專利名稱：高爐高效熱風(fēng)爐組及用其獲取高爐熱風(fēng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高爐高效熱風(fēng)爐組及用其獲取高爐熱風(fēng)的方法，屬于燃燒設(shè)備及燃燒方法，特別是一種用氣體燃料加熱空氣的裝置，以及用其獲取熱風(fēng)的方法。
目前，每座高爐一般有3-4座熱風(fēng)爐，熱風(fēng)爐是一種蓄熱型的熱交換器，它用高爐煤氣作燃料用空氣助燃，加熱格子磚，然后高爐用冷風(fēng)冷卻熱風(fēng)爐格子磚，而被加熱后以高溫高壓空氣方式送往高爐，為高爐的燃燒提供熱風(fēng)。現(xiàn)在的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)上有內(nèi)燃燒室、外燃室和頂燃燒室等形式，在小高爐(＜300m3)上也有采用石球式熱風(fēng)爐，熱風(fēng)爐的燃燒有自動(dòng)控制和人工控制二種，換爐也有人工換爐和自動(dòng)換爐二種，就熱風(fēng)爐的材料而言它是一個(gè)耐火材料的堆砌體，以1000m3高爐為例，其熱風(fēng)爐的幾何尺寸是直徑7.5-8m，高36-38m，對(duì)2500m3高爐，熱風(fēng)爐直徑9-9.5m，高度超過(guò)50m，相當(dāng)龐大，一次性的投資也非常大；另外現(xiàn)有的高爐熱風(fēng)爐蓄熱室的格子磚為方孔或圓孔，一般孔徑為35-40mm，而壁厚為28-30mm，每立方米格子磚加熱面積為32-36m3/m3，孔道的流通面積為32m2/m3，格子磚的熱效率沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)；在現(xiàn)有的高爐熱風(fēng)爐使用中，冶金廠由于受到煤氣平衡的制約，熱風(fēng)爐在得不到焦?fàn)t煤氣時(shí)，只能燃燒單一的低發(fā)熱值的高爐煤氣(焦比降低后，高爐煤氣的熱值降至3000KJ/m3)，而熱風(fēng)溫度要求1200℃以上時(shí)，直接將煤氣和助燃空氣進(jìn)行燃燒，則無(wú)法保證燃燒的溫度，必須尋找將助燃空氣和煤氣本身進(jìn)行預(yù)熱的裝置和方法，以帶入足夠的物理量，保證燃燒溫度的實(shí)現(xiàn)。
鑒于目前的高爐熱風(fēng)爐存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于為大家提供一種體積小，投資少，熱效高的熱風(fēng)爐組，以及用其獲取高爐熱風(fēng)的方法，來(lái)滿足各界需求。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)下面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的1．高爐高效熱風(fēng)爐組，由熱風(fēng)爐、燃燒室、風(fēng)管總成及各種控制裝置組成，其特點(diǎn)是多個(gè)熱風(fēng)爐同時(shí)與一個(gè)外燃燒室相接，即共用一個(gè)外燃燒室，每個(gè)熱風(fēng)爐中裝有一組蜂巢式格子磚，在外燃燒室內(nèi)裝有一個(gè)中空柵格陶瓷燃燒器。
2．利用本發(fā)明提供的高爐高效熱風(fēng)爐組獲取高爐熱風(fēng)的方法是在每個(gè)熱風(fēng)爐的一個(gè)工作循環(huán)中包括燃燒、送風(fēng)、預(yù)熱、換爐四個(gè)階段，其方法上的特點(diǎn)是(1)在每個(gè)熱風(fēng)爐的燃燒階段中，高爐煤氣和被予熱的助燃空氣混合燃燒的體積比為10∶7，助燃空氣分兩次加入，第一次加入總量的50％左右，其余部分待第一部分助燃空氣充分燃燒后，再加入。
(2)在每個(gè)熱風(fēng)爐的預(yù)熱階段中，助燃空氣由熱風(fēng)爐下部進(jìn)入熱風(fēng)爐中，經(jīng)格子磚予熱后，通入至外燃燒室中。
本發(fā)明的有益效果在于1．熱風(fēng)爐風(fēng)溫達(dá)1200℃以上，比我國(guó)當(dāng)前平均熱風(fēng)溫度高100-150℃，可降低高爐焦比30-50Kg/噸鐵，可增加噴煤量50-70Kg/噸鐵。
單一使用高爐煤氣(低熱值)，煤氣不預(yù)熱，助燃空氣自身預(yù)熱，使助燃空氣達(dá)1000℃，拱頂溫度控制在1350-1400℃之間。
2．熱風(fēng)爐的熱效率提高8-10％。
采用新型格子磚后，對(duì)煙氣的濾熱能力增加，使廢氣溫度由目前的250-280°降至150℃以下，熱風(fēng)爐的熱效率可由目前80％提高到90％，節(jié)能8-10％，減少CO2排放量8-10％。
3．熱風(fēng)爐體積減至原來(lái)的1/2～1/3，節(jié)省一次性投資。
4．熱風(fēng)爐的穩(wěn)定性好，理論燃燒溫度低，不再發(fā)生局部耐火材料燒壞的情況熱風(fēng)爐壽命由目前8-10年，提高到15年，即熱風(fēng)爐壽命是高爐壽命的二倍。
5．煙氣排氣符合環(huán)保要求由于采用高溫空氣貧氧燃燒方法，燃燒溫度降低，排放的NOx含量可由目前1000ppm/m3降至50-100ppm/m3，大大有利于空氣環(huán)保的要求。
下面是附圖及圖面說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖；其中1—1號(hào)熱風(fēng)爐、5—公用外燃燒室、6—煙道、7—熱風(fēng)總管、8—高爐冷風(fēng)管、9—助燃空氣管、10—高爐煤氣管、11—熱煙氣閥、12—助燃熱空氣閥、13—高爐煤氣閥、14—高爐冷風(fēng)閥、15—高爐熱風(fēng)閥、16—助燃空氣閥、17—煙道閥、18—中空柵格陶瓷燃燒器、19—高效蜂巢式格子磚圖2是本發(fā)明的平面布置圖；其中1至4是1號(hào)至4號(hào)熱風(fēng)爐、5—公用外燃燒室、6—煙道、7—熱風(fēng)總管、8—高爐冷風(fēng)管、9—助燃空氣管、10—高爐煤氣管、11—熱煙氣閥、12—助燃熱空氣閥、13—高爐煤氣閥、14—高爐冷風(fēng)閥、15—高爐熱風(fēng)閥、16—助燃空氣閥、17—煙道閥圖3是本發(fā)明的蜂巢式格子磚單元結(jié)構(gòu)圖；下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案做詳細(xì)說(shuō)明附圖中提供的是本發(fā)明的一種實(shí)施例，它是由熱風(fēng)爐，燃燒室，風(fēng)管總成及控制裝置組成，其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)在于多個(gè)熱風(fēng)爐，本實(shí)施例中為四個(gè)，即1—4號(hào)熱風(fēng)爐同時(shí)與一個(gè)外燃燒器[5]連接，原有的熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)一般采用每個(gè)熱風(fēng)爐有一個(gè)燃燒室，這種內(nèi)燃燒室的使用會(huì)使格子磚的穩(wěn)定性降低，氣流在格子磚上分布不均勻，從而格子磚的利用效率降低了，而外燃燒室[5]能增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在四個(gè)熱風(fēng)爐[1]—[4]中各裝有一組蜂巢式格子磚[19]，每組蜂巢式格子磚[19]均由眾多的單元構(gòu)筑成形，材質(zhì)上采用超細(xì)粉末制成，加入穩(wěn)定劑以提高熱震性能，采用靜等壓注塑成型，這種蜂巢式格子磚[19]的孔徑由目前通用格子磚的Φ37—40mm，降至Φ20～Φ10mm，壁厚由25—30mm降至6—13mm，加熱面積為每立方米格子磚70—160m2，比原來(lái)的格子磚加熱面積提高一倍以上，熱風(fēng)爐如果保持相同的加熱面積，則熱風(fēng)爐的體積可縮減至1/2，在共用外燃燒內(nèi)裝有一個(gè)中空柵格陶瓷燃燒器[18]，這種中空柵格陶瓷燃燒器的具體結(jié)構(gòu)可見(jiàn)專利號(hào)為ZL97250073.1的公開(kāi)文本，它主要用來(lái)取代現(xiàn)用的套筒式燃燒器，套筒式燃燒器由于氣體流動(dòng)的特點(diǎn)而會(huì)出現(xiàn)低頻振動(dòng)，特別是當(dāng)高溫空氣燃燒時(shí)，只能采用湍流擴(kuò)散火焰，火焰變短而發(fā)生振動(dòng)的可能性增加，而該種中空柵格陶瓷燃燒器能保證工作順利工作。
利用本發(fā)明所提供的高爐高效熱風(fēng)爐組，獲取高爐熱風(fēng)的方法是在每個(gè)熱風(fēng)爐的一個(gè)工作循環(huán)中包括燃燒、送風(fēng)、預(yù)熱、換爐四個(gè)階段，這種方法的特點(diǎn)在于(1)在每個(gè)熱風(fēng)爐的燃燒階段中，高爐煤氣和已經(jīng)預(yù)熱的助燃空氣混合的體積比為10∶7，助燃空氣分兩次加入，第一次加入總量的50％左右，其余部分待第一部分充分燃燒后，再加入；(2)在每個(gè)熱風(fēng)爐的預(yù)熱階段中，助燃空氣由熱風(fēng)爐下部進(jìn)入熱風(fēng)爐中，經(jīng)格子磚預(yù)加熱后，通入到外燃燒室中。
上述方法的具體說(shuō)明如下，以熱風(fēng)爐[1]的工作周期為例進(jìn)行描述熱風(fēng)爐[1]先處于燃燒階段，即高爐煤氣和被預(yù)熱的助燃空氣在共用外燃燒室[5]燃燒成高溫?zé)煔饨?jīng)熱煙氣閥[11]通入熱風(fēng)爐[1]中，后由煙道閥[17]排至煙道[6]，燃燒階段完畢后，熱風(fēng)爐[1]所有閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，之后進(jìn)入送風(fēng)階段，即高爐用冷風(fēng)由冷風(fēng)管[8]，經(jīng)冷風(fēng)閥[14]由熱風(fēng)爐[1]底部進(jìn)入其中，受格子磚[19]加熱后，經(jīng)高爐熱風(fēng)閥[15]通到熱風(fēng)總管[7]送往高爐，在送風(fēng)階段完成后，熱風(fēng)爐的熱風(fēng)閥[15]和冷風(fēng)閥[14]關(guān)閉，打開(kāi)助燃空氣閥[12]，以便預(yù)熱后的熱空氣進(jìn)入燃燒室[5]．之后進(jìn)入予熱階段，即打開(kāi)助燃空氣閥[16]，助燃空氣由下部進(jìn)入熱風(fēng)爐[1]，受熱風(fēng)爐格子磚[19]預(yù)熱后，由閥[12]進(jìn)入公用外燃燒室[5]，在預(yù)熱階段完成時(shí)，進(jìn)入換爐階段，先關(guān)閉閥[12]和[16]，同時(shí)打開(kāi)煙道閥[17]和熱煙氣閥[11]，而重新進(jìn)入燃燒階段，周而復(fù)始，這四個(gè)熱風(fēng)爐在獲取熱風(fēng)的過(guò)程中相互配合，并具有下述特點(diǎn)(1)保持高爐送風(fēng)不斷，任何時(shí)刻都有一座熱風(fēng)爐向高爐送風(fēng)。
(2)任何時(shí)刻公用外燃燒室都在進(jìn)行燃燒，任何時(shí)刻總有一座熱風(fēng)爐處于預(yù)熱階段。
(3)經(jīng)過(guò)預(yù)熱后助燃空氣溫度可達(dá)1000℃，而過(guò)去預(yù)熱溫度僅600℃，為此采用了貧氧燃燒技術(shù)即預(yù)熱后的助燃空氣與煤氣燃燒時(shí)分兩次加入，這樣能使火焰特性發(fā)生變化，火焰體積大，溫度均勻，由此而使氮化物排放量大大降低。
權(quán)利要求
1.一種高爐高效熱風(fēng)爐組，由熱風(fēng)爐、燃燒室、風(fēng)管總成及各種控制裝置組成，其特點(diǎn)是多個(gè)熱風(fēng)爐同時(shí)與一個(gè)外燃燒室相接，即共用一個(gè)外燃燒室，每個(gè)熱風(fēng)爐中裝有一組蜂巢式格子磚，在外燃燒室內(nèi)裝有一個(gè)中空柵格陶瓷燃燒器。
2.利用權(quán)利要求1所述的高爐高效熱風(fēng)爐組獲取高爐熱風(fēng)的方法是在每個(gè)熱風(fēng)爐的一個(gè)工作循環(huán)中包括燃燒、送風(fēng)、預(yù)熱、換爐四個(gè)階段，其方法上的特點(diǎn)是(1)在每個(gè)熱風(fēng)爐的燃燒階段中，高爐煤氣和被預(yù)熱的助燃空氣混合燃燒的體積比為10∶7，助燃空氣分兩次加入，第一次加入總量的50％，其余部分待第一部分助燃空氣充分燃燒后，再加入；(2)在每個(gè)熱風(fēng)爐的預(yù)熱階段中，助燃空氣由熱風(fēng)爐下部進(jìn)入熱風(fēng)爐中，經(jīng)格子磚預(yù)熱后，通入至外燃燒室中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高爐高效熱風(fēng)爐組及用其獲取高爐熱風(fēng)的方法,屬于用氣體燃料加熱空氣的裝置領(lǐng)域,以及其獲取熱風(fēng)的方法,它是由多個(gè)熱風(fēng)爐及燃燒室、風(fēng)管總成及控制裝置組成,其特點(diǎn)在于有一個(gè)共用外燃燒室,熱風(fēng)爐采用蜂巢格子磚和利用了中空柵格陶瓷燃燒器,利用其上述熱風(fēng)爐組獲取熱風(fēng)的方法包括燃燒、送風(fēng)、預(yù)熱、換爐幾個(gè)階段,采用了貧氧燃燒技術(shù)和助燃空氣的自身預(yù)熱方法,本發(fā)明具有體積小,熱效率高,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),得以實(shí)施將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C21B9/04GK1313405SQ00102489
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月13日
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