CN201526956U - 不对称缩腰双室炉膛纯烧高炉煤气锅炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型技术为不对称缩腰双室炉膛纯烧高炉煤气锅炉，它克服了现有纯烧高炉煤气锅炉技术局限性，锅炉的技术方案采用了不对称缩腰、直流燃烧器、燃烧室绝热、燃烬室布置水冷屏等结构布置。本实用新型技术很好的解决了高炉煤气的着火、稳燃、燃烬的问题，同时也具有无煤气泄漏危险，成本相对较低，方便检修，燃烧器操作简单，锅炉密封性能好，安装要求低，无需二次投资的特点。

Description

不对称缩腰双室炉膛纯烧高炉煤气锅炉

所属技术领域

本实用新型技术应用于钢厂高炉煤气处理，达到环保节能的效果。

背景技术

目前，我国钢铁企业在冶炼一吨生铁时就会产生3000m³左右的副产品——高炉煤气，除在冶金工艺的各工段——如热风炉、转炉等中消耗50～60％外，余下的均需要利用锅炉把能源转换利用，尽量减少直接放散。而高炉煤气为低热值燃料，一般情况下，其发热值仅为2930KJ/Nm³～3550KJ/Nm³，可燃成分主要为CO，混合气中的CO浓度及着火环境是决定高炉煤气的着火温度的两要素；实验证实高炉煤气于空气的混合气中高炉煤气的着火浓度为35％～71％，着火温度为530℃～660℃，这种着火条件要求较高。高炉煤气的特性决定了其理论(绝热)燃烧温度低(理论燃烧温度仅为1250℃～1300℃)，这个温度仅为燃煤的理论燃烧温度的60％左右，在运行的物理特性是火焰的中心温度较低、化学反应速度也低。设计时就要考虑给予煤气足够的燃烬时间，同时要解决燃烧火焰不易稳定、易产生脉动现象、易脱火等问题，保证燃烧安全。而现有的纯烧高炉煤气锅炉中采用技术都是针对高炉煤气的这种特性设计的，其中主要采用的技术有：为提高高炉煤气燃烧前的温度增加煤气预热器；为使高炉煤气在燃烧时充分混合燃烧采用旋流燃烧器；以及为了提高炉膛温度保证高炉煤气稳定燃烧在炉膛中心布置稳燃器等。这些高炉煤气锅炉技术都有一定的局限性：其中煤气预热器因高炉煤气具有毒性和易燃性，煤气预热器内金属材料会因高炉煤气的腐蚀存在泄漏危险，安全性不好，而且造价高，检修不便；旋流燃烧器因是单个配风，对配风均匀性和操作水平要求高，煤气阻力大，而且易烧坏喷口；稳燃器是固定在地基上的砌砖结构，而锅炉是整体向下膨胀的，稳燃器处的密封和锅炉整体膨胀不易解决，而且稳燃器是由耐火材料砌筑成一定形状，对安装要求高，此部分材料需单独购买，运行过程中有脱落现象，启动及停炉时间都较长等。

发明内容

为了克服现有纯烧高炉煤气锅炉技术局限性，本实用新型技术提供了一种无煤气泄漏危险，成本相对较低，方便检修，燃烧器操作简单，锅炉密封性能好，安装要求低，无需二次投资的纯烧高炉煤气锅炉技术。

本实用新型技术解决其技术问题所采用的技术方案是：不对称缩腰、直流燃烧器、燃烧室绝热、燃烬室布置水冷屏等结构。

通过不对称缩腰，将炉膛形成双室结构，分为燃烧室和燃烬室两部分。

燃烧室由水冷壁构成，水冷壁上布置有销钉，工地敷设卫燃带，这样形成一个绝热的燃烧室，减少了水冷壁的吸热，以利于高炉煤气的着火、稳燃、燃烬。同时水冷壁结构又保护了卫燃带，卫燃带不至被烧损坏。

燃烬室也由水冷壁构成，燃烬室上部布置有水冷屏，以补充炉膛的蒸发吸热。

燃烬室与燃烧室匹配，通过不对称缩腰，烟气流向合理、充满度好，燃烧室的热量对燃烬室辐射少，燃烧室热量蓄积，对高炉煤气的着火、稳燃、燃烬更加有利。

水冷壁既可采用膜式壁结构，也可采用光管结构。

燃烧器采用缝隙式直流燃烧器、四角切圆燃烧结构。

缝隙式直流燃烧器较旋流燃烧器阻力小，对煤气系统要求不高；缝隙式直流燃烧器讲究整体匹配燃烧，旋流燃烧器讲究个体燃烧；因为缝隙式直流燃烧器的火焰为直流，不会烧损燃烧器喷口，旋流燃烧器本身烟气回流大，燃烧器喷口易烧损。

四角切圆燃烧，火焰形成旋转火球，烟气充满度好，绝热炉膛内形成的高温炽热烟气点燃本燃烧器，通过四角火焰相互促进，前期充分解决了高炉煤气的着火问题，后期混合又强烈，稳燃与燃烬好，所以燃烧运行稳定可靠，很好的解决了高炉煤气的着火、稳燃、燃烬的问题。

本实用新型技术的有益效果是，通过在锅炉本体内结构的设计达到安全高效的纯烧高炉煤气。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型技术进一步说明。

图中1.锅筒，2.水冷壁，3.构架平台，4.过热器，5.省煤器，6.空预器，7.直流燃烧器，8.燃烧室，9.燃烬室，10.水冷屏。

具体实施方式

在附图中，高炉煤气锅炉主要由锅筒(1)、水冷壁(2)、构架平台(3)、过热器(4)、省煤器(5)、空预器(6)几大部分组成。其中在水冷壁(2)在炉膛中下部由前后墙形成不对称缩腰结构，将炉膛分为燃烧室(8)和燃烬室(9)。其中前墙缩腰比后墙缩腰略高，一方面缩腰结构增加炉内混合，同时辐射部分热量，减少燃烧室对燃烬室的热量辐射，回流部分高温烟气，加强燃烧室(8)温度场温度；另一方面缩腰的不对称可以增加烟气流程，前墙比后墙缩腰略高是为了使后墙鼻区冲刷更充分，有利于炉膛吸热和燃料的燃烬。前后墙缩腰角度为30°～50°，不对称缩腰间净空水平距离为炉膛深度尺寸的一半左右；在前后墙缩腰处上下起弯点部位布置适当数量拉杆，以避免因缩腰产生的炉膛前后墙刚性不足变形问题。因高炉煤气理论燃烧温度较低，为避免因燃烧室受热面吸热降低温度场温度，保证高炉煤气稳定着火燃烧，在燃烧室(8)敷设卫燃带形成绝热炉膛，卫燃带的面积至少为燃烧室(8)面积的60％，前后墙卫燃带一直敷设到缩腰喉口处，可以避免缩腰喉口因烟气的强烈扰动冲刷所造成的磨损问题。卫燃带是通过在水冷壁上焊接销钉，再敷设一定厚度的耐火材料固定实现的，因卫燃带耐火材料厚度较薄，起炉停炉不需要较长时间预热或冷却，而且运行中不会出现脱落现象。燃烧室(8)两侧墙四角布置缝隙式直流燃烧器(7)，燃烧器在四角成一定角度布置，使高炉煤气火焰在燃烧室(8)中心形成切圆燃烧。

由于燃烧室(8)敷设卫燃带造成蒸发受热面减少，为保证炉膛有足够的蒸发吸热量，避免尾部省煤器(5)沸腾率过高，在燃烬室(9)上部沿炉膛宽度分组布置水冷屏(10)，水冷屏由上下集箱和管子加扁钢组成，上集箱水平布置，通过吊杆固定在顶部水冷壁上面，下集箱竖直布置在后墙或前墙。考虑受热膨胀问题，相邻受热管扁钢之间留有间隙。为进一步提高燃烧室(8)内温度场温度，锅炉尾部布置采用较高预热空气温度的空预器(6)。

不对称缩腰双室炉膛纯烧高炉煤气锅炉技术适用于参数为中温中压和高温高压以及超高压等多种参数的蒸汽锅炉。

Claims (5)

1.一种纯烧高炉煤气的锅炉，其特征是：炉膛采用不对称缩腰，燃烧器采用直流燃烧器，燃烧室采用卫燃带形成绝热炉膛以及燃烬室上部布置水冷屏的结构形式。

2.根据权利要求1所述纯烧高炉煤气的锅炉，其特征是炉膛中部前后墙水冷壁均向炉内弯曲，并在高度方向上起弯点和标高存在高度差，形成不对称缩腰。

3.根据权利要求1所述纯烧高炉煤气的锅炉，其特征是在燃烧室两侧墙四角布置缝隙式直流燃烧器，燃烧器在四角成一定角度布置，使高炉煤气火焰在燃烧室中心形成切圆燃烧。

4.根据权利要求1所述纯烧高炉煤气的锅炉，其特征是在燃烧室通过在水冷壁上焊接销钉，再敷设一定厚度的耐火材料形成卫燃带，卫燃带的面积至少为燃烧室面积的60％，前后墙卫燃带一直敷设到缩腰喉口处。

5.根据权利要求1所述纯烧高炉煤气的锅炉，其特征是在燃烬室上部沿炉膛宽度分组布置水冷屏，水冷屏由上下集箱和管子加扁钢组成，上集箱水平布置，通过吊杆固定在顶部水冷壁上面，下集箱竖直布置在后墙或前墙。

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