509与煤气管道末端相连接，煤气管道前端设有煤气接口。

所述烧嘴外管512焊接在煤气三通509下端外部。

所述煤气三通509垂直方向端面设有的凸面法兰；凸面法兰通过定位螺母固定在煤气三通509垂直方向端面。

所述上盖板505的上方设有调节手轮502；所述调节手轮502通过定位螺母A 501与调径螺杆508顶部相连接，所述套管516上端开口，套管516上端开口处设有密封端板503；调径螺杆508与密封端板503连接处设有密封圈504，套管516下端开设有供调径管518穿过的中心孔。

调径管518顶端设有调节螺母519，调径螺杆508穿过调节螺母519置于调径管518内。

所述套管516上端的水平面位于调节手轮502和上盖板505之间。

所述密封圈504为O型圈。所述若干稳燃棒设置为八字型结构。烧嘴内下部加装一定数量八字型稳燃棒，保证燃烧稳定，不易熄火。

所述套管516与调径管518通过定位螺杆517相连接。

所述上盖板505和凸面平焊法兰507通过若干个螺栓和若干个定位螺母B 6相连接。

所述煤气压力变送器103、煤气流量计104、煤气调节阀105、煤气快切阀106、氧气调节阀203、氧气流量计204、空气压力变送器402、空气调节阀403、空气流量计404、氮气吹扫电磁阀301、氮气吹扫快切阀分别与PLC系统9相连接。

所述煤气管路系统设有低压报警装置、煤气浓度检测报警装置，所述烧嘴上设有自动点火器、紫外线火焰检测器；所述烧嘴还设有隔热罩，所述隔热罩上设有红外测温传感器；所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置为声光报警器。所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置、自动点火器、紫外线火焰检测器、红外测温传感器分别与PLC系统9相连接。

所述煤气快切阀106为煤气气动快切阀，所述煤气调节阀105为电动煤气调节阀。

所述氮气管道上还设有氮气调节阀，所述引风管道上还设有引风手动蝶阀。

所述煤气管路系统1用于提供给烧嘴高炉煤气，煤气管道连接的氮气吹扫管路系统3，在烧嘴点火前及停止时排尽烧嘴内燃气。

所述助燃空气管路系统4通过鼓风机401引入空气，与氧气管道中氧气混合形成助燃气体送入双预热换热器7，通过对高炉煤气热值实时控制助燃气体氧气浓度，保证燃烧充分。所述的双预热换热器7利用部分引风机6引出的热烟气余热先加热助燃气体至500℃，再将高炉煤气预热至400℃。

所述双预热换热系统抽出部分中间包内外排高温烟气，对经过的高炉煤气和助燃气体通过双预热换热器7预热。所述引风系统提供热源给双预热换热系统，热烟气由引风系统抽取；进入到双预热换热系统预热助燃空气和高炉煤气。

所述双预热换热器7一端连接有冷进风管，相对应的另一端通过变径管烧嘴；双预热换热器7一端连接有煤气管道，其相对应的另一端通过煤气管路与烧嘴连接；双预热换热器7通过变径管道连接引风出口；

中间包工作时，烧嘴通过燃气三通509引进高炉煤气，高炉煤气在经过锥形阀514时由于横截面积的突然减小而流速增加，鼓风机将助燃气体通过烧嘴外管515送入烧嘴内，高炉煤气和助燃气体经过锥形阀514后在烧嘴燃烧管内部混合并开始燃烧，配合引风机6抽取烘烤时产生的烟气余热对助燃气体和高炉煤气进行预热，燃烧效率和能源利用率得到了有效的提高；且由于采用内燃形式和富氧燃烧，火焰在高炉煤气压力、锥形阀514加速和气体受热膨胀性的作用下喷出烧嘴，燃烧冲击力强，火焰温度高。

并且烧嘴采用的烧嘴外管结构预热助燃气体并冷却烧嘴。烧嘴内加装多根稳燃棒保证火焰在烧嘴内燃烧充分后，喷出烧嘴，且火焰不易熄灭。同时由于整个装置构成富氧燃烧，用高含氧量气体代替空气助燃，提高火焰温度。并且由于氮气含量大大减少，No_x生成量也随之减少。

所述的氮气吹扫快切阀、氮气吹扫电磁阀301用于在装置点火前和停用后清扫燃气。所述煤气气动快切阀，在使用过程中对高炉煤气进行开启功能与紧急切断作用。红外测温传感器在烘烤时用于对中间包底部温度进行实时监测。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，包括双预热换热系统，所述双预热换热系统前端连接有管路系统，双预热换热系统后端连接有燃气内燃式烧嘴系统(5)；所述双预热换热系统一侧连接有引风系统，对应的另一侧连接有烟气分支管路(8)；所述管路系统、燃气内燃式烧嘴系统(5)分别与PLC系统(9)相连接。

2.如权利要求1所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述管路系统包括煤气管路系统(1)、氧气管路系统(2)、氮气吹扫管路系统(3)、助燃空气管路系统(4)；所述煤气管路系统(1)包括煤气管道，所述助燃空气管路系统(4)包括空气管道，空气管道末端和煤气管道末端分别与双预热换热系统前端相连接；所述氮气吹扫管路系统(3)包括氮气管道，氮气管道末端与煤气管道相连接；所述氧气管路系统(4)包括氧气管道，所述氧气管道末端与空气管道相连接；

所述煤气管道上设有依次顺序连接的手动蝶阀(101)、手动盲板阀(102)、煤气压力变送器(103)、煤气流量计(104)、煤气调节阀(105)、煤气快切阀(106)；煤气管道前端设有煤气入口；

所述氧气管道上设有依次顺序连接的手动球阀(201)、阻火器(202)、氧气调节阀(203)、氧气流量计(204)；所述氧气管道前端设有氧气入口；

所述空气管道上设有依次顺序连接的鼓风机(401)、空气压力变送器(402)、空气调节阀(403)、空气流量计(404)；所述氧气管道末端与空气流量计(404)后端的管道相连接；所述空气管道前端设有空气入口；

所述氮气管道上设有并联连接的氮气吹扫电磁阀(301)、氮气吹扫快切阀；所述氮气吹扫快切阀末端与煤气快切阀(106)相连接，所述氮气吹扫电磁阀(301)末端与煤气快切阀(106)后端的管道相连接。

3.如权利要求2所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述燃气内燃式烧嘴系统(5)包括烧嘴；所述引风系统包括依次顺序连接的引风机(6)、引风管道；所述双预热换热系统包括双预热换热器(7)。

4.如权利要求3所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述烧嘴包括煤气三通(509)；所述煤气三通(509)下端外部设有烧嘴外管(512)，烧嘴外管(512)上端设有烧嘴外管接口(515)，烧嘴外管接口(515)连接有氧气管道；所述煤气三通(509)与煤气管道通过煤气三通(509)垂直方向端面设有的凸面法兰相连接；所述煤气三通(509)上端口外壁套接有凸面平焊法兰(507)，煤气三通(509)顶部设有与凸面平焊法兰(507)相连接的上盖板(505)，上盖板(505)中心开设定位孔，该定位孔内设有套管(516)，所述套管(516)贯穿上盖板(505)并设置在煤气三通(509)内部，套管(516)内部中心设有调径管(518)，调径管(518)内设有调径螺杆(508)；煤气三通(509)内部下端设有锥形阀(514)，煤气三通(509)煤气出口设有的锥形阀(514)具有扰流作用，同时与氧气混合；所述煤气三通(509)下端外壁连接有烧嘴上盖板(510)，烧嘴上盖板(510)与烧嘴外管(512)连接，烧嘴外管(512)中心设有烧嘴燃烧管(511)，调径管(518)下端贯穿锥形阀(514)位于烧嘴燃烧管(511)内，烧嘴燃烧管(511)内环向设有若干稳燃棒；烧嘴外管(512)底端外壁连接有用于与中间包烘烤装置包盖连接的烧嘴法兰盘(513)。

5.如权利要求4所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述煤气压力变送器(103)、煤气流量计(104)、煤气调节阀(105)、煤气快切阀(106)、氧气调节阀(203)、氧气流量计(204)、空气压力变送器(402)、空气调节阀(403)、空气流量计(404)、氮气吹扫电磁阀(301)、氮气吹扫快切阀分别与PLC系统(9)相连接。

6.如权利要求5所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述煤气管路系统设有低压报警装置、煤气浓度检测报警装置，所述烧嘴上设有自动点火器、紫外线火焰检测器；所述烧嘴还设有隔热罩，所述隔热罩上设有红外测温传感器；所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置为声光报警器；所述低压报警装置、煤气浓度检测报警装置、自动点火器、紫外线火焰检测器、红外测温传感器分别与PLC系统(9)相连接。

7.如权利要求6所述的一种高炉煤气高烘烤温度中间包烘烤装置，其特征是，所述煤气快切阀(106)为煤气气动快切阀，所述煤气调节阀(105)为电动煤气调节阀。

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