專利名稱：高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵工業(yè)中高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高溫預(yù)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(fēng)爐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。現(xiàn)代高爐采用蓄熱式熱風(fēng)爐，其工作原理是利用煤氣燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔猓糜诩訜釤犸L(fēng)爐蓄熱室內(nèi)的耐火格子磚即燃燒過(guò)程，再使空氣通過(guò)熾熱的格子磚而被加熱即送風(fēng)過(guò)程。每座高爐配置3～4座熱風(fēng)爐，輪流交替地進(jìn)行燃燒和送風(fēng)，使高爐連續(xù)不斷地獲得大量高溫空氣。
高風(fēng)溫是提高高爐冶煉強(qiáng)度，降低焦比和生產(chǎn)成本，提高噴煤量和產(chǎn)量的有效技術(shù)措施，是當(dāng)今現(xiàn)代高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向。
為降低焦比，提高噴煤量，對(duì)風(fēng)溫提出了越來(lái)越高的要求。作為向高爐提供高溫空氣的熱風(fēng)爐，其壽命和工作性能直接影響到煉鐵生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，因而一直受到關(guān)注。在高爐實(shí)際生產(chǎn)中提高風(fēng)溫所受到的限制因素主要是熱風(fēng)爐承受高風(fēng)溫的能力及燃料的發(fā)熱值。目前，我國(guó)煉鐵高爐風(fēng)溫水平還比較低。高爐風(fēng)溫水平一般在900～1200℃之間，世界先進(jìn)水平可達(dá)到1250～1350℃。
高爐為了有效地節(jié)約焦炭，降低生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，均采用了噴吹煤粉技術(shù)。但在采用大噴吹量≥200kg/t時(shí)，需要風(fēng)溫≥1250℃。因此，使用大噴吹、高風(fēng)溫技術(shù)是采用強(qiáng)化冶煉的高爐所必需的。由于煉鐵技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展，熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)型式和使用的耐火材料等項(xiàng)技術(shù)日臻完善，熱風(fēng)爐已能承受1250℃或更高的風(fēng)溫。
為了提高熱風(fēng)溫度，目前在熱風(fēng)爐上采用了多項(xiàng)提高風(fēng)溫的技術(shù)?；居幸韵聨追N(1)采用富化煤氣技術(shù)國(guó)外熱風(fēng)爐基本上采用了富化高爐煤氣的措施，常用的富化氣為焦?fàn)t煤氣，也有用天然氣進(jìn)行富化。在焦?fàn)t煤氣富化率≥10％時(shí)，風(fēng)溫可達(dá)到1250℃以上。但就我國(guó)鋼鐵企業(yè)而言，普遍缺乏高熱值煤氣，價(jià)格亦很難滿足煉鐵生產(chǎn)降低成本的要求，高爐風(fēng)溫因而難以提高，長(zhǎng)期徘徊在1000℃左右。
(2)將熱風(fēng)爐煙氣余熱150～300℃加以回收，利用換熱器對(duì)煤氣、助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱的技術(shù)。
這是目前熱風(fēng)爐普遍采用的技術(shù)。但該技術(shù)受煙氣溫度較低的限制，預(yù)熱溫度不高，一般在200℃以內(nèi)，而且該項(xiàng)技術(shù)使用的設(shè)備工作壽命較短，在使用2～3年后即開(kāi)始出現(xiàn)工作效率逐步降低的情況，使用5～8年后則基本失效。在沒(méi)有其它措施，只使用這項(xiàng)技術(shù)，并全燒高爐煤氣時(shí)，風(fēng)溫最高可達(dá)到1200℃。因此，該項(xiàng)技術(shù)不能滿足風(fēng)溫1250～1300℃的需要。
(3)熱風(fēng)爐自身預(yù)熱技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)設(shè)置四座熱風(fēng)爐和配套的管道、閥門(mén)等設(shè)施，利用其中一座熱風(fēng)爐送風(fēng)以后的余熱預(yù)熱助燃空氣，供給其它熱風(fēng)爐燃燒用。
這項(xiàng)技術(shù)因其操作和控制受其它熱風(fēng)爐的限制，對(duì)于預(yù)熱助燃空氣熱風(fēng)爐顯得過(guò)大，能力不相匹配，因此預(yù)熱溫度不高，一般在400℃以內(nèi)，如果同時(shí)采用換熱器預(yù)熱熱風(fēng)爐用煤氣，在全燒高爐煤氣時(shí)，可以滿足風(fēng)溫達(dá)到1250℃的要求。目前國(guó)內(nèi)使用這項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)很少，主要原因是需要建設(shè)四座熱風(fēng)爐，熱風(fēng)爐的換爐操作、維護(hù)比較繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有用于提高熱風(fēng)溫度的各項(xiàng)技術(shù)的缺陷和不足，從而提供一種能夠滿足熱風(fēng)溫度大于1250℃的需要，工藝簡(jiǎn)單，工作可靠，適應(yīng)各種型式的熱風(fēng)爐使用的新技術(shù)和配套裝置。
本發(fā)明涉及一種高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置，包括熱風(fēng)爐、配套的管路、閥門(mén)、操作控制及檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該裝置設(shè)有與熱風(fēng)爐連接的兩座助燃空氣高溫預(yù)熱爐該助燃空氣高溫預(yù)熱爐為一般熱風(fēng)爐或加熱爐；在熱風(fēng)爐與助燃空氣高溫預(yù)熱爐之間設(shè)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(shè)置測(cè)溫點(diǎn)；熱風(fēng)爐和助燃空氣高溫預(yù)熱爐可共用助燃風(fēng)機(jī)、煤氣預(yù)熱系統(tǒng)及煙囪，可分別設(shè)置助燃風(fēng)機(jī)和煙囪，也可不使用煤氣預(yù)熱系統(tǒng)；一種使用高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置的預(yù)熱工藝，助燃空氣高溫預(yù)熱系統(tǒng)工作時(shí)，助燃空氣高溫預(yù)熱爐中的一座首先進(jìn)入燃燒狀態(tài)，將助燃空氣高溫預(yù)熱爐加熱到100-1000℃的溫度，然后進(jìn)入送風(fēng)狀態(tài)；然后使助燃空氣高溫預(yù)熱爐中的另一座進(jìn)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(yù)熱爐通過(guò)交替進(jìn)行的燃燒和送風(fēng)操作，可為熱風(fēng)爐使用的助燃空氣輪流加熱；然后將預(yù)熱好的熱助燃空氣通過(guò)打開(kāi)的熱助燃空氣切斷閥進(jìn)入混合室；在熱風(fēng)爐和助燃空氣高溫預(yù)熱爐之間設(shè)置混合冷、熱助燃空氣的混合室，助燃風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的部分未被高溫預(yù)熱的冷助燃空氣通過(guò)打開(kāi)的助燃空氣旁通閥和助燃空氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入混合室，與已進(jìn)入混合室的熱助燃空氣進(jìn)行混合；在混合室出口的熱助燃空氣的管路上設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，通過(guò)該測(cè)點(diǎn)的溫度檢測(cè)值調(diào)整設(shè)在混合室冷助燃空氣入口管路上的助燃空氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，達(dá)到控制和調(diào)整送到熱風(fēng)爐使用的熱助燃空氣溫度的目的；在熱風(fēng)爐不需要使用熱助燃空氣時(shí)，可關(guān)閉進(jìn)、出助燃空氣高溫預(yù)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(guò)打開(kāi)的助燃空氣旁通閥和助燃空氣調(diào)節(jié)閥，混合器，送到熱風(fēng)爐使用。
本發(fā)明的工藝原理是設(shè)置兩座助燃空氣高溫預(yù)熱爐，通過(guò)燃燒低熱值的高爐煤氣將助燃空氣高溫預(yù)熱爐加熱后，再用來(lái)預(yù)熱熱風(fēng)爐使用的助燃空氣。助燃空氣高溫預(yù)熱爐燃燒溫度在1000℃以上，助燃空氣可以被預(yù)熱到600℃以上。由于供熱風(fēng)爐使用的助燃空氣的物理熱被顯著提高，熱風(fēng)爐的加熱能力也被相應(yīng)提高。根據(jù)計(jì)算，助燃空氣溫度在600℃時(shí)，可提高熱風(fēng)爐理論燃燒溫度210℃，相應(yīng)提高熱風(fēng)溫度180℃，使采用全燒高爐煤氣的熱風(fēng)爐風(fēng)溫都可達(dá)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(yù)熱爐；(2)配套的管路、閥門(mén)；(3)助燃風(fēng)機(jī)；(4)操作、控制及檢測(cè)系統(tǒng)。助燃空氣高溫預(yù)熱爐可以是目前所使用的任何一種型式的熱風(fēng)爐及其它型式的加熱爐，包括頂燃式熱風(fēng)爐，首鋼式頂燃熱風(fēng)爐、石球式頂燃熱風(fēng)爐、卡魯金式頂燃熱風(fēng)爐等；內(nèi)燃式熱風(fēng)爐；外燃式熱風(fēng)爐；其它型式的加熱爐。


下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱工藝及裝置的示意圖。
圖中1.熱風(fēng)爐，2.溫度檢測(cè)點(diǎn)，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(yù)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(diào)節(jié)閥，12.助燃風(fēng)機(jī)，13.煤氣預(yù)熱系統(tǒng)，14.煙囪。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，助燃空氣高溫預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)的工作流程為一座助燃空氣高溫預(yù)熱爐6的煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5開(kāi)啟，將助燃空氣高溫預(yù)熱爐6燒到需要的溫度后，停止燒爐，進(jìn)入送風(fēng)狀態(tài)。即關(guān)閉煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5，打開(kāi)冷助燃空氣切斷閥9和熱助燃空氣切斷閥4，使助燃風(fēng)機(jī)12提供的冷助燃空氣進(jìn)入助燃空氣高溫預(yù)熱爐6被加熱。然后另一座助燃空氣高溫預(yù)熱爐6的煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5開(kāi)啟，進(jìn)入燃燒狀態(tài)。送風(fēng)狀態(tài)和燃燒狀態(tài)在兩座助燃空氣高溫預(yù)熱爐6間交替進(jìn)行。當(dāng)熱風(fēng)爐1進(jìn)入燃燒狀態(tài)時(shí)，燃燒所需的助燃空氣由助燃風(fēng)機(jī)12產(chǎn)生，其大部分進(jìn)入助燃空氣高溫預(yù)熱爐6內(nèi)被加熱。加熱后通過(guò)打開(kāi)的熱助燃空氣切斷閥4，送到混合室3。這時(shí)由助燃風(fēng)機(jī)12產(chǎn)生的冷助燃空氣中未進(jìn)入助燃空氣高溫預(yù)熱爐6的部分，經(jīng)過(guò)打開(kāi)的助燃空氣旁通閥10、助燃空氣調(diào)節(jié)閥11也進(jìn)入混合室3。由于熱風(fēng)爐1使用的熱助燃空氣溫度有一定的要求，需要通過(guò)兌入一定量的未經(jīng)加熱的冷助燃空氣將熱助燃空氣溫度調(diào)整到要求的溫度。進(jìn)行這項(xiàng)調(diào)整操作時(shí)，首先通過(guò)設(shè)在混合室3的出口管道上的溫度測(cè)點(diǎn)2測(cè)量熱助燃空氣溫度，并根據(jù)這一點(diǎn)的溫度值來(lái)控制和調(diào)整助燃空氣調(diào)節(jié)閥11。冷、熱助燃空氣在混合室3中混合，可使熱風(fēng)爐1使用的熱助燃空氣溫度波動(dòng)比較小。調(diào)整好溫度的熱助燃空氣通過(guò)助燃空氣管道送到熱風(fēng)爐1使用。
在圖1中，助燃空氣高溫預(yù)熱系統(tǒng)由以下裝置來(lái)完成各項(xiàng)操作。
助燃空氣高溫預(yù)熱爐6及控制其實(shí)現(xiàn)燃燒和送風(fēng)操作轉(zhuǎn)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(jìn)行燃燒操作時(shí)需要開(kāi)啟煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5，關(guān)閉熱助燃空氣切斷閥4和冷助燃空氣切斷閥9。進(jìn)行送風(fēng)操作時(shí)需要開(kāi)啟熱助燃空氣切斷閥4和冷助燃空氣切斷閥9，關(guān)閉煤氣切斷閥7，空氣切斷閥8和煙氣切斷閥5。
使經(jīng)過(guò)預(yù)熱的助燃空氣達(dá)到熱風(fēng)爐1要求的溫度則需要通過(guò)溫度檢測(cè)點(diǎn)2，混合室3，助燃空氣旁通閥10，助燃空氣調(diào)節(jié)閥11等裝置來(lái)完成。助燃空氣旁通閥10和助燃空氣調(diào)節(jié)閥11的操作需要根據(jù)溫度檢測(cè)點(diǎn)2的測(cè)量值進(jìn)行。冷、熱助燃空氣的混合必須通過(guò)混合室3進(jìn)行。
助燃風(fēng)機(jī)12，煤氣預(yù)熱系統(tǒng)13及煙囪14是熱風(fēng)爐1和助燃空氣高溫預(yù)熱爐6所共用的裝置，可以為兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)提供燃燒用的空氣、煤氣及煙氣排放。熱風(fēng)爐1和助燃空氣高溫預(yù)熱爐6可分別設(shè)置助燃風(fēng)機(jī)及煙囪，也可不使用煤氣預(yù)熱系統(tǒng)13。
權(quán)利要求
1.一種高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置，包括熱風(fēng)爐、配套的管路、閥門(mén)、操作控制及檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該裝置設(shè)有與熱風(fēng)爐(1)連接的兩座助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置，其特征在于該助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)為一般熱風(fēng)爐或加熱爐。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置，其特征在于在熱風(fēng)爐(1)與助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)之間設(shè)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(shè)置測(cè)溫點(diǎn)(2)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置，其特征在于熱風(fēng)爐(1)和助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)可共用助燃風(fēng)機(jī)(12)、煤氣預(yù)熱系統(tǒng)(13)及煙囪(14)，可分別設(shè)置助燃風(fēng)機(jī)和煙囪，也可不使用煤氣預(yù)熱系統(tǒng)(13)。
5.一種使用高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置的預(yù)熱工藝，其特征在于助燃空氣高溫預(yù)熱系統(tǒng)工作時(shí)，助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)中的一座首先進(jìn)入燃燒狀態(tài)，將助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)加熱到100-1300℃的溫度，然后進(jìn)入送風(fēng)狀態(tài)；然后使助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)中的另一座進(jìn)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(yù)熱爐(6)通過(guò)交替進(jìn)行的燃燒和送風(fēng)操作，可為熱風(fēng)爐(1)使用的助燃空氣輪流加熱；然后將預(yù)熱好的熱助燃空氣通過(guò)打開(kāi)的熱助燃空氣切斷閥(4)進(jìn)入混合室(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種使用高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置的預(yù)熱工藝，其特征是在熱風(fēng)爐(1)和助燃空氣高溫預(yù)熱爐(6)之間設(shè)置混合冷、熱助燃空氣的混合室(3)，助燃風(fēng)機(jī)(12)產(chǎn)生的部分未被高溫預(yù)熱的冷助燃空氣通過(guò)打開(kāi)的助燃空氣旁通閥(10)和助燃空氣調(diào)節(jié)閥(11)進(jìn)入混合室(3)，與已進(jìn)入混合室(3)的熱助燃空氣進(jìn)行混合。
7.如權(quán)利要求5所述的一種使用高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置的預(yù)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(shè)溫度測(cè)點(diǎn)(2)，通過(guò)該測(cè)點(diǎn)的溫度檢測(cè)值調(diào)整設(shè)在混合室(3)冷助燃空氣入口管路上的助燃空氣調(diào)節(jié)閥(11)開(kāi)度，達(dá)到控制和調(diào)整送到熱風(fēng)爐(1)使用的熱助燃空氣溫度的目的。
8.如權(quán)利要求5所述的一種使用高爐熱風(fēng)爐高溫預(yù)熱裝置的預(yù)熱工藝，其特征是在熱風(fēng)爐(1)不需要使用熱助燃空氣時(shí)，可關(guān)閉進(jìn)、出助燃空氣高溫預(yù)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(guò)打開(kāi)的助燃空氣旁通閥(10)和助燃空氣調(diào)節(jié)閥(11)，混合器(3)，送到熱風(fēng)爐(1)使用。
全文摘要
本發(fā)明屬于高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，適用于高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)。本發(fā)明由助燃空氣高溫預(yù)熱爐；配套的管路和閥門(mén)；助燃風(fēng)機(jī)；操作、控制及檢測(cè)系統(tǒng)四部分組成。本發(fā)明的特征是在熱風(fēng)爐1附近建兩座預(yù)熱爐6，將熱風(fēng)爐1燃燒用助燃空氣的大部分送到已被加熱的預(yù)熱爐6中進(jìn)行預(yù)熱。通過(guò)溫度檢測(cè)點(diǎn)2控制并調(diào)整助燃空氣調(diào)節(jié)閥11，使混合室3中的熱助燃空氣溫度達(dá)到熱風(fēng)爐1要求的溫度。如果熱風(fēng)爐1不需要預(yù)熱后的助燃空氣，可將全部冷助燃空氣通過(guò)旁路經(jīng)混合室3送到熱風(fēng)爐1。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理；溫度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便靈活；操作成熟，可靠；提供的高溫預(yù)熱助燃空氣溫度穩(wěn)定，可達(dá)到600℃以上，具備通用的余熱預(yù)熱設(shè)備無(wú)法達(dá)到300℃以上預(yù)熱溫度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21B9/14GK1727499SQ200410070660
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者毛慶武, 張福明, 倪蘋(píng), 黃晉, 韓向東, 梅叢華, 許云 申請(qǐng)人:首鋼總公司