CN114739184A - 一种高炉煤气燃烧蓄热稳定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，烘炉炉墙上设有与炉腔连通的烘炉烧嘴，且烘炉烧嘴侧设有点火孔或炉腔内设有点火燃烧器；包括保温罩、蓄热墩，保温罩两端开口的设在炉腔内的烘炉炉底上，保温罩的进口端罩设在烘炉烧嘴及点火孔或点火燃烧器上并与烘炉炉墙密闭连接，蓄热墩设于烘炉炉底上且一端向保温罩的出口端内延伸，蓄热墩延伸段与保温罩内壁间隙配合。本发明的保温罩在点火时可快速聚集点火热量以加热蓄热墩，从而以存储的热量加热低温燃气，使之稳定燃烧而避免脱火或熄灭；保温罩与蓄热墩配合可使部分火焰回流参与低温燃气的燃烧，有效提高燃烧效率，具有结构简单、蓄热速度快、燃烧稳定充分、炉腔温度均匀、安全可靠的特点。

Description

一种高炉煤气燃烧蓄热稳定装置

技术领域

本发明属于冶金工业炉技术领域，具体涉及一种结构简单、蓄热速度快、燃烧稳定充分、炉腔温度均匀、安全可靠的高炉煤气燃烧蓄热稳定装置。

背景技术

在冶金工业中，习惯上把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉称为加热炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。钢铁企业的加热炉所用的燃料中，高炉煤气系钢铁企业炼铁高炉排出的可燃废气，含惰性气体(CO₂、N₂等)较多，而可燃成分(CO+H₂)较少，是一种超低发热量的气体燃料。高炉煤气的着火温度不高(约530～650℃)，但其火焰温度低，而且其中含有大量的惰性气体不仅要吸收大量的热量，且会使火焰的传播速度减慢(层流火焰传播速度约0.3～1.2m/s)，因此燃烧时会发生脱火等不稳定状态，加之燃烧温度低，会使煤气难以完全燃烧，从而会降低加热炉的热效率。

现有技术中为了确保低热值的高炉煤气燃烧完全、稳定，一般通过在加热炉的底部布置实心或空心柱状体的蓄热稳定装置，通过蓄热稳定装置在炉腔内形成高温炽热体，积蓄热量，以期使高炉煤气的可燃气体得到充分燃烧，保证燃烧的稳定性，提高锅炉热效率和安全稳定运行可靠性。但是，为了保证炉腔中气体的流量，必需在炉腔与柱状体之间留有充足的间隙，这样还有大量的高炉煤气不能与柱状体进行充分的热交换，大量的高炉煤气还是不能充分燃烧，不仅热效率提高有限，而且炉腔内温度不均匀、燃烧速度慢，影响了炉腔整体的温度。为此，现有技术中也有通过在炉腔内的高炉煤气通道口设置蓄热稳定装置，将高炉煤气与炉膛隔断，然后在蓄热稳定装置上设置网状结构的蓄热网或带通孔的热交换体，使高炉煤气与空气混合后在蓄热稳定装置前形成的燃烧室内燃烧，从而加热蓄热稳定装置，而高炉煤气与空气的混合气体穿越蓄热网或通孔时，没有完全燃烧的可燃气体被加热而得以充分燃烧。虽然能够解决柱状体结构的蓄热稳定装置不能充分燃烧的问题，但隔断式的蓄热稳定装置也存在着混合气体通过的阻力加大，会进一步导致炉膛中的火焰传播速度减慢而加剧炉腔内温度的不均匀；此外，混合气体阻力增加还会使加热炉在烘炉阶段时的加热速度变慢，从而会延长蓄热稳定装置的蓄热时间；而且隔断式的蓄热稳定装置还会使火焰受阻后回流，会导致燃烧室内压力的变化剧烈，使得燃烧时难以有效避免熄火等不稳定状态的发生，不仅会降低加热炉的热效率，而且还存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、蓄热速度快、燃烧稳定充分、炉腔温度均匀、安全可靠的高炉煤气燃烧蓄热稳定装置。

本发明是这样实现的：烘炉一侧的烘炉炉墙上设置有与烘炉的炉腔连通的烘炉烧嘴，所述烘炉炉墙在烘炉烧嘴的一侧还设置有点火孔，或者炉腔内近烘炉烧嘴的一侧设置有点火燃烧器；包括保温罩、蓄热墩，所述保温罩两端开口的设置在炉腔内的烘炉炉底上，所述保温罩的进口端罩设在烘炉烧嘴及点火孔或点火燃烧器上并与烘炉炉墙密闭连接且出口端向炉腔内延伸，所述蓄热墩设置于炉腔内的烘炉炉底上且一端向保温罩的出口端内延伸，所述蓄热墩的延伸段与保温罩的出口端内壁间隙配合。

本发明的有益效果：

1、本发明的保温罩在点火时，不仅可避免蓄热墩墙前的木柴或其它燃料所燃烧的热量丧失，从而快速提高蓄热墩墙前的温度以点燃烘炉烧嘴喷出的高炉煤气与空气的混合气体，而且还能快速的聚集点火热量以加热蓄热墩和保温罩，从而以存储的热量加热喷出的低温气体而提升其温度，使之稳定燃烧，避免常温阶段烘炉烧嘴的脱火或熄灭现象发生，降低了烘炉阶段烘炉烧嘴熄火后高炉煤气聚集爆炸的安全风险，而且蓄热墩和保温罩的蓄热在临时停炉后再启动时不需要再加额外的点火源，可有效的节约资源和降低人工成本。

2、本发明的保温罩与蓄热墩配合，蓄热墩可使火焰部分受阻后回流参与喷出的低温混合气体燃烧中，从而提高混合气体的温度以保证充分燃烧，有效提高了燃料的利用率、加热炉的燃烧效率和降低了有害烟尘的排放。

3、本发明的蓄热墩与保温罩间的间隙，既可以使燃烧的火焰仅中部受阻回流而边沿流畅通过，有效规避隔断式结构边沿回流形成的乱流而引起燃烧室内压力变化剧烈，从而避免熄火等不稳定状态的发生，提高了燃烧炉的安全性；特别是在蓄热墩的空心导流墩上设置导流通道，可进一步降低中部混合气体及火焰通过的阻力，有效提高火焰的传播速度，从而使得炉腔内温度的较为均匀。此外，蓄热墩与保温罩间的间隙可使火焰沿边沿流畅通过，火焰及未燃烧的混合气体在内部蓄热墩和外部保温罩的高温辐射及高温热传导下，可显著的提高其温度，从而保证燃料的充分燃烧。

综上所述，本发明解决了加热炉在常温阶段烘炉烧嘴常常出现脱火或熄灭的情况，使高炉煤气烘炉成为可能，而且不需要复杂的高炉煤气专用燃烧器，就能为工业炉在常温下点火、烘炉提供便利，整体具有结构简单、蓄热速度快、燃烧稳定充分、炉腔温度均匀、安全可靠的特点。

附图说明

图1为现有的加热炉高炉煤气烘炉烧嘴结构示意图；

图2为图1之左视图；

图3为本发明结构示意图；

图4为图3之俯视图；

图5为图3之左视图；

图6为图3之工作示意图；

图7为图6之左视图；

图中：1-烘炉炉墙，2-烘炉烧嘴，201-空气管，202-高炉煤气管，3-点火孔，4-保温罩，401-侧墙，402-罩顶，5-蓄热墩，501-实心蓄热墩，502-空心导流墩，503-导流通道，6-烘炉炉底，7-混合气体及火焰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图3至7所示，本发明的烘炉一侧的烘炉炉墙1上设置有与烘炉的炉腔连通的烘炉烧嘴2，所述烘炉炉墙1在烘炉烧嘴2的一侧还设置有点火孔3，或者炉腔内近烘炉烧嘴2的一侧设置有点火燃烧器；包括保温罩4、蓄热墩5，所述保温罩4两端开口的设置在炉腔内的烘炉炉底6上，所述保温罩4的进口端罩设在烘炉烧嘴2及点火孔3或点火燃烧器上并与烘炉炉墙1密闭连接且出口端向炉腔内延伸，所述蓄热墩5设置于炉腔内的烘炉炉底6上且一端向保温罩4的出口端内延伸，所述蓄热墩5的延伸段与保温罩4的出口端内壁间隙配合。

所述蓄热墩5包括实心蓄热墩501、空心导流墩502，所述实心蓄热墩501设置于烘炉烧嘴2延伸方向的烘炉炉底6上，所述空心导流墩502固定设置于实心蓄热墩501的上方且设置有若干与烘炉烧嘴2的轴线方向一致的导流通道503。

所述空心导流墩502由实心耐火砖彻成格子状的导流通道503、由带通孔的耐火砖顺序彻成导流通道503或由耐火浇注料浇注成带通孔的导流通道503。

所述耐火浇注料为纯氧化铝耐火材料、耐火铸铁或高温耐热钢中的一种。

所述空心导流墩502的上沿高于烘炉烧嘴2的上沿0～0.4m，所述蓄热墩5的延伸段端面距离烘炉炉墙1上的烘炉烧嘴2出口1.0～1.5m。

所述导流通道503为直通道或近烘炉烧嘴2的一侧开口小于远离侧的喇叭形通道，所述导流通道503均布于空心导流墩502上或为中心向四周逐渐加密的非均匀通道。

所述保温罩4为方形、“∩”形、半圆形或半椭圆形结构，所述蓄热墩5的外形与保温罩4结构相适应且延伸段与保温罩4的内壁间隙配合。

所述蓄热墩5的延伸段与保温罩4的出口端内壁间隙相同，或者实心蓄热墩501的延伸段与保温罩4的内壁间隙不大于空心导流墩502的延伸段与保温罩4的内壁间隙。

所述保温罩4由耐火材料、耐火浇注料和/或高温纤维毯建成，所述空心导流墩502的延伸段与保温罩4内壁间的间隙由顶部向两侧逐渐增加且下部与空心导流墩502延伸段的间隙平滑过渡。

所述蓄热墩5在保温罩4外的伸出段轮廓大于延伸段，所述蓄热墩5的伸出段与延伸段之间弧形或倾斜平滑过渡。

所述点火孔3设置于烘炉烧嘴2的下方或侧下方，所述烘炉炉墙1在烘炉烧嘴2的下方近烘炉炉底6的一侧设置有清灰孔。

实施例1：

如图3、4和5所示，在炉腔内的烘炉烧嘴2前，用耐火纤维绝热材料402和耐火砖401修建矩形空腔结构的保温罩4，并使保温罩4的进口端与烘炉炉墙1紧密联接，另一端的出口端向炉腔内延伸，保温罩4的空腔尺寸根据烘炉烧嘴2的大小尺寸确定。同时，根据烘炉烧嘴2的高度，在烘炉烧嘴2前方1.0～1.5m处的烘炉炉底6上的保温罩4出口端，用耐火材料修砌、耐火浇注料浇注或高温纤维毯修筑成矩形的蓄热墩5，尺寸约：600mm（长）×600mm（宽）×500～800mm（高），并使蓄热墩5的前端延伸到保温罩4内且与保温罩4的内壁之间保留一定的间隙，以便部分火焰能通过；其中，蓄热墩5低于烘炉烧嘴2延伸方向的下半部分，用耐火砖彻成或耐火浇注料浇注成实心蓄热墩501，而上半部分用耐火砖彻成带若干格子状通道或用带通孔（孔径Φ12～40mm或矩形通孔）的耐火砖彻成空心导流墩502，并使空心导流墩502的上沿高于烘炉烧嘴2的上沿0～0.4m，且格子状的通道或通孔形成的导流通道503与烘炉烧嘴2的轴线方向一致。

如图3至7所示，加热炉在烘炉阶段使用操作过程如下：

（1）使用时在保温罩4的空腔内放入可燃烧的材料，并通过点火孔3把可燃物点燃，或者直接通过点火孔3把火把伸到保温罩4内作为点火源；

（2）随后打开烘炉烧嘴2上的部分空气和高炉煤气，保温罩4内燃烧的可燃物点燃烘炉烧嘴2喷出的高炉煤气与空气的混合可燃气体7，点燃的火焰喷射到蓄热墩5及保温罩4上对其进行加热，并把热量存储在其中；

（3）逐渐调节烘炉烧嘴2的空气、高炉煤气的量至正常值，当保温罩4内的可燃物燃完或火把撤去后，蓄热墩5存储的热量加热烘炉烧嘴2喷出的低温煤气及空气的混合可燃气体7，使混合可燃气体7继续稳定燃烧；当烘炉烧嘴2喷出的气体稳定燃烧时，蓄热墩5及保温罩4吸收热量存储起来供下次放热，如此反复以保持烧嘴燃烧的稳定。同时，燃烧的火焰在空心导流墩502的阻挡后部分回流，从而对烘炉烧嘴2喷出的低温混合可燃气体7进行加热以提高其温度，可避免烘炉烧嘴2的脱火或熄火，降低了烘炉阶段烧嘴熄火后煤气聚集爆炸的安全风险。

Claims (10)

1.一种高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，烘炉一侧的烘炉炉墙（1）上设置有与烘炉的炉腔连通的烘炉烧嘴（2），所述烘炉炉墙（1）在烘炉烧嘴（2）的一侧还设置有点火孔（3），或者炉腔内近烘炉烧嘴（2）的一侧设置有点火燃烧器；其特征在于包括保温罩（4）、蓄热墩（5），所述保温罩（4）两端开口的设置在炉腔内的烘炉炉底（6）上，所述保温罩（4）的进口端罩设在烘炉烧嘴（2）及点火孔（3）或点火燃烧器上并与烘炉炉墙（1）密闭连接且出口端向炉腔内延伸，所述蓄热墩（5）设置于炉腔内的烘炉炉底（6）上且一端向保温罩（4）的出口端内延伸，所述蓄热墩（5）的延伸段与保温罩（4）的出口端内壁间隙配合。

2.根据权利要求1所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述蓄热墩（5）包括实心蓄热墩（501）、空心导流墩（502），所述实心蓄热墩（501）设置于烘炉烧嘴（2）延伸方向的烘炉炉底（6）上，所述空心导流墩（502）固定设置于实心蓄热墩（501）的上方且设置有若干与烘炉烧嘴（2）的轴线方向一致的导流通道（503）。

3.根据权利要求2所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述空心导流墩（502）由实心耐火砖彻成格子状的导流通道（503）、由带通孔的耐火砖顺序彻成导流通道（503）或由耐火浇注料浇注成带通孔的导流通道（503）。

4.根据权利要求3所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述空心导流墩（502）的上沿高于烘炉烧嘴（2）的上沿0～0.4m，所述蓄热墩（5）的延伸段端面距离烘炉炉墙（1）上的烘炉烧嘴（2）出口1.0～1.5m。

5.根据权利要求4所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述导流通道（503）为直通道或近烘炉烧嘴（2）的一侧开口小于远离侧的喇叭形通道，所述导流通道（503）均布于空心导流墩（502）上或为中心向四周逐渐加密的非均匀通道。

6.根据权利要求2至5任意一项所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述保温罩（4）为方形、“∩”形、半圆形或半椭圆形结构，所述蓄热墩（5）的外形与保温罩（4）结构相适应且延伸段与保温罩（4）的内壁间隙配合。

7.根据权利要求6所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述蓄热墩（5）的延伸段与保温罩（4）的出口端内壁间隙相同，或者实心蓄热墩（501）的延伸段与保温罩（4）的内壁间隙不大于空心导流墩（502）的延伸段与保温罩（4）的内壁间隙。

8.根据权利要7所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述保温罩（4）由耐火材料、耐火浇注料和/或高温纤维毯建成，所述空心导流墩（502）的延伸段与保温罩（4）内壁间的间隙由顶部向两侧逐渐增加且下部与空心导流墩（502）延伸段的间隙平滑过渡。

9.根据权利要求6所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述蓄热墩（5）在保温罩（4）外的伸出段轮廓大于延伸段，所述蓄热墩（5）的伸出段与延伸段之间弧形或倾斜平滑过渡。

10.根据权利要6所述高炉煤气燃烧蓄热稳定装置，其特征在于所述点火孔（3）设置于烘炉烧嘴（2）的下方或侧下方，所述烘炉炉墙（1）在烘炉烧嘴（2）的下方近烘炉炉底（6）的一侧设置有清灰孔。

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