CN1153835C - 高炉高效热风炉组及用其获取高炉热风的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉高效热风炉组及用其获取高炉热风的方法，属于用气体燃料加热空气的装置领域，以及其获取热风的方法，它是由多个热风炉及燃烧室、风管总成及控制装置组成，其特点在于有一个共用外燃烧室，热风炉采用蜂巢格子砖和利用了中空栅格陶瓷燃烧器，利用其上述热风炉组获取热风的方法包括燃烧、送风、预热、换炉几个阶段，采用了贫氧燃烧技术和助燃空气的自身预热方法，本发明具有体积小，热效率高，使用寿命长等优点，得以实施将产生巨大经济效益。

Description

高炉高效热风炉组及用其获取高炉热风的方法

本发明涉及一种高炉高效热风炉组及用其获取高炉热风的方法，属于燃烧设备及燃烧方法，特别是一种用气体燃料加热空气的装置，以及用其获取热风的方法。

目前，每座高炉一般有3-4座热风炉，热风炉是一种蓄热型的热交换器，它用高炉煤气作燃料用空气助燃，加热格子砖，然后高炉用冷风冷却热风炉格子砖，而被加热后以高温高压空气方式送往高炉，为高炉的燃烧提供热风。现在的热风炉结构上有内燃烧室、外燃室和顶燃烧室等形式，在小高炉(＜300m³)上也有采用石球式热风炉，热风炉的燃烧有自动控制和人工控制二种，换炉也有人工换炉和自动换炉二种，就热风炉的材料而言它是一个耐火材料的堆砌体，以1000m³高炉为例，其热风炉的几何尺寸是直径7.5-8m，高36-38m，对2500m³高炉，热风炉直径9-9.5m，高度超过50m，相当庞大，一次性的投资也非常大；另外现有的高炉热风炉蓄热室的格子砖为方孔或圆孔，一般孔径为35-40mm，而壁厚为28-30mm，每立方米格子砖加热面积为32-36m³/m³，孔道的流通面积为32m²/m³，格子砖的热效率没有充分发挥出来；在现有的高炉热风炉使用中，冶金厂由于受到煤气平衡的制约，热风炉在得不到焦炉煤气时，只能燃烧单一的低发热值的高炉煤气(焦比降低后，高炉煤气的热值降至3000KJ/m³)，而热风温度要求1200℃以上时，直接将煤气和助燃空气进行燃烧，则无法保证燃烧的温度，必须寻找将助燃空气和煤气本身进行预热的装置和方法，以带入足够的物理量，保证燃烧温度的实现。

鉴于目前的高炉热风炉存在的上述缺点，本发明的目的在于为大家提供一种体积小，投资少，热效高的热风炉组，以及用其获取高炉热风的方法，来满足各界需求。

本发明的上述目的是通过下面的方式来实现的：

1.高炉高效热风炉组，由热风炉、燃烧室、风管总成及各种控制装置组成，其特点是多个热风炉同时与一个外燃烧室相接，即共用一个外燃烧室，每个热风炉中装有一组蜂巢式格子砖，在外燃烧室内装有一个中空栅格陶瓷燃烧器。

2.利用本发明提供的高炉高效热风炉组获取高炉热风的方法是在每个热风炉的一个工作循环中包括燃烧、送风、预热、换炉四个阶段，其方法上的特点是：

(1)在每个热风炉的燃烧阶段中，高炉煤气和被予热的助燃空气混合燃烧的体积比为10∶7，助燃空气分两次加入，第一次加入总量的50％左右，其余部分待第一部分助燃空气充分燃烧后，再加入。

(2)在每个热风炉的预热阶段中，助燃空气由热风炉下部进入热风炉中，经格子砖予热后，通入至外燃烧室中。

本发明的有益效果在于：

1.热风炉风温达1200℃以上，比我国当前平均热风温度高100-150℃，可降低高炉焦比30-50Kg/吨铁，可增加喷煤量50-70Kg/吨铁。

单一使用高炉煤气(低热值)，煤气不预热，助燃空气自身预热，使助燃空气达1000℃，拱顶温度控制在1350-1400℃之间。

2.热风炉的热效率提高8-10％。

采用新型格子砖后，对烟气的滤热能力增加，使废气温度由目前的250-280°降至150℃以下，热风炉的热效率可由目前80％提高到90％，节能8-10％，减少CO₂排放量8-10％。

3.热风炉体积减至原来的1/2～1/3，节省一次性投资。

4.热风炉的稳定性好，理论燃烧温度低，不再发生局部耐火材料烧坏的情况，热风炉寿命由目前8-10年，提高到15年，即热风炉寿命是高炉寿命的二倍。

5.烟气排气符合环保要求

由于采用高温空气贫氧燃烧方法，燃烧温度降低，排放的NOx含量可由目前1000ppm/m³降至50-100ppm/m³，大大有利于空气环保的要求。

下面是附图及图面说明：

图1是本发明的侧面结构图；

其中：1-1号热风炉、5-公用外燃烧室、6-烟道、7-热风总管、8-高炉冷风管、9-助燃空气管、10-高炉煤气管、11-热烟气阀、12-助燃热空气阀、13-高炉煤气阀、14-高炉冷风阀、15-高炉热风阀、16-助燃空气阀、17-烟道阀、18-中空栅格陶瓷燃烧器、19-高效蜂巢式格子砖

图2是本发明的平面布置图；

其中：1至4是1号至4号热风炉、5-公用外燃烧室、6-烟道、7-热风总管、8-高炉冷风管、9-助燃空气管、10-高炉煤气管、11-热烟气阀、12-助燃热空气阀、13-高炉煤气阀、14-高炉冷风阀、15-高炉热风阀、16-助燃空气阀、17-烟道阀

图3是本发明的蜂巢式格子砖单元结构图；

下面结合附图和实施例对本发明提供的技术方案做详细说明：

附图中提供的是本发明的一种实施例，它是由热风炉，燃烧室，风管总成及控制装置组成，其结构上的特点在于多个热风炉，本实施例中为四个，即1-4号热风炉同时与一个外燃烧器[5]连接，原有的热风炉的结构一般采用每个热风炉有一个燃烧室，这种内燃烧室的使用会使格子砖的稳定性降低，气流在格子砖上分布不均匀，从而格子砖的利用效率降低了，而外燃烧室[5]能增加结构的稳定性，在四个热风炉[1]-[4]中各装有一组蜂巢式格子砖[19]，每组蜂巢式格子砖[19]均由众多的单元构筑成形，材质上采用超细粉末制成，加入稳定剂以提高热震性能，采用静等压注塑成型，这种蜂巢式格子砖[19]的孔径由目前通用格子砖的Φ37-40mm，降至Φ20～Φ10mm，壁厚由25-30m降至6-13mm，加热面积为每立方米格子砖70-160m²，比原来的格子砖加热面积提高一倍以上，热风炉如果保持相同的加热面积，则热风炉的体积可缩减至1/2，在共用外燃烧内装有一个中空栅格陶瓷燃烧器[18]，这种中空栅格陶瓷燃烧器的具体结构可见专利号为ZL97250073.1的公开文本，它主要用来取代现用的套筒式燃烧器，套筒式燃烧器由于气体流动的特点而会出现低频振动，特别是当高温空气燃烧时，只能采用湍流扩散火焰，火焰变短而发生振动的可能性增加，而该种中空栅格陶瓷燃烧器能保证工作顺利工作。

利用本发明所提供的高炉高效热风炉组，获取高炉热风的方法是在每个热风炉的一个工作循环中包括燃烧、送风、预热、换炉四个阶段，这种方法的特点在于(1)在每个热风炉的燃烧阶段中，高炉煤气和已经预热的助燃空气混合的体积比为10∶7，助燃空气分两次加入，第一次加入总量的50％左右，其余部分待第一部分充分燃烧后，再加入；(2)在每个热风炉的预热阶段中，助燃空气由热风炉下部进入热风炉中，经格子砖预加热后，通入到外燃烧室中。

上述方法的具体说明如下，以热风炉[1]的工作周期为例进行描述：热风炉[1]先处于燃烧阶段，即高炉煤气和被预热的助燃空气在共用外燃烧室[5]燃烧成高温烟气经热烟气阀[11]通入热风炉[1]中，后由烟道阀[17]排至烟道[6]，燃烧阶段完毕后，热风炉[1]所有阀门处于关闭状态，之后进入送风阶段，即高炉用冷风由冷风管[8]，经冷风阀[14]由热风炉[1]底部进入其中，受格子砖[19]加热后，经高炉热风阀[15]通到热风总管[7]送往高炉，在送风阶段完成后，热风炉的热风阀[15]和冷风阀[14]关闭，打开助燃空气阀[12]，以便预热后的热空气进入燃烧室[5]，之后进入予热阶段，即打开助燃空气阀[16]，助燃空气由下部进入热风炉[1]，受热风炉格子砖[19]预热后，由阀[12]进入公用外燃烧室[5]，在预热阶段完成时，进入换炉阶段，先关闭阀[12]和[16]，同时打开烟道阀[17]和热烟气阀[11]，而重新进入燃烧阶段，周而复始，这四个热风炉在获取热风的过程中相互配合，并具有下述特点：

(1)保持高炉送风不断，任何时刻都有一座热风炉向高炉送风。

(2)任何时刻公用外燃烧室都在进行燃烧，任何时刻总有一座热风炉处于预热阶段。

(3)经过预热后助燃空气温度可达1000℃，而过去预热温度仅600℃，为此采用了贫氧燃烧技术即预热后的助燃空气与煤气燃烧时分两次加入，这样能使火焰特性发生变化，火焰体积大，温度均匀，由此而使氮化物排放量大大降低。

Claims (2)

1、一种高炉高效热风炉组，由热风炉、燃烧室、热风总管、高炉冷风管助燃空气管、高炉煤气管和热烟气阀、助燃热空气阀、高炉煤气阀、高炉冷风阀、助燃阀、烟道阀组成，其特点是多个热风炉同时与一个外燃烧室相接，即共用一个外燃烧室，每个热风炉中装有一组蜂巢式格子砖，在外燃烧室内装有一个中空栅格陶瓷燃烧器。

2、利用权利要求1所述的高炉高效热风炉组获取高炉热风的方法，是在每个热风炉的一个工作循环中包括燃烧、送风、预热、换炉四个阶段，其方法上的特点是：

(1)在每个热风炉的燃烧阶段中，高炉煤气和被预热的助燃空气混合燃烧的体积比为10∶7，助燃空气分两次加入，第一次加入总量的50％，其余部分待第一部分助燃空气充分燃烧后，再加入；

(2)在每个热风炉的预热阶段中，助燃空气由热风炉下部进入热风炉中，经格子砖预热后，通入至外燃烧室中。

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