CN1727499A - 高炉热风炉高温预热装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于高炉炼铁技术领域，适用于高炉热风炉系统。本发明由助燃空气高温预热炉；配套的管路和阀门；助燃风机；操作、控制及检测系统四部分组成。本发明的特征是：在热风炉1附近建两座预热炉6，将热风炉1燃烧用助燃空气的大部分送到已被加热的预热炉6中进行预热。通过温度检测点2控制并调整助燃空气调节阀11，使混合室3中的热助燃空气温度达到热风炉1要求的温度。如果热风炉1不需要预热后的助燃空气，可将全部冷助燃空气通过旁路经混合室3送到热风炉1。本发明具有设计结构合理；温度调节简便灵活；操作成熟，可靠；提供的高温预热助燃空气温度稳定，可达到600℃以上，具备通用的余热预热设备无法达到300℃以上预热温度的优点。

Description

高炉热风炉高温预热装置及其工艺

技术领域

本发明属于钢铁工业中高炉炼铁技术领域，涉及一种高温预热助燃空气装置及其方法，特别适用于高炉各种型式的热风炉系统。

背景技术

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。现代高炉采用蓄热式热风炉，其工作原理是利用煤气燃烧产生高温烟气，用于加热热风炉蓄热室内的耐火格子砖即燃烧过程，再使空气通过炽热的格子砖而被加热即送风过程。每座高炉配置3～4座热风炉，轮流交替地进行燃烧和送风，使高炉连续不断地获得大量高温空气。

高风温是提高高炉冶炼强度，降低焦比和生产成本，提高喷煤量和产量的有效技术措施，是当今现代高炉炼铁技术发展的方向。

为降低焦比，提高喷煤量，对风温提出了越来越高的要求。作为向高炉提供高温空气的热风炉，其寿命和工作性能直接影响到炼铁生产的质量和效率，因而一直受到关注。在高炉实际生产中提高风温所受到的限制因素主要是热风炉承受高风温的能力及燃料的发热值。目前，我国炼铁高炉风温水平还比较低。高炉风温水平一般在900～1200℃之间，世界先进水平可达到1250～1350℃。

高炉为了有效地节约焦炭，降低生产成本，以获得更好的经济效益，均采用了喷吹煤粉技术。但在采用大喷吹量≥200kg/t时，需要风温≥1250℃。因此，使用大喷吹、高风温技术是采用强化冶炼的高炉所必需的。由于炼铁技术和工艺的不断发展，热风炉的结构型式和使用的耐火材料等项技术日臻完善，热风炉已能承受1250℃或更高的风温。

为了提高热风温度，目前在热风炉上采用了多项提高风温的技术。基本有以下几种：

(1)采用富化煤气技术

国外热风炉基本上采用了富化高炉煤气的措施，常用的富化气为焦炉煤气，也有用天然气进行富化。在焦炉煤气富化率≥10％时，风温可达到1250℃以上。但就我国钢铁企业而言，普遍缺乏高热值煤气，价格亦很难满足炼铁生产降低成本的要求，高炉风温因而难以提高，长期徘徊在1000℃左右。

(2)将热风炉烟气余热150～300℃加以回收，利用换热器对煤气、助燃空气进行预热的技术。

这是目前热风炉普遍采用的技术。但该技术受烟气温度较低的限制，预热温度不高，一般在200℃以内，而且该项技术使用的设备工作寿命较短，在使用2～3年后即开始出现工作效率逐步降低的情况，使用5～8年后则基本失效。在没有其它措施，只使用这项技术，并全烧高炉煤气时，风温最高可达到1200℃。因此，该项技术不能满足风温1250～1300℃的需要。

(3)热风炉自身预热技术

这项技术是通过设置四座热风炉和配套的管道、阀门等设施，利用其中一座热风炉送风以后的余热预热助燃空气，供给其它热风炉燃烧用。

这项技术因其操作和控制受其它热风炉的限制，对于预热助燃空气热风炉显得过大，能力不相匹配，因此预热温度不高，一般在400℃以内，如果同时采用换热器预热热风炉用煤气，在全烧高炉煤气时，可以满足风温达到1250℃的要求。目前国内使用这项技术的企业很少，主要原因是需要建设四座热风炉，热风炉的换炉操作、维护比较繁琐。

发明内容

本发明的目的是克服现有用于提高热风温度的各项技术的缺陷和不足，从而提供一种能够满足热风温度大于1250℃的需要，工艺简单，工作可靠，适应各种型式的热风炉使用的新技术和配套装置。

本发明涉及一种高炉热风炉高温预热装置，包括热风炉、配套的管路、阀门、操作控制及检测系统，其特征在于：该装置设有与热风炉连接的两座助燃空气高温预热炉：该助燃空气高温预热炉为一般热风炉或加热炉；在热风炉与助燃空气高温预热炉之间设置有混合冷、热助燃空气的混合室，并在混合室的出口热助燃空气的管路上设置测温点；热风炉和助燃空气高温预热炉可共用助燃风机、煤气预热系统及烟囱，可分别设置助燃风机和烟囱，也可不使用煤气预热系统；

一种使用高炉热风炉高温预热装置的预热工艺，助燃空气高温预热系统工作时，助燃空气高温预热炉中的一座首先进入燃烧状态，将助燃空气高温预热炉加热到100-1000℃的温度，然后进入送风状态；然后使助燃空气高温预热炉中的另一座进入燃烧状态，将其加热到100-1000℃的温度；两座助燃空气高温预热炉通过交替进行的燃烧和送风操作，可为热风炉使用的助燃空气轮流加热；然后将预热好的热助燃空气通过打开的热助燃空气切断阀进入混合室；在热风炉和助燃空气高温预热炉之间设置混合冷、热助燃空气的混合室，助燃风机产生的部分未被高温预热的冷助燃空气通过打开的助燃空气旁通阀和助燃空气调节阀进入混合室，与已进入混合室的热助燃空气进行混合；在混合室出口的热助燃空气的管路上设温度测点，通过该测点的温度检测值调整设在混合室冷助燃空气入口管路上的助燃空气调节阀开度，达到控制和调整送到热风炉使用的热助燃空气温度的目的；在热风炉不需要使用热助燃空气时，可关闭进、出助燃空气高温预热炉的助燃空气管路上的热助燃空气切断阀和冷助燃空气切断阀，使全部冷助燃空气通过打开的助燃空气旁通阀和助燃空气调节阀，混合器，送到热风炉使用。

本发明的工艺原理是：设置两座助燃空气高温预热炉，通过燃烧低热值的高炉煤气将助燃空气高温预热炉加热后，再用来预热热风炉使用的助燃空气。助燃空气高温预热炉燃烧温度在1000℃以上，助燃空气可以被预热到600℃以上。由于供热风炉使用的助燃空气的物理热被显著提高，热风炉的加热能力也被相应提高。根据计算，助燃空气温度在600℃时，可提高热风炉理论燃烧温度210℃，相应提高热风温度180℃，使采用全烧高炉煤气的热风炉风温都可达到1250℃以上。

本发明的装置由4部分组成：(1)助燃空气高温预热炉；(2)配套的管路、阀门；(3)助燃风机；(4)操作、控制及检测系统。助燃空气高温预热炉可以是目前所使用的任何一种型式的热风炉及其它型式的加热炉，包括：顶燃式热风炉，首钢式顶燃热风炉、石球式顶燃热风炉、卡鲁金式顶燃热风炉等；内燃式热风炉；外燃式热风炉；其它型式的加热炉。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

图1是本发明高炉热风炉高温预热工艺及装置的示意图。

图中1.热风炉，2.温度检测点，3.混合室，4.热助燃空气切断阀，5.烟气切断阀，6.助燃空气高温预热炉，7.煤气切断阀，8.空气切断阀，9.冷助燃空气切断阀，10.助燃空气旁通阀，11.助燃空气调节阀，12.助燃风机，13.煤气预热系统，14.烟囱。

具体实施方式

在图1中，助燃空气高温预热系统进入工作状态时的工作流程为：一座助燃空气高温预热炉6的煤气切断阀7，空气切断阀8和烟气切断阀5开启，将助燃空气高温预热炉6烧到需要的温度后，停止烧炉，进入送风状态。即关闭煤气切断阀7，空气切断阀8和烟气切断阀5，打开冷助燃空气切断阀9和热助燃空气切断阀4，使助燃风机12提供的冷助燃空气进入助燃空气高温预热炉6被加热。然后另一座助燃空气高温预热炉6的煤气切断阀7，空气切断阀8和烟气切断阀5开启，进入燃烧状态。送风状态和燃烧状态在两座助燃空气高温预热炉6间交替进行。当热风炉1进入燃烧状态时，燃烧所需的助燃空气由助燃风机12产生，其大部分进入助燃空气高温预热炉6内被加热。加热后通过打开的热助燃空气切断阀4，送到混合室3。这时由助燃风机12产生的冷助燃空气中未进入助燃空气高温预热炉6的部分，经过打开的助燃空气旁通阀10、助燃空气调节阀11也进入混合室3。由于热风炉1使用的热助燃空气温度有一定的要求，需要通过兑入一定量的未经加热的冷助燃空气将热助燃空气温度调整到要求的温度。进行这项调整操作时，首先通过设在混合室3的出口管道上的温度测点2测量热助燃空气温度，并根据这一点的温度值来控制和调整助燃空气调节阀11。冷、热助燃空气在混合室3中混合，可使热风炉1使用的热助燃空气温度波动比较小。调整好温度的热助燃空气通过助燃空气管道送到热风炉1使用。

在图1中，助燃空气高温预热系统由以下装置来完成各项操作。

助燃空气高温预热炉6及控制其实现燃烧和送风操作转换的装置为热助燃空气切断阀4，烟气切断阀5，煤气切断阀7，空气切断阀8，冷助燃空气切断阀9。进行燃烧操作时需要开启煤气切断阀7，空气切断阀8和烟气切断阀5，关闭热助燃空气切断阀4和冷助燃空气切断阀9。进行送风操作时需要开启热助燃空气切断阀4和冷助燃空气切断阀9，关闭煤气切断阀7，空气切断阀8和烟气切断阀5。

使经过预热的助燃空气达到热风炉1要求的温度则需要通过温度检测点2，混合室3，助燃空气旁通阀10，助燃空气调节阀11等装置来完成。助燃空气旁通阀10和助燃空气调节阀11的操作需要根据温度检测点2的测量值进行。冷、热助燃空气的混合必须通过混合室3进行。

助燃风机12，煤气预热系统13及烟囱14是热风炉1和助燃空气高温预热炉6所共用的装置，可以为两个系统同时提供燃烧用的空气、煤气及烟气排放。热风炉1和助燃空气高温预热炉6可分别设置助燃风机及烟囱，也可不使用煤气预热系统13。

Claims (8)

1、一种高炉热风炉高温预热装置，包括热风炉、配套的管路、阀门、操作控制及检测系统，其特征在于：该装置设有与热风炉(1)连接的两座助燃空气高温预热炉(6)。

2、如权利要求1所述的一种高炉热风炉高温预热装置，其特征在于：该助燃空气高温预热炉(6)为一般热风炉或加热炉。

3、如权利要求1所述的一种高炉热风炉高温预热装置，其特征在于：在热风炉(1)与助燃空气高温预热炉(6)之间设置有混合冷、热助燃空气的混合室(3)，并在混合室(3)的出口热助燃空气的管路上设置测温点(2)。

4、如权利要求1所述的一种高炉热风炉高温预热装置，其特征在于：热风炉(1)和助燃空气高温预热炉(6)可共用助燃风机(12)、煤气预热系统(13)及烟囱(14)，可分别设置助燃风机和烟囱，也可不使用煤气预热系统(13)。

5、一种使用高炉热风炉高温预热装置的预热工艺，其特征在于：助燃空气高温预热系统工作时，助燃空气高温预热炉(6)中的一座首先进入燃烧状态，将助燃空气高温预热炉(6)加热到100-1300℃的温度，然后进入送风状态；然后使助燃空气高温预热炉(6)中的另一座进入燃烧状态，将其加热到100-1300℃的温度；两座助燃空气高温预热炉(6)通过交替进行的燃烧和送风操作，可为热风炉(1)使用的助燃空气轮流加热；然后将预热好的热助燃空气通过打开的热助燃空气切断阀(4)进入混合室(3)。

6、如权利要求5所述的一种使用高炉热风炉高温预热装置的预热工艺，其特征是：在热风炉(1)和助燃空气高温预热炉(6)之间设置混合冷、热助燃空气的混合室(3)，助燃风机(12)产生的部分未被高温预热的冷助燃空气通过打开的助燃空气旁通阀(10)和助燃空气调节阀(11)进入混合室(3)，与已进入混合室(3)的热助燃空气进行混合。

7、如权利要求5所述的一种使用高炉热风炉高温预热装置的预热工艺，其特征是：在混合室(3)出口的热助燃空气的管路上设温度测点(2)，通过该测点的温度检测值调整设在混合室(3)冷助燃空气入口管路上的助燃空气调节阀(11)开度，达到控制和调整送到热风炉(1)使用的热助燃空气温度的目的。

8、如权利要求5所述的一种使用高炉热风炉高温预热装置的预热工艺，其特征是：在热风炉(1)不需要使用热助燃空气时，可关闭进、出助燃空气高温预热炉(6)的助燃空气管路上的热助燃空气切断阀(4)和冷助燃空气切断阀(9)，使全部冷助燃空气通过打开的助燃空气旁通阀(10)和助燃空气调节阀(11)，混合器(3)，送到热风炉(1)使用。