CN201778080U - 蓄热式均热炉 - Google Patents

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陶曙明
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Abstract

本实用新型公开了一种蓄热式均热炉,包括均热炉炉体,该均热炉炉体上部两侧分别设置有第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴,所述第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴连接有煤气管道、空气管道和蓄热烟气管道;所述第一蓄热式烧嘴通过第一煤气管道换向阀与所述煤气管道相连接、通过第一空气管道换向阀与所述空气管道相连接、以及通过第一烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相连接;所述第二蓄热式烧嘴通过第二煤气管道换向阀与所述煤气管道相连接、通过第二空气管道换向阀与所述空气管道相连接、以及通过第二烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相连接。本实用新型的蓄热式均热炉,可使用低热值的混合煤气,并且节能效率高,减少了污染气体的排放。

Description

蓄热式均热炉
技术领域
[0001] 本实用新型涉及冶金行业中使用的均热炉,更具体地,是一种蓄热式均热炉。 背景技术
[0002] 在冶金行业中,通常用到的均热炉包括上部单侧烧嘴均热炉,一般以炉组为单位, 一个炉组分3个坑,烧嘴1个或2个布置在单侧,烧嘴的下方设置排烟口,燃料燃烧后,炉气 (或火焰)在炉长方向上呈“U”形。
[0003] 如图1所示,为现有技术的上部单侧单烧嘴均热炉的示意图。如图所示,均热炉10 单侧设置有烧嘴20,烧嘴20下方的排烟口(图未示)连接到烟气管道50,另外,煤气管道 40经连接在烟气管道50间的换热器51连接到烧嘴20,空气管道30经过连接在烟气管道 50间的另一换热器52连接到烧嘴20。风机60将空气送入到空气管道30内(同时还将空 气送入炉组的其它坑内,如箭头所示),并且燃烧后的烟气通过烟气管道50由烟囱70排出。 空气管道30、煤气管道40、和烟气管道上分别设置有用于调节流量的空气调节阀31、煤气 调节阀41、以及烟气调节阀53,并且空气管道30和煤气管道40上还分别设置有切断阀32、 42。
[0004] 如图2所示,为现有技术的上部单侧双烧嘴均热炉的示意图,与图1的不同之处在 于,该均热炉的单侧上设置有两个烧嘴,20、20’,而其余设置与图1中相同。
[0005] 在上述常规的均热炉中,使用的燃料一般为中、高值的混合煤气(例如,1800〜 2500Kcal/Nm3),采用空气或煤气预热的节能方式,空气采用金属辐射换热器(图1、2中的 换热器52),空气的预热温度为500°C,煤气采用金属管对流换热器(图1、2中换热器51), 煤气预热温度为300°C。使用该种均热炉,需要热值较高的混合煤气,因此成本价高,并且节 能效率差,NOx排放量大。
[0006] 另外,蓄热燃烧技术已应用于均热炉。蓄热燃烧技术(也称作高温空气燃烧技术) 是于上世纪八十年代末提出的一种全新概念燃烧技术。该技术把回收烟气余热与高效燃烧 及降低NOx排放量等技术有技地结合起来,从而实现了节能和降低NOx排放量的双重目的。 在现有的均热炉系统中,包括应用有蓄热式烧嘴的上部单侧均热炉。该种均热炉采用上下 各一对烧嘴,下部一对烧嘴的燃烧通道在两侧的两排管道之间,因此,下部火焰容易冲刷在 钢锭表面,影响钢锭的加热质量,同时,为增加烧嘴,使原来三排钢锭布炉减少了中间的一 排钢锭,这减少了均热炉的装入量,并因此增加了均热燃耗。
实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的,在于克服现有技术的均热炉在应用中所存在的上述问题,提 供一种能够使用低热值混合媒气完成正常钢锭加热任务、并且节能效率高、可减少污染气 体排放的蓄热式均热炉。
[0008] 为达到上述目的,本实用新型的蓄热式均热炉,包括均热炉炉体,该均热炉炉体上 部两侧分别设置有第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴,所述第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴连接有煤气管道、空气管道和蓄热烟气管道;所述第一蓄热式烧嘴通过第一煤气管道 换向阀与所述煤气管道相连接、通过第一空气管道换向阀与所述空气管道相连接、以及通 过第一烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相连接;所述第二蓄热式烧嘴通过第二煤气管 道换向阀与所述煤气管道相连接、通过第二空气管道换向阀与所述空气管道相连接、以及 通过第二烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相连接。
[0009] 优选地,所述均热炉炉体上连接有常规烟气管道,并且该常规烟气管道和所述煤 气管道之间设置有换热器。
[0010] 优选地,所述常规烟气管道上设置有烟道闸门。
[0011] 优选地,所述均热炉炉体上部两侧还分别设置有第三蓄热式烧嘴和第四蓄热式烧 嘴,所述第三蓄热式烧嘴和第四蓄热式烧嘴分别与所述第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴 并联,并与所述煤气管道、空气管道和蓄热烟气管道连接。
[0012] 优选地,所述煤气管道、空气管道和蓄热烟气管道上分别设置有煤气流量调节阀、 空气流量调节阀和烟气流量调节阀。
[0013] 本实用新型的蓄热式均热炉,可使用低热值的混合煤气,因此降低了生产成本,并 且节能效率高,减少了污染气体的排放。
附图说明
[0014] 图1为现有技术中常规式上部单侧烧嘴均热炉的示意图,其中在单侧设置有一个 烧嘴;
[0015] 图2为现有技术中另一种常规式上部单侧烧嘴均热炉的示意图,其中在单侧设置 有两个烧嘴;
[0016] 图3为本实用新型的蓄热式均热炉的一个实施方式的示意图;
[0017] 图4为本实用新型的蓄热式均热炉的另一个实施方式的示意图。
具体实施方式
[0018] 以下结合附图和具体实施方式,对本实用新型的蓄热式均热炉的组成和应用原理 进行更详细地说明。应当理解,该具体实施方式仅用于解释本实用新型,而不用于限制本实 用新型的范围。在各附图中,相同的部件使用相同的标号。
[0019] 如图3所示,是本实用新型的蓄热式均热炉的一个实施方式的示意图。在该实施 方式中,蓄热式均热炉包括均热炉炉体100,该均热炉炉体上部两侧分别设置有第一蓄热式 烧嘴Iio和第二蓄热式烧嘴120,该第一蓄热式烧嘴110和蓄热式第二烧嘴120分别连接有 煤气管道200、空气管道300和蓄热烟气管道400。第一、二蓄热式烧嘴110、120可设置在 离炉口(图未示)Im左右的端墙上。风机600通过空气管道300为均热炉提供空气,排烟 机700连接到蓄热烟气管道400,用于将蓄热烟气排出。
[0020] 更具体地,在该实施方式中,第一蓄热式烧嘴110通过第一煤气管道换向阀210与 煤气管道200相连接、通过第一空气管道换向阀310与空气管道300相连接、以及通过第一 烟气管道换向阀410与蓄热烟气管道400相连接,并且第二蓄热式烧嘴120通过第二煤气 管道换向阀220与煤气管道200相连接、通过第二空气管道换向阀320与所述空气管道300 相连接、以及通过第二烟气管道换向阀420与蓄热烟气管道400相连接。另外,均热炉炉体100上连接有常规烟气管道500,并且常规烟气管道500与煤气管道200之间设置有换热器 510,并延伸连接到烟囱800。蓄热烟气管道400和常规烟气管道500分别用于排出蓄热烟 气和常规烟气。常规烟气管道500上可设置有烟道间门(图未示),用于对炉压进行调节。 该实施方式中,排出的蓄热烟气和常规烟气各占50%。当然,在实际应用中,可根据蓄热温 度而对二者比例进行适当调整。
[0021] 为控制煤气、空气、和常规烟气的流量,在煤气管道200、空气管道300和常规烟气 管道400上可分别设置行业内常规使用的煤气流量调节阀230、空气流量调节阀330和烟气 流量调节阀430。
[0022] 蓄热式烧嘴110、120内蓄热体所采用的陶瓷小球比表面积高达240m2/m3。众多 的小球将气流分割成很小的气流通道,气流在蓄热体内流过时,形成强烈的紊流区,可有效 冲破蓄热体表面的附面层,又由于球径很小,因此传热半径小、热阻低、密度高、导热性好, 结合以本实施方式独特的换向系统(具体原理将在以下进行更详细介绍),可实现频繁且 快速的换向。每小时蓄热体可利用45-90个周期,高温烟气经蓄热体后,在很短的行程内 (600-800mm)便可将烟气降至150°C左右排放。而在下一个周期中,常温空气经蓄热体在相 同路径内即可分别预热到仅比烟气温度低100°C左右,温度效率高达85%以上。因蓄热体 体积十分小巧,加之小球流动性能良好,即使积灰后阻力增加,也不影响换热指标;并且小 球更换、清洗非常方便,并可重复使用。
[0023] 以下根据图3中所示的实施方式,对本实用新型的蓄热式均热炉的工作原理进行 详细说明。由风机600吹出的常温空气通过空气管道300由第一空气管道换向阀310和 第二空气管道换向阀320切换入蓄热式烧嘴110、120中的其中一个后,在该蓄热式烧嘴 110或120内被加热,从而在极短时间内使常温空气加热到接近炉温(一般比炉温低50〜 100oC)o被加热的高温热空气进入均热炉炉体100后,与燃料混合燃烧,同时,均热炉炉体 100内燃烧后的部分热烟气经过另一个蓄热式烧嘴120或110排入蓄热烟气管道400,然后 通过引风机700排入常规烟道。而其余的常规烟气排入常规烟气管道500,在利用换热器 510完成与煤气管道200换热后,通过烟囱800排入大气。具体地,均热炉炉体100内的高 温热烟气将显热存储在其中一个蓄热式烧嘴110或120内,并通过另一个蓄热式烧嘴120 或110,以低于150°C的低温烟气经第一烟气管道换向阀410或第二烟气管道换向阀420排 出。工作温度不高的各换向阀210、220、310、320、410、420以一定的频率进行切换(常规的 切换周期为40〜80秒),使两个蓄热式烧嘴110、120处于蓄热与放热的交替工作状态。
[0024] 以下通过本实用新型的蓄热式均热炉在一个换向循环内的工作进程,详细描述两 个蓄热式烧嘴的切换步骤。
[0025] 燃烧开始前,第一煤气管道换向阀210、第二煤气管道换向阀220、第一空气管道 换向阀310、第二空气管道换向阀320、第一烟气管道换向阀410、以及第二烟气管道换向阀 420均处于关闭状态。且煤气流量调节阀230、空气流量调节阀330、和烟气流量调节阀430 处于工艺要求的位置。
[0026] 蓄热燃烧开始时,第一空气管道换向阀310和第二烟气管道换向阀420同时开启, 延时一定时间后(例如,0.5秒),开启第一煤气管道换向阀210。燃烧一段时间后(即一个 换向周期,例如45秒),关闭第一煤气管道换向阀210,从而完成第一个周期的蓄热燃烧。
[0027] 紧接着,在延时一定时间后(例如,0. 5秒),关闭第一空气管道换向阀310和第二烟气管道换向阀420,同时打开第二空气管道换向阀320和第一烟气管道换向阀410,延时 一定时间后(例如,0. 5秒),开启第二煤气管道换向阀220,从而进入到下一个周期的蓄热 燃烧。与上述第一周期燃烧相同,在燃烧一段时间后,第二煤气管道换向阀220关闭,从而 完成一个蓄热燃烧循环。其后,进入下一个蓄热燃烧循环。
[0028] 在蓄热燃烧循环过程中,燃烧系统可根据炉温的要求,利用煤气流量调节阀、空气 流量调节阀、和烟气流量调节阀进行煤气、空气、和烟气的流量调节,进而完成对均热炉的 燃烧控制。
[0029] 另外,如图4所示,根据均热炉热负荷和装入量大小,可在均热炉炉体100的两侧 上部再设置分别与第一蓄热式烧嘴110和第二蓄热式烧嘴120相并联的第三蓄热式烧嘴 110’和第四蓄热式烧嘴120’,它们的设置方式、工作原理分别与上述第一蓄热式烧嘴110 和第二蓄热式烧嘴120相同。
[0030] 利用本实用新型的蓄热式均热炉,可在满足工艺要求的前提下,使节能率较已有 的常规式均热炉提高15%以上。
[0031] 综上所述,本实用新型的蓄热式均热炉,可使用低热值的混合煤气,因此降低了生 产成本,并且节能效率高,减少了污染气体的排放。

Claims (6)

1. 一种蓄热式均热炉,包括均热炉炉体,其特征在于,该均热炉炉体上部两侧分别设置 有第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴,所述第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴连接有煤气管道、空气管道和蓄热烟气管道;所述第一蓄热式烧嘴通过第一煤气管道换向阀与所述煤气管道相连接、通过第一空气 管道换向阀与所述空气管道相连接、以及通过第一烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相 连接;所述第二蓄热式烧嘴通过第二煤气管道换向阀与所述煤气管道相连接、通过第二空气 管道换向阀与所述空气管道相连接、以及通过第二烟气管道换向阀与所述蓄热烟气管道相 连接。
2.根据权利要求1所述的蓄热式均热炉,其特征在于,所述均热炉炉体上连接有常规 烟气管道,并且该常规烟气管道和所述煤气管道之间设置有换热器。
3.根据权利要求2所述的蓄热式均热炉,其特征在于,所述常规烟气管道上设置有烟 道闸门。
4.根据权利要求1或2所述的蓄热式均热炉,其特征在于,所述均热炉炉体上部两侧还 分别设置有第三蓄热式烧嘴和第四蓄热式烧嘴,所述第三蓄热式烧嘴和第四蓄热式烧嘴分 别与所述第一蓄热式烧嘴和第二蓄热式烧嘴并联,并与所述煤气管道、空气管道和蓄热烟 气管道连接。
5.根据权利要求1或2所述的蓄热式均热炉,其特征在于,所述煤气管道、空气管道和 蓄热烟气管道上分别设置有煤气流量调节阀、空气流量调节阀和烟气流量调节阀。
6.根据权利要求4所述的蓄热式均热炉,其特征在于,所述煤气管道、空气管道和蓄热 烟气管道上分别设置有煤气流量调节阀、空气流量调节阀和烟气流量调节阀。
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