專利名稱：一種改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種用于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上的蓄熱式輥底加熱爐，屬于 軋鋼設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝中，輥底加熱爐起著非常重要的作用，它在加熱 連鑄機(jī)生產(chǎn)出來的薄板坯的同時(shí)，還存儲(chǔ)高溫板坯，板坯溫度從800 1050°C加熱到 1150士 10°C，加熱好的板坯留在輥底爐內(nèi)待軋，這樣依靠輥底爐就可把連鑄和軋機(jī)生產(chǎn)兩 種不同的生產(chǎn)工藝連在一起，發(fā)揮薄板坯連鑄連軋的優(yōu)勢，提高生產(chǎn)線的產(chǎn)量，因此，輥底 爐的長度一般為200 300米，其中只有加熱爐入口的60 80米的爐長用于板坯加熱，其 它各段的加熱爐只是用于板坯的保溫、待軋，起到一個(gè)緩沖的作用。在燃料燃燒過程中所產(chǎn) 生的高溫?zé)煔?，溫度一般?150°C以上直接通過煙道排出爐外，雖然在煙道中都布置了空 氣和煤氣的換熱器，可以將空氣和煤氣溫度預(yù)熱到400°C，但是，由于空氣和煤氣的管線長， 實(shí)際到達(dá)燒嘴前的空氣和煤氣溫度只有150°C左右，因此輥底式加熱爐的熱效率通常只有 15 20%，而常規(guī)的連續(xù)加熱爐的熱效率一般在50%以上。因此熱效率低，燃料消耗高是 該類型加熱爐的一個(gè)致命缺陷。目前在常規(guī)的軋鋼加熱爐上通常都采用蓄熱式燃燒作為鋼坯等原料的加熱方式， 這種燃燒方式燒嘴I、II成對(duì)使用，I燒嘴燃燒時(shí)所產(chǎn)生的高溫廢氣由對(duì)面的II燒嘴吸入， 加熱蓄熱箱內(nèi)的蓄熱體，這時(shí)在II燒嘴的蓄熱箱內(nèi)發(fā)生熱交換過程，蓄熱體的最高溫度升 到1000°C以上，煙氣溫度降低到150°c后從II燒嘴尾部排出，而I燒嘴內(nèi)的蓄熱體溫度也 隨之逐步降低，風(fēng)溫也逐步降低，在一個(gè)周期后，I、II燒嘴的換向燃燒，重復(fù)剛才的燃燒過 程，因此，無論是從I燒嘴或者是從II燒嘴通過的、助燃熱空氣溫度在1000°C以上，而排出 的煙氣溫度都在150°C以下，相比于以往在輥底爐上采用的常規(guī)燃燒來說，蓄熱式燃燒煙氣 排煙溫度在150°C以下，而不是將1150°C的高溫?zé)煔庵苯优懦?，因此，采用蓄熱式燃燒的?底爐的熱效率要比常規(guī)燃燒的輥底爐高出很多。但是作為常規(guī)的蓄熱式燃燒來說，空氣或煤氣預(yù)熱溫度都非常高，通常能夠達(dá)到 iooo°c，因此，所有的蓄熱燃燒均采用了外混方式燃燒，蓄熱后的空氣或煤氣在爐膛內(nèi)邊混 合、邊燃燒，蓄熱式燒嘴的火焰長度一般都在3 6米。而輥底爐的內(nèi)寬只有2米，如果采 用普通的蓄熱式燃燒技術(shù)則會(huì)出現(xiàn)從I燒嘴排出的燃料和空氣還未能在加熱爐內(nèi)完全燃 燒，就被對(duì)面的II燒嘴吸入，從而在II燒嘴內(nèi)發(fā)生二次燃燒，而在一個(gè)狹小的空間內(nèi)，由于 空氣和煤氣充足而發(fā)生二次燃燒，其燃燒溫度將達(dá)到1400°c以上，從而出現(xiàn)各種不可預(yù)知 的后果，輕則會(huì)出現(xiàn)燒嘴內(nèi)超溫，重則燒熔蓄熱體、燒壞爐墻等各種現(xiàn)象。另外，蓄熱式燃燒 的設(shè)備復(fù)雜，體積龐大，相對(duì)而言，普通的蓄熱式燒嘴不能在結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的輥底爐上安裝 使用。由于現(xiàn)有技術(shù)的蓄熱式燃燒技術(shù)不能直接應(yīng)用在輥底式加熱爐上，如何針對(duì)輥底 式加熱爐的特點(diǎn)，重新進(jìn)行蓄熱式技術(shù)的開發(fā)，使得蓄熱式技術(shù)在輥底加熱爐上得到應(yīng)用
3是技術(shù)人員面臨的新課題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠應(yīng)用蓄熱式燃燒技術(shù)、提高鋼坯 加熱質(zhì)量、降低煤氣消耗的改進(jìn)的輥底加熱爐。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，它包括爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴為多 個(gè)，在爐膛內(nèi)沿爐長方向，在爐子兩側(cè)上層均勻布置，蓄熱式燒嘴內(nèi)有煤氣噴口和空氣噴 口，煤氣噴口布置在燒嘴中心，空氣噴口沿煤氣噴口四周方向均勻布置，每個(gè)蓄熱式燒嘴分 別與空氣管道、煤氣管道、煙氣管道相連接。上述改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴內(nèi)的煤氣通道為蝸形通道，空氣通道 內(nèi)設(shè)置了渦流導(dǎo)向通道。上述改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴的煤氣通道中安裝了一個(gè)可使煤氣沿 其外壁形成中空筒狀旋轉(zhuǎn)氣流的錐形煤氣分流短管。上述改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴的燒嘴磚環(huán)繞的空氣通道內(nèi)布設(shè)有蓄 熱體。上述改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，煤氣管道與蓄熱式燒嘴的連接處有煤氣快切閥。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)蓄熱式燒嘴的空氣、煙氣、煤氣自成一個(gè)系統(tǒng)，燒嘴 采用同心射流方式，蓄熱后的空氣與煤氣噴出后，沿一個(gè)固定的角度在爐內(nèi)相遇，從而能夠 保證火焰長度；蓄熱室水平全部嵌在爐墻內(nèi)，這樣使得每個(gè)蓄熱室的供熱能力增大，同等產(chǎn) 量下，應(yīng)用本技術(shù)的蓄熱式加熱爐較常規(guī)蓄熱式加熱爐上節(jié)約1/5煤氣消耗，采用蓄熱燃 燒技術(shù)，空氣預(yù)熱溫度> 1000°C (僅比爐溫低50 80°C)，排煙溫度< 150°C ；因而，可以 大幅度地回收煙氣中的余熱。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是蓄熱式燒嘴的外部視圖；圖4是蓄熱式燒嘴俯視方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)如下爐體1、蓄熱式燒嘴2、煤氣管道3、煙氣管道4、爐輥5、空氣管道6、 爐墻7、煤氣主管道8、煤氣快切閥9、空氣主管道10、煙氣手動(dòng)閥門11、空氣手動(dòng)閥門12、空 氣/煙氣換向閥13、煤氣管道法蘭14、蓄熱體15、燒嘴磚16、空氣噴口 17、煤氣噴口 18
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括蓄熱式輥底爐的爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴。在該加熱爐中，加熱 爐助燃空氣采用的是蓄熱式，冷空氣在蓄熱式燒嘴內(nèi)蓄熱，經(jīng)過蓄熱的空氣溫度可以達(dá)到 1000°C以上。而作為燃料的煤氣不蓄熱，也不進(jìn)行預(yù)熱，由系統(tǒng)中的快切閥控制，在蓄熱式 燒嘴內(nèi)煤氣的開啟與關(guān)閉和空氣的進(jìn)入、煙氣的排出一起組成了一個(gè)完整的燃燒過程。在本實(shí)用新型中，蓄熱式加熱爐采用若干個(gè)蓄熱式燒嘴，燒嘴采用流量脈沖控制，布置在輥底爐的上層，在爐子兩側(cè)沿爐長方向均勻布置，通過高溫氣流的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加 熱爐爐膛溫度均勻，最終達(dá)到物料均勻加熱。另有部分燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈴臓t膛下部 排出，從而起到加熱板坯下部的作用，使板坯上下表面的溫差控制在10°C以內(nèi)。圖1給出了蓄熱式加熱爐的結(jié)構(gòu)圖，它包括爐體1，其上分別裝有空氣管道6、煙氣 管道4，該空氣管道6、煙氣管道4與空氣/煙氣換向閥13 (如圖3示)一端聯(lián)通，空氣/煙 氣換向閥13的另一端與空氣管道6、空氣側(cè)排煙氣管道4聯(lián)通，煤氣管道3中間通過煤氣快 切閥9 (如圖3示)聯(lián)通，外部的空氣管道6、煙氣管道4和煤氣管道3與爐體1內(nèi)的蓄熱式 燒嘴2內(nèi)各自管道聯(lián)通。圖2給出了蓄熱式加熱爐的剖面結(jié)構(gòu)，該蓄熱式燒嘴2全部水平嵌在爐墻7內(nèi)，分 布在爐子兩側(cè)被加熱鋼坯的上方，每一個(gè)蓄熱式燒嘴2內(nèi)部，在通道中間均布置一定數(shù)量 的蓄熱體15 (如圖4示)，冷的空氣通過蓄熱式燒嘴2的蓄熱體15時(shí)，完成熱交換過程，通 過空氣噴口 17 (如圖4示)與爐膛相通，直接噴入爐內(nèi)。圖3、4給出了是蓄熱式燒嘴2的結(jié)構(gòu)，它包括煤氣噴口 18、空氣噴口 17、燒嘴磚 16、蓄熱體15。每個(gè)蓄熱式燒嘴2的空氣、煙氣、煤氣自成一個(gè)系統(tǒng)，燒嘴采用同心射流方 式，煤氣噴口 18布置在燒嘴中心，空氣噴口 17沿煤氣四周方向均勻布置。蓄熱后的空氣與 煤氣噴出后，沿一個(gè)固定的角度在爐內(nèi)相遇，從而能夠保證火焰長度。上述每一個(gè)蓄熱式燒 嘴2的空氣、煤氣在蓄熱式燒嘴2內(nèi)成一個(gè)特定的角度布置，最終形成蝸型火焰，起到縮短 火焰的作用，同時(shí)還可防止不完全燃燒的發(fā)生。在燒嘴工作期間，煤氣(常溫，不預(yù)熱、不蓄 熱)通過蓄熱式燒嘴2的煤氣管道3進(jìn)入燒嘴磚16內(nèi)煤氣通道，從燒嘴磚16內(nèi)煤氣通道 往爐子內(nèi)噴入，煤氣和空氣在燒嘴內(nèi)部開始相遇，為了強(qiáng)化煤氣和空氣的混合過程，煤氣將 按照燒嘴磚16內(nèi)煤氣通道的蝸形通道，改變走向，而且在空氣的通道內(nèi)還設(shè)置了渦流導(dǎo)向 通道，使空氣產(chǎn)生了切向分速度，在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的情況下和煤氣相遇，確保燃料和空氣以較大 的角度在爐內(nèi)進(jìn)行混合，使燃料和空氣在爐膛內(nèi)迅速完成熱交換過程，火焰的長度為1 2 米。具體工作實(shí)施過程如下爐體兩側(cè)相對(duì)位置的蓄熱式燒嘴，其工作狀態(tài)分為A狀態(tài)和B狀態(tài)。A狀態(tài)，爐體 右側(cè)蓄熱式燒嘴蓄熱體的溫度較高，給助燃空氣預(yù)熱，處于燃燒狀態(tài)；左側(cè)蓄熱式燒嘴中高 溫?zé)煔饨o蓄熱體蓄熱，處于排煙狀態(tài)。B狀態(tài)，爐體右側(cè)蓄熱式燒嘴中高溫?zé)煔饨o蓄熱體進(jìn) 行蓄熱，處于排煙狀態(tài)，而左側(cè)蓄熱式燒嘴蓄熱體的溫度較高，給助燃空氣預(yù)熱，處于燃燒 狀態(tài)。在A狀態(tài)時(shí)，空氣、煤氣經(jīng)各自管道通過空氣/煙氣換向閥，煤氣快切閥進(jìn)入右側(cè)的蓄 熱式燒嘴，空氣流經(jīng)蓄熱體后，被加熱到接近爐膛溫度，然后經(jīng)過空氣噴口進(jìn)入爐膛，煤氣 以常溫經(jīng)過煤氣噴口入爐，由于空氣噴口、煤氣噴口交錯(cuò)布置，入爐后，空氣煤氣立即燃燒， 加熱鋼坯；此時(shí)，左側(cè)蓄熱式燒嘴處于排煙狀態(tài)，高溫?zé)煔鈴淖髠?cè)噴口進(jìn)入蓄熱式燒嘴，水 平流經(jīng)蓄熱式燒嘴，煙氣余熱傳遞給蓄熱體后，以低于150°C的溫度經(jīng)空氣/煙氣換向閥、 煙氣管道排入煙囪，最終排到大氣中。B狀態(tài)的情況與此相反，形成周而復(fù)始的交替燃燒過 程，A、B兩個(gè)狀態(tài)形成一個(gè)工作周期，兩次換向之間的時(shí)間固定，保證燃燒所需要的空氣溫 度，同時(shí)也使得排出的煙氣溫度低于150°C，起到節(jié)能的作用。本實(shí)用新型的蓄熱式燒嘴全部水平嵌在爐墻內(nèi)，使得每個(gè)蓄熱式燒嘴的供熱能力 增大，同等產(chǎn)量下，應(yīng)用本技術(shù)的蓄熱式加熱爐較常規(guī)蓄熱式加熱爐在能源消耗上要降低1/5?？諝忸A(yù)熱溫度> 1000°C (僅比爐溫低50 80°C )，排煙溫度< 150°C ；因而，可以大 幅度地回收煙氣中的余熱。 本實(shí)用新型采用全分散蓄熱燃燒控制系統(tǒng)，可以靈活地控制爐溫、爐壓的均勻性。 換向閥與燃燒噴口就近布置，最大限度減少交叉污染所帶來的不安全因素。空氣/煙氣換 向閥采用三通換向閥，煤氣采用電磁閥進(jìn)行快速切斷，閥體小，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，維護(hù)簡 單，閥體壽命長；控制系統(tǒng)設(shè)定蓄熱室排煙溫度的主要依據(jù)是煙氣露點(diǎn)溫度以及設(shè)備的最 高許用溫度。一般將排煙溫度設(shè)定在130 180°C，采用定時(shí)換向?yàn)橹鳌⒍負(fù)Q向?yàn)檩o的方 式對(duì)排煙溫度進(jìn)行控制。
權(quán)利要求一種改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，它包括爐體[1]、爐膛和蓄熱式燒嘴[2]，其特征在于所述的蓄熱式燒嘴[2]為多個(gè)，在爐膛內(nèi)沿爐長方向，在爐子兩側(cè)上層均勻布置，蓄熱式燒嘴[2]內(nèi)有煤氣噴口[18]和空氣噴口[17]，煤氣噴口[18]布置在蓄熱式燒嘴[2]中心，空氣噴口[17]沿煤氣噴口[18]四周方向均勻布置，每個(gè)蓄熱式燒嘴[2]分別與空氣管道[6]、煤氣管道[3]、煙氣管道[4]相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，其特征在于蓄熱式燒嘴[2]內(nèi) 的煤氣通道為蝸形通道，空氣通道內(nèi)設(shè)置了渦流導(dǎo)向通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，其特征在于蓄熱式燒嘴[2]的 煤氣通道中安裝了一個(gè)可使煤氣沿其外壁形成中空筒狀旋轉(zhuǎn)氣流的錐形煤氣分流短管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，其特征在于蓄熱式燒嘴[2]的 燒嘴磚[16]環(huán)繞的空氣通道內(nèi)布設(shè)有蓄熱體[15]。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，其特征在于煤氣管道[3]與蓄 熱式燒嘴[2]的連接處有煤氣快切閥[9]。
專利摘要一種改進(jìn)的蓄熱式輥底加熱爐，屬于軋鋼設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，通過應(yīng)用蓄熱式燃燒技術(shù)，提高鋼坯加熱質(zhì)量和降低煤氣消耗，其技術(shù)方案是它包括爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴為多個(gè)，沿爐長方向，在爐子兩側(cè)上層均勻布置，蓄熱式燒嘴內(nèi)有煤氣噴口和空氣噴口，煤氣噴口布置在燒嘴中心，空氣噴口沿煤氣噴口四周方向均勻布置，每個(gè)蓄熱式燒嘴分別與空氣管道、煤氣管道、煙氣管道相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于蓄熱式燒嘴采用同心射流方式，蓄熱后的空氣與煤氣噴出后，沿一個(gè)固定的角度在爐內(nèi)相遇，從而能夠保證火焰長度；蓄熱室水平全部嵌在爐墻內(nèi)，這樣使得每個(gè)蓄熱室的供熱能力增大，同等產(chǎn)量下，應(yīng)用本技術(shù)較常規(guī)蓄熱式加熱爐節(jié)約1/5煤氣消耗。
文檔編號(hào)C21D9/56GK201648473SQ20102011451
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者丁國偉, 史東日, 張兆利, 杜秀珍, 王春峰, 耿立唐, 胡德紅 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司