專利名稱：高爐熱風爐高溫預熱裝置及其工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)中高爐煉鐵技術領域，涉及一種高溫預熱助燃空氣裝置及其方法，特別適用于高爐各種型式的熱風爐系統(tǒng)。
背景技術：
熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分?，F代高爐采用蓄熱式熱風爐，其工作原理是利用煤氣燃燒產生高溫煙氣，用于加熱熱風爐蓄熱室內的耐火格子磚即燃燒過程，再使空氣通過熾熱的格子磚而被加熱即送風過程。每座高爐配置3～4座熱風爐，輪流交替地進行燃燒和送風，使高爐連續(xù)不斷地獲得大量高溫空氣。
高風溫是提高高爐冶煉強度，降低焦比和生產成本，提高噴煤量和產量的有效技術措施，是當今現代高爐煉鐵技術發(fā)展的方向。
為降低焦比，提高噴煤量，對風溫提出了越來越高的要求。作為向高爐提供高溫空氣的熱風爐，其壽命和工作性能直接影響到煉鐵生產的質量和效率，因而一直受到關注。在高爐實際生產中提高風溫所受到的限制因素主要是熱風爐承受高風溫的能力及燃料的發(fā)熱值。目前，我國煉鐵高爐風溫水平還比較低。高爐風溫水平一般在900～1200℃之間，世界先進水平可達到1250～1350℃。
高爐為了有效地節(jié)約焦炭，降低生產成本，以獲得更好的經濟效益，均采用了噴吹煤粉技術。但在采用大噴吹量≥200kg/t時，需要風溫≥1250℃。因此，使用大噴吹、高風溫技術是采用強化冶煉的高爐所必需的。由于煉鐵技術和工藝的不斷發(fā)展，熱風爐的結構型式和使用的耐火材料等項技術日臻完善，熱風爐已能承受1250℃或更高的風溫。
為了提高熱風溫度，目前在熱風爐上采用了多項提高風溫的技術?；居幸韵聨追N(1)采用富化煤氣技術國外熱風爐基本上采用了富化高爐煤氣的措施，常用的富化氣為焦爐煤氣，也有用天然氣進行富化。在焦爐煤氣富化率≥10％時，風溫可達到1250℃以上。但就我國鋼鐵企業(yè)而言，普遍缺乏高熱值煤氣，價格亦很難滿足煉鐵生產降低成本的要求，高爐風溫因而難以提高，長期徘徊在1000℃左右。
(2)將熱風爐煙氣余熱150～300℃加以回收，利用換熱器對煤氣、助燃空氣進行預熱的技術。
這是目前熱風爐普遍采用的技術。但該技術受煙氣溫度較低的限制，預熱溫度不高，一般在200℃以內，而且該項技術使用的設備工作壽命較短，在使用2～3年后即開始出現工作效率逐步降低的情況，使用5～8年后則基本失效。在沒有其它措施，只使用這項技術，并全燒高爐煤氣時，風溫最高可達到1200℃。因此，該項技術不能滿足風溫1250～1300℃的需要。
(3)熱風爐自身預熱技術這項技術是通過設置四座熱風爐和配套的管道、閥門等設施，利用其中一座熱風爐送風以后的余熱預熱助燃空氣，供給其它熱風爐燃燒用。
這項技術因其操作和控制受其它熱風爐的限制，對于預熱助燃空氣熱風爐顯得過大，能力不相匹配，因此預熱溫度不高，一般在400℃以內，如果同時采用換熱器預熱熱風爐用煤氣，在全燒高爐煤氣時，可以滿足風溫達到1250℃的要求。目前國內使用這項技術的企業(yè)很少，主要原因是需要建設四座熱風爐，熱風爐的換爐操作、維護比較繁瑣。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有用于提高熱風溫度的各項技術的缺陷和不足，從而提供一種能夠滿足熱風溫度大于1250℃的需要，工藝簡單，工作可靠，適應各種型式的熱風爐使用的新技術和配套裝置。
本發(fā)明涉及一種高爐熱風爐高溫預熱裝置，包括熱風爐、配套的管路、閥門、操作控制及檢測系統(tǒng)，其特征在于該裝置設有與熱風爐連接的兩座助燃空氣高溫預熱爐該助燃空氣高溫預熱爐為一般熱風爐或加熱爐；在熱風爐與助燃空氣高溫預熱爐之間設置有混合冷、熱助燃空氣的混合室，并在混合室的出口熱助燃空氣的管路上設置測溫點；熱風爐和助燃空氣高溫預熱爐可共用助燃風機、煤氣預熱系統(tǒng)及煙囪，可分別設置助燃風機和煙囪，也可不使用煤氣預熱系統(tǒng)；一種使用高爐熱風爐高溫預熱裝置的預熱工藝，助燃空氣高溫預熱系統(tǒng)工作時，助燃空氣高溫預熱爐中的一座首先進入燃燒狀態(tài)，將助燃空氣高溫預熱爐加熱到100-1000℃的溫度，然后進入送風狀態(tài)；然后使助燃空氣高溫預熱爐中的另一座進入燃燒狀態(tài)，將其加熱到100-1000℃的溫度；兩座助燃空氣高溫預熱爐通過交替進行的燃燒和送風操作，可為熱風爐使用的助燃空氣輪流加熱；然后將預熱好的熱助燃空氣通過打開的熱助燃空氣切斷閥進入混合室；在熱風爐和助燃空氣高溫預熱爐之間設置混合冷、熱助燃空氣的混合室，助燃風機產生的部分未被高溫預熱的冷助燃空氣通過打開的助燃空氣旁通閥和助燃空氣調節(jié)閥進入混合室，與已進入混合室的熱助燃空氣進行混合；在混合室出口的熱助燃空氣的管路上設溫度測點，通過該測點的溫度檢測值調整設在混合室冷助燃空氣入口管路上的助燃空氣調節(jié)閥開度，達到控制和調整送到熱風爐使用的熱助燃空氣溫度的目的；在熱風爐不需要使用熱助燃空氣時，可關閉進、出助燃空氣高溫預熱爐的助燃空氣管路上的熱助燃空氣切斷閥和冷助燃空氣切斷閥，使全部冷助燃空氣通過打開的助燃空氣旁通閥和助燃空氣調節(jié)閥，混合器，送到熱風爐使用。
本發(fā)明的工藝原理是設置兩座助燃空氣高溫預熱爐，通過燃燒低熱值的高爐煤氣將助燃空氣高溫預熱爐加熱后，再用來預熱熱風爐使用的助燃空氣。助燃空氣高溫預熱爐燃燒溫度在1000℃以上，助燃空氣可以被預熱到600℃以上。由于供熱風爐使用的助燃空氣的物理熱被顯著提高，熱風爐的加熱能力也被相應提高。根據計算，助燃空氣溫度在600℃時，可提高熱風爐理論燃燒溫度210℃，相應提高熱風溫度180℃，使采用全燒高爐煤氣的熱風爐風溫都可達到1250℃以上。
本發(fā)明的裝置由4部分組成(1)助燃空氣高溫預熱爐；(2)配套的管路、閥門；(3)助燃風機；(4)操作、控制及檢測系統(tǒng)。助燃空氣高溫預熱爐可以是目前所使用的任何一種型式的熱風爐及其它型式的加熱爐，包括頂燃式熱風爐，首鋼式頂燃熱風爐、石球式頂燃熱風爐、卡魯金式頂燃熱風爐等；內燃式熱風爐；外燃式熱風爐；其它型式的加熱爐。


下面結合附圖和實例對本發(fā)明做進一步說明。
圖1是本發(fā)明高爐熱風爐高溫預熱工藝及裝置的示意圖。
圖中1.熱風爐，2.溫度檢測點，3.混合室，4.熱助燃空氣切斷閥，5.煙氣切斷閥，6.助燃空氣高溫預熱爐，7.煤氣切斷閥，8.空氣切斷閥，9.冷助燃空氣切斷閥，10.助燃空氣旁通閥，11.助燃空氣調節(jié)閥，12.助燃風機，13.煤氣預熱系統(tǒng)，14.煙囪。
具體實施例方式
在圖1中，助燃空氣高溫預熱系統(tǒng)進入工作狀態(tài)時的工作流程為一座助燃空氣高溫預熱爐6的煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5開啟，將助燃空氣高溫預熱爐6燒到需要的溫度后，停止燒爐，進入送風狀態(tài)。即關閉煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5，打開冷助燃空氣切斷閥9和熱助燃空氣切斷閥4，使助燃風機12提供的冷助燃空氣進入助燃空氣高溫預熱爐6被加熱。然后另一座助燃空氣高溫預熱爐6的煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5開啟，進入燃燒狀態(tài)。送風狀態(tài)和燃燒狀態(tài)在兩座助燃空氣高溫預熱爐6間交替進行。當熱風爐1進入燃燒狀態(tài)時，燃燒所需的助燃空氣由助燃風機12產生，其大部分進入助燃空氣高溫預熱爐6內被加熱。加熱后通過打開的熱助燃空氣切斷閥4，送到混合室3。這時由助燃風機12產生的冷助燃空氣中未進入助燃空氣高溫預熱爐6的部分，經過打開的助燃空氣旁通閥10、助燃空氣調節(jié)閥11也進入混合室3。由于熱風爐1使用的熱助燃空氣溫度有一定的要求，需要通過兌入一定量的未經加熱的冷助燃空氣將熱助燃空氣溫度調整到要求的溫度。進行這項調整操作時，首先通過設在混合室3的出口管道上的溫度測點2測量熱助燃空氣溫度，并根據這一點的溫度值來控制和調整助燃空氣調節(jié)閥11。冷、熱助燃空氣在混合室3中混合，可使熱風爐1使用的熱助燃空氣溫度波動比較小。調整好溫度的熱助燃空氣通過助燃空氣管道送到熱風爐1使用。
在圖1中，助燃空氣高溫預熱系統(tǒng)由以下裝置來完成各項操作。
助燃空氣高溫預熱爐6及控制其實現燃燒和送風操作轉換的裝置為熱助燃空氣切斷閥4，煙氣切斷閥5，煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8，冷助燃空氣切斷閥9。進行燃燒操作時需要開啟煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5，關閉熱助燃空氣切斷閥4和冷助燃空氣切斷閥9。進行送風操作時需要開啟熱助燃空氣切斷閥4和冷助燃空氣切斷閥9，關閉煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5。
使經過預熱的助燃空氣達到熱風爐1要求的溫度則需要通過溫度檢測點2，混合室3，助燃空氣旁通閥10，助燃空氣調節(jié)閥11等裝置來完成。助燃空氣旁通閥10和助燃空氣調節(jié)閥11的操作需要根據溫度檢測點2的測量值進行。冷、熱助燃空氣的混合必須通過混合室3進行。
助燃風機12，煤氣預熱系統(tǒng)13及煙囪14是熱風爐1和助燃空氣高溫預熱爐6所共用的裝置，可以為兩個系統(tǒng)同時提供燃燒用的空氣、煤氣及煙氣排放。熱風爐1和助燃空氣高溫預熱爐6可分別設置助燃風機及煙囪，也可不使用煤氣預熱系統(tǒng)13。
權利要求
1.一種高爐熱風爐高溫預熱裝置，包括熱風爐、配套的管路、閥門、操作控制及檢測系統(tǒng)，其特征在于該裝置設有與熱風爐(1)連接的兩座助燃空氣高溫預熱爐(6)。
2.如權利要求1所述的一種高爐熱風爐高溫預熱裝置，其特征在于該助燃空氣高溫預熱爐(6)為一般熱風爐或加熱爐。
3.如權利要求1所述的一種高爐熱風爐高溫預熱裝置，其特征在于在熱風爐(1)與助燃空氣高溫預熱爐(6)之間設置有混合冷、熱助燃空氣的混合室(3)，并在混合室(3)的出口熱助燃空氣的管路上設置測溫點(2)。
4.如權利要求1所述的一種高爐熱風爐高溫預熱裝置，其特征在于熱風爐(1)和助燃空氣高溫預熱爐(6)可共用助燃風機(12)、煤氣預熱系統(tǒng)(13)及煙囪(14)，可分別設置助燃風機和煙囪，也可不使用煤氣預熱系統(tǒng)(13)。
5.一種使用高爐熱風爐高溫預熱裝置的預熱工藝，其特征在于助燃空氣高溫預熱系統(tǒng)工作時，助燃空氣高溫預熱爐(6)中的一座首先進入燃燒狀態(tài)，將助燃空氣高溫預熱爐(6)加熱到100-1300℃的溫度，然后進入送風狀態(tài)；然后使助燃空氣高溫預熱爐(6)中的另一座進入燃燒狀態(tài)，將其加熱到100-1300℃的溫度；兩座助燃空氣高溫預熱爐(6)通過交替進行的燃燒和送風操作，可為熱風爐(1)使用的助燃空氣輪流加熱；然后將預熱好的熱助燃空氣通過打開的熱助燃空氣切斷閥(4)進入混合室(3)。
6.如權利要求5所述的一種使用高爐熱風爐高溫預熱裝置的預熱工藝，其特征是在熱風爐(1)和助燃空氣高溫預熱爐(6)之間設置混合冷、熱助燃空氣的混合室(3)，助燃風機(12)產生的部分未被高溫預熱的冷助燃空氣通過打開的助燃空氣旁通閥(10)和助燃空氣調節(jié)閥(11)進入混合室(3)，與已進入混合室(3)的熱助燃空氣進行混合。
7.如權利要求5所述的一種使用高爐熱風爐高溫預熱裝置的預熱工藝，其特征是在混合室(3)出口的熱助燃空氣的管路上設溫度測點(2)，通過該測點的溫度檢測值調整設在混合室(3)冷助燃空氣入口管路上的助燃空氣調節(jié)閥(11)開度，達到控制和調整送到熱風爐(1)使用的熱助燃空氣溫度的目的。
8.如權利要求5所述的一種使用高爐熱風爐高溫預熱裝置的預熱工藝，其特征是在熱風爐(1)不需要使用熱助燃空氣時，可關閉進、出助燃空氣高溫預熱爐(6)的助燃空氣管路上的熱助燃空氣切斷閥(4)和冷助燃空氣切斷閥(9)，使全部冷助燃空氣通過打開的助燃空氣旁通閥(10)和助燃空氣調節(jié)閥(11)，混合器(3)，送到熱風爐(1)使用。
全文摘要
本發(fā)明屬于高爐煉鐵技術領域，適用于高爐熱風爐系統(tǒng)。本發(fā)明由助燃空氣高溫預熱爐；配套的管路和閥門；助燃風機；操作、控制及檢測系統(tǒng)四部分組成。本發(fā)明的特征是在熱風爐1附近建兩座預熱爐6，將熱風爐1燃燒用助燃空氣的大部分送到已被加熱的預熱爐6中進行預熱。通過溫度檢測點2控制并調整助燃空氣調節(jié)閥11，使混合室3中的熱助燃空氣溫度達到熱風爐1要求的溫度。如果熱風爐1不需要預熱后的助燃空氣，可將全部冷助燃空氣通過旁路經混合室3送到熱風爐1。本發(fā)明具有設計結構合理；溫度調節(jié)簡便靈活；操作成熟，可靠；提供的高溫預熱助燃空氣溫度穩(wěn)定，可達到600℃以上，具備通用的余熱預熱設備無法達到300℃以上預熱溫度的優(yōu)點。
文檔編號C21B9/14GK1727499SQ200410070660
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權日2004年7月29日
發(fā)明者毛慶武, 張福明, 倪蘋, 黃晉, 韓向東, 梅叢華, 許云 申請人:首鋼總公司