CN220532964U - 一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，包括：包盖，盖合在钢包的顶部；全氧分级卷吸燃烧器，包括安装在包盖上的全氧烧嘴，全氧烧嘴上设有独立的氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴，氧气喷嘴的氧气和燃料气体喷嘴的燃料能够以不同的速度进入钢包内，并与钢包内的气体发生卷吸作用，且助燃气体喷嘴还能够调节火焰长度和热量分布；流量控制阀组，用于分别控制氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴内不同气体的流速；测温单元，设置在包盖上。本实用新型能够将全氧燃烧技术应用于250t以上的大型钢铁包，不论从生产、操作、安全、环保、节能、降本等各方面，均可有效提升社会效益、环境效益和经济效益。

Description

一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统

技术领域

本实用新型涉及钢包烘烤装置技术领域，尤其涉及一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统。

背景技术

钢铁企业中，钢包烘烤是生产的必备工序，常用的烘烤工艺，多使用焦炉煤气、混合煤气、天然气等作为燃料，鼓风机输出助燃风作为助燃剂，由于该工艺存在诸多缺陷，尤其是热量浪费严重，随着工艺技术的进步，蓄热式烘烤工艺逐渐普及。

蓄热式烘烤主要是用燃烧产生的高温烟气预热助燃空气，从而提高能源的利用率。蓄热式燃烧技术，也存在一定不足，主要是烘烤过程中产生的烟气除部分回收预热空气或燃料气外，大部分还是直接排放，烘烤时的最高排烟温度可达到1000℃以上，排烟热损失可达到总供热的～60％以上，能耗较高。此外，空气助燃烘烤燃烧火焰刚度较弱，火焰主要集中在钢包上半部，无法将热量高效传递至钢包底部，包内温度均匀性较差，且烘烤时间也较长，安全性也不理想。

由于蓄热式烘烤工艺已无法解决自身问题，近年来，全氧燃烧技术逐渐在钢包烘烤方面推广应用，并取得了较为理想的效果。

截至目前，全氧助燃烘烤工艺还只是针对150t以下的中小型钢包，从未在200t以上的大型钢包应用。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统。

一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，包括：

包盖，盖合在钢包的顶部；

全氧分级卷吸燃烧器，包括安装在所述包盖上的全氧烧嘴，所述全氧烧嘴上设有独立的氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴，所述氧气喷嘴的氧气和所述燃料气体喷嘴的燃料能够以不同的速度进入所述钢包内，并与所述钢包内的气体发生卷吸作用，且所述助燃气体喷嘴还能够调节火焰长度和热量分布；

流量控制阀组，用于分别控制所述氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴内不同气体的流速；

测温单元，设置在所述包盖上，所述测温单元能够全过程动态测控被烘烤钢包的温度。

在其中一个实施例中，所述包盖包括：

包盖本体，盖合在钢包的顶部，所述包盖本体的内侧内衬耐火材料；

升降系统，与所述包盖本体相连接，所述升降系统用于打开或关于所述包盖本体。

在其中一个实施例中，所述流量控制阀组包括：

氧气回路，包括氧气入口、第一氧气出口和第二氧气出口，所述氧气入口经氧气流量控制单元与第一氧气出口和第二氧气出口相连接，所述第一氧气出口与氧气喷嘴相连接，所述第二氧气出口与所述助燃气体喷嘴相连接；

煤气回路，包括煤气入口和煤气出口，所述煤气入口经煤气流量控制单元与所述煤气出口相连接，所述煤气出口与所述燃料气体喷嘴相连接；

吹扫回路，包括压缩空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气出口的压缩空气能够进入到所述钢包内部进行吹扫；

仪表气回路，分别与所述氧气流量控制单元和煤气流量控制单元相连接；

冷却回路，包括氮气入口和氮气出口，所述氮气出口的氮气能够对所述钢包的内部进行冷却；

自动点火回路，用于对所述煤气回路的煤气进行自动点火。

在其中一个实施例中，所述自动点火回路经点火变压器和点火煤气阀门与点火烧嘴相连接，所述点火烧嘴还与火焰检测器相连接。

在其中一个实施例中，还包括：

支架，用于支撑所述包盖；

旋转大臂，与所述包盖相连接，所述旋转大臂能够支撑及连接所述包盖；

平台，设置在所述支架上，所述平台用于人工检修或观测。

在其中一个实施例中，所述测温单元包括红外测温仪和测温热电偶，所述红外测温仪和测温热电偶间隔地设置在所述包盖上。

上述适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，通过将全氧烧嘴设置成独立的氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴，氧气和燃料经由氧气喷嘴和燃料气体喷嘴以不同的速度进入钢包内，在反应前和炉内气体发生卷吸作用，弥散混合后燃烧，使得燃烧稳定，且火焰均匀而弥散，减少炉内热点的产生，有效地保护了炉衬。而且，在燃烧过程中，高动量的氧气和燃料射流，能够卷吸带动钢包内的气体，实现钢包内气体的炉内循环，促进了温度的均匀分布和热量传递。此外，通过调节氧气喷嘴和助燃气体喷嘴的一次氧和二次氧的比例关系，可以调节火焰长度和热量分布，并大幅度降低氮氧化物的形成。从而使本实用新型能够将全氧燃烧技术应用于250t以上的大型钢铁包，是对该节能烘烤工艺使用领域的完善和补充，不论从生产、操作、安全、环保、节能、降本等各方面，均可有效提升社会效益、环境效益和经济效益，具有积极并且重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统的结构示意图；

图2是本实用新型的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统的俯视图；

图3是本实用新型的全氧分级卷吸燃烧器的结构示意图；

图4是本实用新型的全氧分级卷吸燃烧器的原理图；

图5是本实用新型的流量控制阀组的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本实用新型的主要构思在于：

本实用新型采用氧气分级燃烧烤包器，高热效率、低能耗、低排放、低NOx功能，在保证安全联锁的情况下，实现氧气助燃钢包烘烤。刚性好且长度适中的火焰，以及一定的火焰形态可调性，各类钢包烘烤曲线设定及自动控制，友好的操作界面及控制系统。氧气燃烧火焰温度相较于蓄热式燃烧火焰温度，焦炉煤气空气助燃条件下理论火焰温度为1628℃，全氧助燃条件下理论火焰温度2785℃，实际全氧燃烧火焰峰值温度达到2089℃。

为了解决传统氧气燃烧温度高、对炉衬耐材有损坏的问题，且考虑环保要求，采用全氧分级卷吸燃烧装置，通过不同烧嘴喷入氧气和燃料,进行分级燃烧，并控制氧气、燃料的射流速度，使之分别在炉内与烟气卷吸稀释后再发生燃烧反应，从而降低了峰值火焰温度。

参阅图1-5所示，本实用新型一实施例提供一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，包括：

包盖1，盖合在钢包2的顶部；

全氧分级卷吸燃烧器3，包括安装在所述包盖1上的全氧烧嘴，所述全氧烧嘴上设有独立的氧气喷嘴31、燃料气体喷嘴32和助燃气体喷嘴33，所述氧气喷嘴31的氧气和所述燃料气体喷嘴32的燃料能够以不同的速度进入所述钢包2内，并与所述钢包2内的气体发生卷吸作用，且所述助燃气体喷嘴33还能够调节火焰长度和热量分布；

流量控制阀组4，用于分别控制所述氧气喷嘴31、燃料气体喷嘴32和助燃气体喷嘴33内不同气体的流速；

测温单元5，设置在所述包盖1上，所述测温单元5能够全过程动态测控被烘烤钢包2的温度。

上述适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，通过将全氧烧嘴设置成独立的氧气喷嘴31、燃料气体喷嘴32和助燃气体喷嘴33，氧气和燃料经由氧气喷嘴31和燃料气体喷嘴32以不同的速度进入钢包2内，在反应前和炉内气体发生卷吸作用，弥散混合后燃烧，使得燃烧稳定，且火焰均匀而弥散，减少炉内热点的产生，有效地保护了炉衬。而且，在燃烧过程中，高动量的氧气和燃料射流，能够卷吸带动钢包2内的气体，实现钢包2内气体的炉内循环，促进了温度的均匀分布和热量传递。此外，通过调节氧气喷嘴31和助燃气体喷嘴33的一次氧和二次氧的比例关系，可以调节火焰长度和热量分布，并大幅度降低氮氧化物的形成。从而使本实用新型能够将全氧燃烧技术应用于250t以上的大型钢铁包，是对该节能烘烤工艺使用领域的完善和补充，不论从生产、操作、安全、环保、节能、降本等各方面，均可有效提升社会效益、环境效益和经济效益，具有积极并且重要的意义。

在本实用新型一实施例中，所述包盖1包括：

包盖本体11，盖合在钢包2的顶部，所述包盖本体11的内侧内衬耐火材料；

升降系统，与所述包盖本体11相连接，所述升降系统用于打开或关于所述包盖本体11。

本实施例中，耐火材料可以用耐热不锈钢件固定在所述包盖本体11的内侧。包盖本体11的尺寸比包口大400mm，耐火材料可以选用含锆陶瓷纤维预制模块进行填充、固定，厚度约250-280mm，其可以有效隔离钢包2内热烟气的温度，保护包盖本体11顶部的全氧烧嘴、测温单元5等元件，保证系统稳定的运行。

在本实用新型一实施例中，所述流量控制阀组4包括：

氧气回路，包括氧气入口41、第一氧气出口42和第二氧气出口43，所述氧气入口41经氧气流量控制单元与第一氧气出口42和第二氧气出口43相连接，所述第一氧气出口42与氧气喷嘴31相连接，所述第二氧气出口43与所述助燃气体喷嘴33相连接；

煤气回路，包括煤气入口44和煤气出口45，所述煤气入口44经煤气流量控制单元与所述煤气出口45相连接，所述煤气出口45与所述燃料气体喷嘴32相连接；

吹扫回路，包括压缩空气入口46和压缩空气出口47，所述压缩空气出口47的压缩空气能够进入到所述钢包2内部进行吹扫；

仪表气回路，分别与所述氧气流量控制单元和煤气流量控制单元相连接；

冷却回路，包括氮气入口48和氮气出口49，所述氮气出口49的氮气能够对所述钢包2的内部进行冷却；

自动点火回路，用于对所述煤气回路的煤气进行自动点火。

本实施例中，各气体回路均具有独立调压、稳压及调节功能，满足氧气燃烧系统的正常使用功能。

在本实用新型一实施例中，所述自动点火回路经点火变压器和点火煤气阀门与点火烧嘴相连接，所述点火烧嘴还与火焰检测器相连接。本实施例中，点火煤气阀门与火焰检测器具有安全联锁功能。点火烧嘴启动后，火焰检测器在规定时间内未检测到火焰，自动关闭自动点火回路。点火烧嘴设定为长明火模式，非检修作业期间，保持点火烧嘴长明火状态。

在本实用新型一实施例中，还包括：

支架6，用于支撑所述包盖1；

旋转大臂7，与所述包盖1相连接，所述旋转大臂7能够支撑及连接所述包盖1；

平台8，设置在所述支架6上，所述平台8用于人工检修或观测。

在本实用新型一实施例中，所述测温单元5包括红外测温仪51和测温热电偶52，所述红外测温仪51和测温热电偶52间隔地设置在所述包盖1上。通过红外测温仪51和测温热电偶52能全过程动态测控被烘烤钢包2的温度。

需要说明的是，本实用新型还包括控制系统，控制系统包括主控制柜、含PLC燃烧操作和控制系统；电控箱、操作面板、人机操作界面(触摸屏)，用于实现系统的安全联锁、自动控制及人员生产操作指令。其主要为现有技术的常规控制手段，此处不再赘述。

本实用新型中，250t以上大型钢铁包的节能烘烤工艺设计参数表如下：

综上所述，本实用新型的有益效果如下：

1)、纯氧燃烧采用纯氧代替空气作为助燃介质，减少了空气中的氮气和惰性气体参与热量交换所造成的热量损失，系统热效率和钢包升温速度均会明显提高。

2)、纯氧火焰高强度扰流，火焰可以冲到钢包底部，达到快速均匀加热，在高温态可以切换到无焰燃烧，确保温度均匀，可缩短加热时间20～30％左右。

3)、本技术节能效果明显，如在直燃式烘烤基础上改造，燃料节省量可达到60％以上，在蓄热式烘烤基础上改造，燃料节省量也可达到35％左右。

4)、采用氧燃比例自动调节，并按照设定的曲线进行烘烤，特殊工况下，可以采用阶段时间比例进行烘烤。在烘烤过程中，全流程火焰安全连锁监控，确保系统全过程安全锁定。燃烧器配有自动点火装置，使用时能自动点火燃烧，确保使用的安全性与可靠性，烟气排放量也随之大量减少。

5)、伴随污染物的排放大幅减少，更加符合环保法规，也降低了环保装备成本。

6)、降低对耐材的影响、更低的NOx排放(分级燃烧，温度均匀，无明显热点)，使维护便捷，日常维护费用低(火焰可调性好，无蓄热体、换向阀等定期更换的易损件)。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，包括：

包盖，盖合在钢包的顶部；

全氧分级卷吸燃烧器，包括安装在所述包盖上的全氧烧嘴，所述全氧烧嘴上设有独立的氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴，所述氧气喷嘴的氧气和所述燃料气体喷嘴的燃料能够以不同的速度进入所述钢包内，并与所述钢包内的气体发生卷吸作用，且所述助燃气体喷嘴还能够调节火焰长度和热量分布；

流量控制阀组，用于分别控制所述氧气喷嘴、燃料气体喷嘴和助燃气体喷嘴内不同气体的流速；

测温单元，设置在所述包盖上，所述测温单元能够全过程动态测控被烘烤钢包的温度。

2.如权利要求1所述的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，所述包盖包括：

包盖本体，盖合在钢包的顶部，所述包盖本体的内侧内衬耐火材料；

升降系统，与所述包盖本体相连接，所述升降系统用于打开或关于所述包盖本体。

3.如权利要求1或2所述的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，所述流量控制阀组包括：

氧气回路，包括氧气入口、第一氧气出口和第二氧气出口，所述氧气入口经氧气流量控制单元与第一氧气出口和第二氧气出口相连接，所述第一氧气出口与氧气喷嘴相连接，所述第二氧气出口与所述助燃气体喷嘴相连接；

煤气回路，包括煤气入口和煤气出口，所述煤气入口经煤气流量控制单元与所述煤气出口相连接，所述煤气出口与所述燃料气体喷嘴相连接；

吹扫回路，包括压缩空气入口和压缩空气出口，所述压缩空气出口的压缩空气能够进入到所述钢包内部进行吹扫；

仪表气回路，分别与所述氧气流量控制单元和煤气流量控制单元相连接；

冷却回路，包括氮气入口和氮气出口，所述氮气出口的氮气能够对所述钢包的内部进行冷却；

自动点火回路，用于对所述煤气回路的煤气进行自动点火。

4.如权利要求3所述的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，所述自动点火回路经点火变压器和点火煤气阀门与点火烧嘴相连接，所述点火烧嘴还与火焰检测器相连接。

5.如权利要求1所述的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，还包括：

支架，用于支撑所述包盖；

旋转大臂，与所述包盖相连接，所述旋转大臂能够支撑及连接所述包盖；

平台，设置在所述支架上，所述平台用于人工检修或观测。

6.如权利要求1所述的适用于250t以上大型钢包的节能烘烤系统，其特征在于，所述测温单元包括红外测温仪和测温热电偶，所述红外测温仪和测温热电偶间隔地设置在所述包盖上。