專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)
爐，適用于煉鐵工藝中高爐煉鐵和熔融還原煉鐵用到的熱風(fēng)爐。還可用于其它需要將氣態(tài)
介質(zhì)加熱到100(TC以上的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
在高爐煉鐵中用熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)已有近二百年歷史，加熱后風(fēng)溫最初只有149 °C。 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前風(fēng)溫最高已達(dá)135(TC。風(fēng)溫提高，可大幅降低焦比，節(jié)約焦炭，提 高高爐產(chǎn)量，還可充分利用低熱值的高爐煤氣，提高熱效率，減少煤氣放散，節(jié)約能源，保護(hù) 環(huán)境。 隨著熱風(fēng)溫度的不斷提高，一些問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)，較為典型的就是熱風(fēng)爐高 溫區(qū)的晶界應(yīng)力腐蝕問(wèn)題，它已經(jīng)成為高溫?zé)犸L(fēng)爐提高風(fēng)溫和長(zhǎng)壽的制約環(huán)節(jié)。
高溫條件下，N2和02分解成單體的N禾P 0， N禾P 0又生成氮氧化合物(N0x)，當(dāng)拱 頂?shù)淖罡邷囟瘸^(guò)140(TC時(shí)，生成的氮氧化合物迅速增加，并溶于爐殼上的冷凝水形成腐 蝕性酸液。腐蝕液從爐殼存在應(yīng)力的地方沿著晶格深部侵入，使?fàn)t殼金屬表面產(chǎn)生裂紋并 擴(kuò)展而至破裂及損壞。同時(shí)，由于熱風(fēng)爐操作會(huì)產(chǎn)生緩慢的脈沖拉應(yīng)力和疲勞應(yīng)力，使拉應(yīng) 力有超過(guò)屈服極限的可能，從而促進(jìn)爐殼腐蝕破裂的進(jìn)程?？梢?jiàn)，高溫條件下，大量氮氧化 物的生成是晶界應(yīng)力腐蝕的根源。 從環(huán)保的角度講，大氣中的NOx對(duì)人體健康及環(huán)境有極大的危害。N02會(huì)影響呼吸 系統(tǒng)，引發(fā)支氣管炎和肺氣腫等疾?。籒O易造成血液缺氧而引發(fā)中樞神經(jīng)麻痹。由NOx等 污染物引發(fā)的光化學(xué)煙霧對(duì)人體有很大的剌激性和毒害作用，使人頭暈胸悶，惡心嘔吐，手 足抽搐甚至昏迷死亡。NOx與空氣中的水蒸氣相遇后，會(huì)以酸雨的形式降至地面，腐蝕建筑 物和工業(yè)設(shè)備，破壞文物古跡，破壞土壤成分，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡，這些都會(huì)造成巨大 的經(jīng)濟(jì)損失。因此，世界各國(guó)對(duì)NOx的排放均有嚴(yán)格限制。 燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NOx包括NO、N02和N20，其中NO占90%以上。NOx的生成機(jī)理有 三種，分別是熱力型、燃料型及快速型。具體的生成機(jī)理與燃料的種類(lèi)有關(guān)。固體燃料燃燒 時(shí)N0x的生成量取決于燃料型機(jī)理，而氣體燃料和低含氮量的液體燃料燃燒時(shí)，NOx的生成 量取決于熱力型機(jī)理。熱風(fēng)爐的燃料是煤氣，因此抑制熱力型NOx的生成是減少燃燒煙氣 中NOx排放量的主要途徑。 高溫低氧燃燒技術(shù)是90年代在日本、美國(guó)和歐洲發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)。 這種技術(shù)的特點(diǎn)是助燃空氣預(yù)熱溫度高，含氧量低，在此工況下與燃料進(jìn)行燃燒，燃燒方式 是擴(kuò)散燃燒，沒(méi)有傳統(tǒng)燃燒過(guò)程中的局部高溫區(qū)，NOx生成受到抑制。高溫貧氧條件下燃燒 產(chǎn)生的火焰體積成倍增加，整個(gè)燃燒空間內(nèi)形成溫度相對(duì)均勻的高強(qiáng)輻射黑體，熱效率提高。 上世紀(jì)九十年代，我國(guó)開(kāi)始將高溫低氧燃燒技術(shù)應(yīng)用于軋鋼加熱爐上，后來(lái)又陸 續(xù)應(yīng)用于鋼包烘烤，均熱爐及其他熱處理爐。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，該技術(shù)在加熱爐等領(lǐng)域已發(fā)展的較為成熟，為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫、高效、環(huán)保、長(zhǎng) 壽。該熱風(fēng)爐通過(guò)提高助燃空氣預(yù)熱溫度，降低助燃空氣氧含量，可在單燒低熱值煤氣(如 高爐煤氣)的情況下，有效提高理論燃燒溫度，同時(shí)控制氮氧化物的生成。這樣，既充分利 用了低品質(zhì)煤氣，又可為高爐穩(wěn)定提供125(TC以上的風(fēng)溫，同時(shí)有效控制了氮氧化物的生 成，真正實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫、高效、節(jié)能、環(huán)保和長(zhǎng)壽的目標(biāo)。 隨著冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，日趨成熟的熔融還原技術(shù)在不久的將來(lái)將全面改革常 規(guī)的以高爐為基礎(chǔ)的鋼鐵生產(chǎn)流程。本發(fā)明作為一種提供熱風(fēng)的熱風(fēng)爐裝置，適應(yīng)性強(qiáng)，完 全可以用于熔融還原煉鐵工藝，為其提供IOO(TC以上的熱風(fēng)。 傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝中，高爐工況條件差別巨大，包括高爐容積、冶煉強(qiáng)度、熱風(fēng)
爐形式、熱風(fēng)爐工作制度、煤氣條件等。本發(fā)明環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐適應(yīng)性強(qiáng)，熱風(fēng)爐形 式可以是頂燃式、內(nèi)燃式及外燃式等目前所有形式的熱風(fēng)爐。針對(duì)不同的高爐生產(chǎn)要求和 工作條件，靈活調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，同時(shí)控制氮氧化物的生成量，滿足高爐生產(chǎn)要求的同時(shí)，實(shí) 現(xiàn)高效、環(huán)保、長(zhǎng)壽的目標(biāo)。 本發(fā)明熱風(fēng)爐包括以下組成熱風(fēng)爐，切斷閥，調(diào)節(jié)閥，熱風(fēng)爐用煤氣管道，熱風(fēng)爐 用助燃空氣管道，燃燒爐用煤氣管道，燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)，燃燒爐用助燃空氣管道，燃燒爐， 燃燒爐高溫?zé)煹溃鞖鉅t，混氣管道，低溫?zé)煹溃瑹煔饧訅簷C(jī)，熱風(fēng)爐煙道，低溫預(yù)熱系統(tǒng)，來(lái) 自管網(wǎng)的煤氣總管，助燃空氣總管，熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)。熱風(fēng)爐用助燃空氣管道位于熱風(fēng)爐 和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，用于輸送熱風(fēng)爐用助燃空氣。熱 風(fēng)爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，用 于輸送熱風(fēng)爐用煤氣。燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)、燃燒爐用助燃空氣管道位于燃燒爐之前，為燃燒 爐提供助燃空氣，燃燒爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐用煤氣管道和燃燒爐之間，將煤氣從熱風(fēng) 爐用煤氣管道送至燃燒爐內(nèi)。燃燒爐高溫?zé)煹牢挥谌紵隣t和混氣爐之間，為混氣爐提供高 溫?zé)煔?，低溫?zé)煹篮蜔煔饧訅簷C(jī)位于熱風(fēng)爐煙道和混氣爐之間，為混氣爐提供低溫?zé)煔狻；?氣管道位于混氣爐和熱風(fēng)爐用助燃空氣管道之間，將混合好的煙氣從混氣爐送入熱風(fēng)爐用 助燃空氣管道內(nèi)。熱風(fēng)爐煙道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐排出的煙氣送至 低溫預(yù)熱系統(tǒng)，換熱后排出。 熱風(fēng)爐用助燃空氣由熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后，與煙氣混 合為高溫低氧助燃空氣，經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道、調(diào)節(jié)閥、切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐參與燃燒。
燃燒爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)燃燒爐高溫?zé)煹肋M(jìn)入混氣爐，與低溫?zé)煔饣靹蚝蠼?jīng) 混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，使助燃空氣的溫度大于等于80(TC，氧氣體積含量小 于等于18%。 熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入混氣爐之前，利用煙氣加壓機(jī)加壓，然后進(jìn)入混氣爐。
本熱風(fēng)爐組成中，低溫預(yù)熱系統(tǒng)是可選設(shè)備。低溫預(yù)熱系統(tǒng)選用與否，選用何種形 式的預(yù)熱系統(tǒng)對(duì)本環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐沒(méi)有影響，可根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。目前較為 成熟的低溫預(yù)熱技術(shù)有管式換熱器、板式換熱器、熱管式換熱器等，都可以與本發(fā)明熱風(fēng)爐 共同使用。節(jié)能環(huán)保是我國(guó)現(xiàn)階段的基本國(guó)策，因此應(yīng)該充分利用低溫預(yù)熱系統(tǒng)回收煙氣
4余熱。 來(lái)自煤氣管網(wǎng)的低熱值煤氣經(jīng)煤氣總管進(jìn)入低溫預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù)熱至20(TC左右，經(jīng) 熱風(fēng)爐用煤氣管道，調(diào)節(jié)閥，切斷閥，進(jìn)入熱風(fēng)爐進(jìn)行燃燒。 助燃空氣總管將熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，熱風(fēng)爐用助燃空氣 經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱至20(TC左右，與來(lái)自混氣管道的煙氣相混合，混合后的熱風(fēng)爐用助燃 空氣溫度大于等于80(TC，氧氣的體積百分比小于等于18%?；旌虾蟮臒犸L(fēng)爐用助燃空氣 經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，調(diào)節(jié)閥，切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐，與低熱值煤氣發(fā)生反應(yīng)，表現(xiàn)為高 溫低氧燃燒，為蓄熱室提供熱量。 熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)蓄熱室換熱后，從熱風(fēng)爐煙道排出。由于熱風(fēng)爐是
周期性工作，因此煙氣在一定的溫度范圍內(nèi)波動(dòng)，平均溫度約為300°C。熱風(fēng)爐與低溫預(yù)熱
系統(tǒng)之間通過(guò)熱風(fēng)爐煙道連接，熱風(fēng)爐煙氣經(jīng)切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐煙道，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)換
熱后部分煙氣經(jīng)煙氣加壓機(jī)，調(diào)節(jié)閥，切斷閥，低溫?zé)煹肋M(jìn)入混氣爐，用于調(diào)節(jié)與熱風(fēng)爐用
助燃空氣混合的總的煙氣量和煙氣溫度，其余煙氣排走或供其它用戶(hù)使用。 燃燒爐是提供高溫?zé)煔獾难b置，它位于混氣爐之前，與混氣爐之間通過(guò)燃燒爐高
溫?zé)煹肋B接。它所用的燃料是與熱風(fēng)爐用煤氣相同的低熱值煤氣，這樣可簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)
省投資，節(jié)能降耗。從熱風(fēng)爐的煤氣總管引出燃燒爐用煤氣管道，經(jīng)調(diào)節(jié)閥、切斷閥將煤氣
送入燃燒爐燃燒。燃燒爐所用的助燃空氣由燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)燃燒爐用助燃空氣
管道，調(diào)節(jié)閥，切斷閥進(jìn)入燃燒爐參與燃燒。 燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾臏囟却笥诘扔?00(TC，經(jīng)燃燒爐高溫?zé)煹溃{(diào)節(jié)閥，切斷 閥進(jìn)入混氣爐。 混氣爐是一種混合裝置，它與燃燒爐之間通過(guò)燃燒爐高溫?zé)煹肋B接，它與熱風(fēng)爐 用助燃空氣管道之間通過(guò)混氣管道連接，它與熱風(fēng)爐煙道之間通過(guò)低溫?zé)煹肋B接。它的作 用是將來(lái)自燃燒爐的高溫?zé)煔馀c來(lái)自熱風(fēng)爐的低溫?zé)煔饣旌暇鶆?，得到煙氣量、溫度等?數(shù)滿足要求的煙氣。混合后的煙氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥，切斷閥，混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管 道，與熱風(fēng)爐用助燃空氣混合，得到溫度大于等于80(TC，氧氣的體積百分比小于等于18% 的助燃空氣，具體的熱風(fēng)爐用助燃空氣的溫度、氧氣體積百分比等參數(shù)可根據(jù)具體要求確 定。 熱風(fēng)爐是本發(fā)明專(zhuān)利中低熱值煤氣和高溫低氧助燃空氣的最終用戶(hù)。熱風(fēng)爐的形 式可以是頂燃式、內(nèi)燃式、外燃式等，也可以是球式熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐內(nèi)的燃燒器可以是預(yù)混 型燃燒器或擴(kuò)散型燃燒器。低熱值煤氣與高溫低氧助燃空氣在熱風(fēng)爐內(nèi)發(fā)生高溫低氧燃燒 反應(yīng)，整個(gè)熱風(fēng)爐燃燒室內(nèi)溫度均勻，相應(yīng)的生成均勻的高溫?zé)煔饬鲌?chǎng)。由于消除了局部高 溫區(qū)，因此可有效抑制氮氧化物的生成量，既穩(wěn)定提供高溫?zé)犸L(fēng)，又控制了氮氧化物等污染 物的產(chǎn)生。 熱風(fēng)爐用助燃空氣的預(yù)熱溫度較高，或需要更精確的控制熱風(fēng)爐用助燃空氣的預(yù) 熱溫度和氧氣含量，可以在上述組成的基礎(chǔ)上增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)，高溫預(yù)熱用煙道，高溫預(yù) 熱后煙道。熱風(fēng)爐用助燃空氣管道將熱風(fēng)爐、高溫預(yù)熱系統(tǒng)、低溫預(yù)熱系統(tǒng)三者連接起來(lái)， 用于輸送熱風(fēng)爐用助燃空氣。熱風(fēng)爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng) 爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，用于輸送熱風(fēng)爐用煤氣。燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)、燃燒爐用助燃空 氣管道位于燃燒爐之前，為燃燒爐提供助燃空氣，燃燒爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐用煤氣管
5道和燃燒爐之間，將煤氣從熱風(fēng)爐用煤氣管道送至燃燒爐內(nèi)。燃燒爐高溫?zé)煹牢挥谌紵隣t
和混氣爐之間，為混氣爐提供高溫?zé)煔猓蜏責(zé)煹篮蜔煔饧訅簷C(jī)位于熱風(fēng)爐煙道和混氣爐
之間，為混氣爐提供低溫?zé)煔?。混氣管道位于混氣爐和熱風(fēng)爐用助燃空氣管道之間，將混合
好的煙氣從混氣爐送入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道內(nèi)。高溫預(yù)熱用煙道位于混氣管道和高溫預(yù)
熱系統(tǒng)之間，用于將混合好的部分高溫?zé)煔馑腿敫邷仡A(yù)熱系統(tǒng)。高溫預(yù)熱后煙道位于高溫
預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐煙道之間，將換熱后的煙氣送入熱風(fēng)爐煙道內(nèi)。熱風(fēng)爐煙道位于熱風(fēng)爐
和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐排出的煙氣送至低溫預(yù)熱系統(tǒng)，換熱后排出。 熱風(fēng)爐用助燃空氣由熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后，再經(jīng)高溫
預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱，然后與煙氣混合為高溫低氧助燃空氣，經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道、調(diào)節(jié)閥、
切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐參與燃燒。 燃燒爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)燃燒爐高溫?zé)煹肋M(jìn)入混氣爐，與低溫?zé)煔饣靹蚝蟛?分經(jīng)混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，部分經(jīng)高溫預(yù)熱用煙道進(jìn)入高溫預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù) 熱助燃空氣至500°C以上，放熱后經(jīng)高溫預(yù)熱后煙道進(jìn)入熱風(fēng)爐煙道。通過(guò)高溫預(yù)熱和將煙 氣混入助燃空氣，使助燃空氣的溫度大于等于80(TC，氧氣體積含量小于等于18%。
增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)后的熱風(fēng)爐組成中，低溫預(yù)熱系統(tǒng)也是可選設(shè)備。
來(lái)自煤氣管網(wǎng)的低熱值煤氣經(jīng)煤氣總管進(jìn)入低溫預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù)熱至20(TC左右，經(jīng) 熱風(fēng)爐用煤氣管道，調(diào)節(jié)閥，切斷閥，進(jìn)入熱風(fēng)爐進(jìn)行燃燒。 增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)后，熱風(fēng)爐用助燃空氣管道連接著高溫預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐，經(jīng) 低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱至20(TC左右的熱風(fēng)爐用助燃空氣，再經(jīng)高溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱至50(TC以 上。熱風(fēng)爐用助燃空氣與來(lái)自混氣管道的煙氣相混合，混合后的熱風(fēng)爐用助燃空氣溫度大 于等于80(TC，氧氣的體積百分比小于等于18%?；旌虾蟮臒犸L(fēng)爐用助燃空氣經(jīng)熱風(fēng)爐用 助燃空氣管道，調(diào)節(jié)閥，切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐，與低熱值煤氣發(fā)生反應(yīng)，表現(xiàn)為高溫低氧燃燒， 為蓄熱室提供熱量。 熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)蓄熱室換熱后，從熱風(fēng)爐煙道排出，煙氣平均溫度 約為300°C 。熱風(fēng)爐與低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間通過(guò)熱風(fēng)爐煙道連接，熱風(fēng)爐煙氣經(jīng)切斷閥進(jìn)入熱 風(fēng)爐煙道，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)換熱后部分煙氣經(jīng)煙氣加壓機(jī)，調(diào)節(jié)閥，切斷閥，低溫?zé)煹肋M(jìn)入 混氣爐，用于調(diào)節(jié)與熱風(fēng)爐用助燃空氣混合的總的煙氣量和煙氣溫度。剩余煙氣排走或供 其它用戶(hù)使用。 增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)后，高溫預(yù)熱系統(tǒng)位于低溫預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐之間，通過(guò)熱風(fēng) 爐用助燃空氣管道連接。高溫預(yù)熱用煙道連接著混氣爐和高溫預(yù)熱系統(tǒng)，高溫預(yù)熱后煙道 連接著高溫預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐煙道。燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入混氣爐，混氣爐產(chǎn)生滿足 要求的混合煙氣，部分混合后的煙氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥，切斷閥，高溫預(yù)熱用煙道進(jìn)入高溫預(yù)熱系統(tǒng) 進(jìn)行換熱，用于將熱風(fēng)爐用助燃空氣預(yù)熱至50(TC以上。剩余混合后的煙氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥，切 斷閥，混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，與熱風(fēng)爐用助燃空氣混合，得到溫度大于等于 80(TC，氧氣的體積百分比小于等于18%的助燃空氣，具體的熱風(fēng)爐用助燃空氣的溫度、氧 氣體積百分比等參數(shù)可根據(jù)具體要求確定。經(jīng)過(guò)高溫預(yù)熱系統(tǒng)的煙氣溫度降至30(TC左右， 經(jīng)切斷閥，高溫預(yù)熱后煙道進(jìn)入熱風(fēng)爐煙道，與熱風(fēng)爐煙氣一起排走。 增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)后，熱風(fēng)爐仍然是低熱值煤氣和高溫低氧助燃空氣的最終用 戶(hù)。熱風(fēng)爐的形式可以是頂燃式、內(nèi)燃式、外燃式等，也可以是球式熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐內(nèi)的燃燒器可以是預(yù)混型燃燒器或擴(kuò)散型燃燒器。低熱值煤氣與高溫低氧助燃空氣在熱風(fēng)爐內(nèi)發(fā)
生高溫低氧燃燒反應(yīng)，整個(gè)熱風(fēng)爐燃燒室內(nèi)溫度均勻，相應(yīng)的生成均勻的高溫?zé)煔饬鲌?chǎng)，消
除了局部高溫區(qū)，既穩(wěn)定提供高溫?zé)犸L(fēng)，又控制了氮氧化物等污染物的產(chǎn)生。 在實(shí)際應(yīng)用中，由于煉鐵工藝的不同，如高爐煉鐵、熔融還原煉鐵等，工況也不相
同。傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝中，由于高爐容積、冶煉強(qiáng)度、工藝流程、工作制度、煤氣條件等因
素千差萬(wàn)別，對(duì)熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱風(fēng)溫度和風(fēng)量要求也完全不同。另外，不同工程選用的熱風(fēng)
爐形式也不盡相同，包括頂燃式、內(nèi)燃式、外燃式及球式等形式的熱風(fēng)爐。本發(fā)明環(huán)保型高
溫低氧熱風(fēng)爐的特點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾纳闪俊囟?、氧含量等參?shù)的
精確控制，可對(duì)熱風(fēng)爐用助燃空氣的預(yù)熱溫度和氧氣含量進(jìn)行精確控制，在單燒低熱值煤
氣的情況下，連續(xù)穩(wěn)定的為高爐提供溫度大于等于125(TC的熱風(fēng)，并可隨時(shí)根據(jù)生產(chǎn)情況
進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，保證高風(fēng)溫的同時(shí)，嚴(yán)格控制助燃空氣的氧含量，從而有效控制氮氧化物的
生成量。由于本發(fā)明環(huán)保高溫低氧熱風(fēng)爐對(duì)具體熱風(fēng)爐的形式?jīng)]有限制，因此本熱風(fēng)爐不
僅適用于新建的高爐煉鐵等工程，也完全適用于高爐大修等改造工程。
綜上所述，本發(fā)明環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐的主要優(yōu)點(diǎn)包括 1)適用于不同的冶金工藝流程，包括高爐煉鐵工藝，熔融還原煉鐵工藝等； 2)對(duì)不同高爐的爐容、冶煉強(qiáng)度、工藝流程、工作制度、煤氣條件等都能靈活適應(yīng)，
適用范圍廣； 3)不受熱風(fēng)爐具體形式的限制，可與現(xiàn)有的各種形式的熱風(fēng)爐靈活組合；
4)不僅適用于新建項(xiàng)目，還適用于大修改造工程； 5)通過(guò)對(duì)燃燒爐的燃燒進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱風(fēng)爐用助燃空氣的預(yù)熱溫度和氧 氣含量等參數(shù)的精確控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐內(nèi)的高溫低氧燃燒； 6)在單燒低熱值煤氣的情況下，可為用戶(hù)穩(wěn)定提供溫度大于等于125(TC的高溫 熱風(fēng)； 7)高溫低氧的燃燒方式，消除了局部高溫區(qū)，煙氣溫度場(chǎng)更均勻，同時(shí)有效抑制了 N0x等污染及有害物的生成和排放，有利于保護(hù)環(huán)境； 8)可與各種助燃空氣和煤氣的低溫預(yù)熱裝置組合使用，充分回收煙氣余熱，進(jìn)一 步提高本熱風(fēng)爐的熱效率。


圖l是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，熱風(fēng)爐1、切斷閥2、調(diào)節(jié)閥3、熱風(fēng)爐用煤 氣管道4、熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5、燃燒爐用煤氣管道6、燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)7、燃燒爐用助 燃空氣管道8、燃燒爐9、燃燒爐高溫?zé)煹?0、混氣爐11、混氣管道12、低溫?zé)煹?3、煙氣加 壓機(jī)14、熱風(fēng)爐煙道15、低溫預(yù)熱系統(tǒng)16、來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管17、助燃空氣總管18、熱風(fēng) 爐用助燃風(fēng)機(jī)19。 圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，熱風(fēng)爐1、切斷閥2、調(diào)節(jié)閥3、熱風(fēng)爐用 煤氣管道4、熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5、燃燒爐用煤氣管道6、燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)7、燃燒爐用 助燃空氣管道8、燃燒爐9、燃燒爐高溫?zé)煹?0、混氣爐11、混氣管道12、低溫?zé)煹?3、煙氣 加壓機(jī)14、熱風(fēng)爐煙道15、低溫預(yù)熱系統(tǒng)16、來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管17、助燃空氣總管18、熱 風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)19、高溫預(yù)熱系統(tǒng)20、高溫預(yù)熱用煙道21、高溫預(yù)熱后煙道22。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2分別是本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式 由圖1可知，本發(fā)明環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐包括熱風(fēng)爐1、切斷閥2、調(diào)節(jié)閥3、熱 風(fēng)爐用煤氣管道4、熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5、燃燒爐用煤氣管道6、燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)7、 燃燒爐用助燃空氣管道8、燃燒爐9、燃燒爐高溫?zé)煹?0、混氣爐11、混氣管道12、低溫?zé)煹?13、煙氣加壓機(jī)14、熱風(fēng)爐煙道15、低溫預(yù)熱系統(tǒng)16、來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管17、助燃空氣總 管18、熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)19。 來(lái)自煤氣管網(wǎng)的低熱值煤氣經(jīng)來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管17進(jìn)入低溫預(yù)熱系統(tǒng)16，將 煤氣預(yù)熱至20(TC左右，經(jīng)熱風(fēng)爐用煤氣管道4，調(diào)節(jié)閥3，切斷閥2，進(jìn)入熱風(fēng)爐1進(jìn)行燃燒。 熱風(fēng)爐用助燃空氣由熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)19提供，經(jīng)助燃空氣總管18后進(jìn)入低溫 預(yù)熱系統(tǒng)16，被預(yù)熱至20(TC左右。熱風(fēng)爐用助燃空氣與來(lái)自混氣管道12的煙氣相混合， 混合后的熱風(fēng)爐用助燃空氣溫度大于等于80(TC，氧氣的體積百分比小于等于18%?；旌?后的熱風(fēng)爐用助燃空氣經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5，調(diào)節(jié)閥3，切斷閥2進(jìn)入熱風(fēng)爐l，與低 熱值煤氣發(fā)生反應(yīng)，表現(xiàn)為高溫低氧燃燒，為蓄熱室提供熱量。 熱風(fēng)爐1燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)蓄熱室換熱后，從熱風(fēng)爐煙道15排出。由于熱風(fēng) 爐1是周期性工作，因此煙氣在一定的溫度范圍內(nèi)波動(dòng)，平均溫度約為300°C。熱風(fēng)爐煙氣 經(jīng)切斷閥2進(jìn)入熱風(fēng)爐煙道15，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)換熱后部分煙氣經(jīng)煙氣加壓機(jī)14，調(diào)節(jié)閥 3，切斷閥2，低溫?zé)煹?3進(jìn)入混氣爐ll，用于調(diào)節(jié)與熱風(fēng)爐用助燃空氣混合的總的煙氣量 和煙氣溫度。剩余煙氣排走或供其它用戶(hù)使用。 燃燒爐9是提供高溫?zé)煔獾难b置。它所用的燃料是與熱風(fēng)爐用煤氣相同的低熱值 煤氣，這樣可簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)省投資，節(jié)能降耗。從熱風(fēng)爐1的煤氣管道引出燃燒爐用煤 氣管道6，經(jīng)調(diào)節(jié)閥3、切斷閥2將煤氣送入燃燒爐9燃燒。燃燒爐所用的助燃空氣由燃燒 爐用助燃風(fēng)機(jī)7提供，經(jīng)燃燒爐用助燃空氣管道8，調(diào)節(jié)閥3，切斷閥2進(jìn)入燃燒爐9參與燃燒。 燃燒爐9產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾臏囟却笥诘扔贗OO(TC，經(jīng)燃燒爐高溫?zé)煹繧O，調(diào)節(jié)閥 3，切斷閥2進(jìn)入混氣爐11。 混氣爐11將來(lái)自燃燒爐9的高溫?zé)煔馀c來(lái)自熱風(fēng)爐1的低溫?zé)煔饣旌暇鶆颍玫?煙氣量、溫度等參數(shù)滿足要求的煙氣?；旌虾蟮臒煔饨?jīng)調(diào)節(jié)閥3，切斷閥2，混氣管道12進(jìn) 入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5，與熱風(fēng)爐用助燃空氣混合，得到溫度大于等于800°C ，氧氣的 體積百分比小于等于18%的助燃空氣，經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道5，調(diào)節(jié)閥3，切斷閥2進(jìn)入 熱風(fēng)爐l，與低熱值煤氣進(jìn)行高溫低氧燃燒。 熱風(fēng)爐1是本發(fā)明專(zhuān)利中低熱值煤氣和高溫低氧助燃空氣的最終用戶(hù)。熱風(fēng)爐1 的形式可以是頂燃式、內(nèi)燃式、外燃式等，也可以是球式熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐l內(nèi)的燃燒器可以 是預(yù)混型燃燒器或擴(kuò)散型燃燒器。低熱值煤氣與高溫低氧助燃空氣在熱風(fēng)爐內(nèi)發(fā)生高溫低 氧燃燒反應(yīng)，整個(gè)熱風(fēng)爐燃燒室內(nèi)溫度均勻，相應(yīng)的生成均勻的高溫?zé)煔饬鲌?chǎng)。由于消除了 局部高溫區(qū)，因此可有效抑制氮氧化物的生成量，既穩(wěn)定提供高風(fēng)溫，又控制了氮氧化物等 污染物的產(chǎn)生。
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本發(fā)明環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐適用于冶金和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)各種冶金工藝流 程，各種工況都能靈活適應(yīng)；可與各種形式的熱風(fēng)爐組合使用；不僅適用于新建項(xiàng)目，也可 滿足大修改造項(xiàng)目要求；使用低熱值煤氣即可穩(wěn)定提供1250°C以上的高風(fēng)溫；可有效控制 污染物的生成；與各種低溫預(yù)熱系統(tǒng)組合使用，可進(jìn)一步提高熱效率。
權(quán)利要求
一種環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐，包括熱風(fēng)爐，切斷閥，調(diào)節(jié)閥，熱風(fēng)爐用煤氣管道，熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，燃燒爐用煤氣管道，燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)，燃燒爐用助燃空氣管道，燃燒爐，燃燒爐高溫?zé)煹溃鞖鉅t，混氣管道，低溫?zé)煹?，煙氣加壓機(jī)，熱風(fēng)爐煙道，低溫預(yù)熱系統(tǒng)，來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管，助燃空氣總管，熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)；其特征在于，熱風(fēng)爐用助燃空氣管道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，用于輸送熱風(fēng)爐用助燃空氣；熱風(fēng)爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)連接起來(lái)，用于輸送熱風(fēng)爐用煤氣；燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)、燃燒爐用助燃空氣管道位于燃燒爐之前，為燃燒爐提供助燃空氣；燃燒爐用煤氣管道位于熱風(fēng)爐用煤氣管道和燃燒爐之間，將煤氣從熱風(fēng)爐用煤氣管道送至燃燒爐內(nèi)；燃燒爐高溫?zé)煹牢挥谌紵隣t和混氣爐之間，為混氣爐提供高溫?zé)煔?，低溫?zé)煹篮蜔煔饧訅簷C(jī)位于熱風(fēng)爐煙道和混氣爐之間，為混氣爐提供低溫?zé)煔猓换鞖夤艿牢挥诨鞖鉅t和熱風(fēng)爐用助燃空氣管道之間，將混合好的煙氣從混氣爐送入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道內(nèi)；熱風(fēng)爐煙道位于熱風(fēng)爐和低溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，將熱風(fēng)爐排出的煙氣送至低溫預(yù)熱系統(tǒng)，換熱后排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，增加高溫預(yù)熱系統(tǒng)，高溫預(yù)熱用煙道，高溫預(yù)熱后煙道，對(duì)熱風(fēng)爐用助燃空氣進(jìn)行高溫預(yù)熱，在更大范圍內(nèi)對(duì)助燃空氣的氧含量和預(yù)熱溫度進(jìn)行控制；熱風(fēng)爐用助燃空氣管道將熱風(fēng)爐、高溫預(yù)熱系統(tǒng)、低溫預(yù)熱系統(tǒng)三者連接起來(lái)，用于輸送熱風(fēng)爐用助燃空氣，高溫預(yù)熱系統(tǒng)在低溫預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐之間；高溫預(yù)熱用煙道位于混氣管道和高溫預(yù)熱系統(tǒng)之間，用于將混合好的部分高溫?zé)煔馑腿敫邷仡A(yù)熱系統(tǒng)；高溫預(yù)熱后煙道位于高溫預(yù)熱系統(tǒng)和熱風(fēng)爐煙道之間，將換熱后的煙氣送入熱風(fēng)爐煙道內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，熱風(fēng)爐用助燃空氣由熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后，再經(jīng)高溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱，然后與煙氣混合為高溫低氧助燃空氣，經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道、調(diào)節(jié)閥、切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐參與燃燒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，燃燒爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)燃燒爐高溫?zé)煹肋M(jìn)入混氣爐，與低溫?zé)煔饣靹蚝蟛糠纸?jīng)混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，部分經(jīng)高溫預(yù)熱用煙道進(jìn)入高溫預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù)熱助燃空氣至500°C以上，放熱后經(jīng)高溫預(yù)熱后煙道進(jìn)入熱風(fēng)爐煙道。通過(guò)高溫預(yù)熱和將煙氣混入助燃空氣，使助燃空氣的溫度大于等于80(TC，氧氣體積含量小于等于18%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，熱風(fēng)爐用助燃空氣由熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)提供，經(jīng)低溫預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱后，與煙氣混合為高溫低氧助燃空氣，經(jīng)熱風(fēng)爐用助燃空氣管道、調(diào)節(jié)閥、切斷閥進(jìn)入熱風(fēng)爐參與燃燒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，燃燒爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)燃燒爐高溫?zé)煹肋M(jìn)入混氣爐，與低溫?zé)煔饣靹蚝蠼?jīng)混氣管道進(jìn)入熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，使助燃空氣的溫度大于等于80(TC，氧氣體積含量小于等于18%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)爐，其特征在于，熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入混氣爐之前，利用煙氣加壓機(jī)加壓，然后進(jìn)入混氣爐。
全文摘要
一種環(huán)保型高溫低氧熱風(fēng)爐，屬于冶金行業(yè)熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域。包括熱風(fēng)爐，切斷閥，調(diào)節(jié)閥，熱風(fēng)爐用煤氣管道，熱風(fēng)爐用助燃空氣管道，燃燒爐用煤氣管道，燃燒爐用助燃風(fēng)機(jī)，燃燒爐用助燃空氣管道，燃燒爐，燃燒爐高溫?zé)煹?，混氣爐，混氣管道，低溫?zé)煹?，煙氣加壓機(jī)，熱風(fēng)爐煙道，低溫預(yù)熱系統(tǒng)，來(lái)自管網(wǎng)的煤氣總管，助燃空氣總管，熱風(fēng)爐用助燃風(fēng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)在于，適用于不同的冶金工藝流程，可與各種助燃空氣和煤氣的低溫預(yù)熱裝置組合使用，充分回收煙氣余熱，進(jìn)一步提高本熱風(fēng)爐的熱效率；實(shí)現(xiàn)了高風(fēng)溫、高效、環(huán)保、長(zhǎng)壽命。
文檔編號(hào)C21B9/14GK101792839SQ20101010153
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者倪蘋(píng), 張福明, 李欣, 梅叢華, 毛慶武, 錢(qián)世崇, 銀光宇 申請(qǐng)人:北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司