一種提高高爐熱風溫度裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高高爐熱風溫度裝置及方法，安裝在熱風總管上的混合器通過高溫廢氣管道依次與壓力監(jiān)測儀、高溫廢氣儲氣罐、廢氣成分分析儀、壓力監(jiān)測儀、溫度檢測儀、高溫廢氣發(fā)生爐連接，高溫廢氣發(fā)生爐分別連接助燃空氣管和帶有凈化器的高熱值燃氣管。經(jīng)凈化器凈化的高熱值燃氣在高溫廢氣發(fā)生爐中充分燃燒，生成高溫廢氣，經(jīng)高溫廢氣儲氣罐緩沖穩(wěn)定后，根據(jù)熱風溫度值和要提高的熱風溫度值計算出的高溫廢氣加入比例送入混合器，完成向熱風總管內(nèi)加入高溫廢氣。本發(fā)明可大幅度提高進入高爐的熱風溫度，使最終送給高爐的熱風溫度與壓力得以穩(wěn)定，并避免高熱值燃氣的放散浪費，減少環(huán)境污染。
【專利說明】—種提高高爐熱風溫度裝置及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于高爐煉鐵【技術(shù)領域】，特別涉及一種能提高高爐熱風溫度的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當前的高爐煉鐵生產(chǎn)中，熱風爐提供給高爐的高溫空氣帶入高爐的熱量占高爐全部熱量收入的15%-20%，并且能被全部利用，熱能利用率高。提高風溫不僅可以提高爐缸部位的溫度，使下部熱量充沛，而且還不會影響爐腹煤氣量的變化，對順行影響小。經(jīng)驗表明:一般在950-1350°C風溫范圍內(nèi)，每提高100°C風溫可降低焦比8-20kg，產(chǎn)量提高2.5%-3.5%。足見降低高爐噸鐵成本，高風溫的運用，可起到非常重要的作用。因此，提高并穩(wěn)定風溫、穩(wěn)定風壓和流量、延長熱風爐使用壽命等問題便成為提高熱風爐工藝水平的幾大研究熱點。
[0003]首先，在高爐熱風爐高溫送風方面，進行了 “直接預熱助燃用的冷空氣、雙預熱及熱風爐自身預熱技術(shù)”、“富氧燃燒提高理論燃燒溫度”、“煤氣富化直接提高煤氣熱值”、“直接燃用高熱值煤氣”等研究；第二，在熱風爐自動控制技術(shù)方面，進行了 “基礎燃燒控制”、“自動換爐控制”、“送風周期優(yōu)化控制”等研究；第三，在熱風爐模型優(yōu)化控制方面，進行了相關(guān)研究；第四，在提高熱風爐壽命方面，進行了“熱風爐爐殼出現(xiàn)晶間應力腐蝕”、“拱頂結(jié)構(gòu)及耐火材料研究”等研究；第五，在合理的熱風管道結(jié)構(gòu)設計方面，進行了“熱風管道結(jié)構(gòu)設計的合理性研究”、“熱風管道的隔熱加強研究”等研究。
[0004]以上這些研究，盡管都是圍繞著提高并穩(wěn)定風溫、穩(wěn)定風壓和流量、延長熱風爐使用壽命等方面進行研究，但因為目前的高爐熱風爐無論是內(nèi)燃式、外燃式還是頂燃式，都屬于蓄熱式，而這種蓄熱式高爐熱風爐的基本工作原理和送風方式，決定了其風溫上限是受限的，一般在1250°C上下，一般正常維持在1180°C上下，而且這種水平對制約風溫的各因素要求極為苛刻；再者，蓄熱式高爐熱風爐的送風方式，決定了當前高爐熱風爐提供給高爐的高溫空氣的溫度、壓力及流量尤其在換爐時，波動很大，以高爐容積為大眾化的3200m3為例，無論是四座熱風爐的兩燒兩送的“交叉并聯(lián)制”送風制度，還是三座熱風爐的兩燒一送制或半并聯(lián)送風制度，換爐周期按60min計,一周期內(nèi)熱風溫降可達50°C以上,換爐時間一般在10-15min，換爐期間熱風壓力降低30-50kPa，總風量Q總降低500-600m3，這對高爐生產(chǎn)極為不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在提供一種不受蓄熱式熱風爐技術(shù)禁錮，可較大幅度、穩(wěn)定提高熱風溫度，并可保證熱風爐換爐期間熱風溫度和壓力穩(wěn)定的提高高爐熱風溫度裝置及方法。
[0006]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是:
一種提高高爐熱風溫度裝置，包括連接高爐和熱風爐的熱風總管8，其特征在于，增設一套高溫廢氣供給系統(tǒng)及事故倒流管9 ；
高溫廢氣供給系統(tǒng)包括混合器4、高溫廢氣管道5、壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐3、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐2、凈化器1、高熱值燃氣管6、助燃空氣管7及閥門Fl-F13。其結(jié)構(gòu)和連接方式為:
安裝在熱風總管8上的混合器4通過高溫廢氣管道5依次與壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐3、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐2連接，高溫廢氣發(fā)生爐2的另一側(cè)分別連接助燃空氣管7和帶有凈化器I的高熱值燃氣管6。高熱值燃氣管6上分別設有燃氣切斷閥F1、燃氣放散閥F2、燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3及燃氣燃燒閥F4 ;在廢氣成分分析儀C與高溫廢氣儲氣罐3之間設有切斷閥F5和切斷閥F6 ;在壓力監(jiān)測儀Pl進出端分別設有調(diào)節(jié)閥F7、切斷閥F8 ;助燃空氣管7上設有助燃空氣切斷閥Fll及助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥F12。
[0007]帶有逆止閥FlO的事故倒流管9的前、后端分別連接在混合器4進、出端的熱風總管8上，在混合器4前后的熱風總管8上還分別設有逆止閥F9和倒流閥F13。
[0008]所述混合器(4)分別設置有高溫廢氣加入?yún)^(qū)域A區(qū)和高溫廢氣與熱風混勻、穩(wěn)溫、穩(wěn)壓區(qū)域B區(qū)，所述高溫廢氣管道(5)出口段與熱風總管8同軸、同向連接在混合器(4) A區(qū)的熱風總管(8)內(nèi)。
[0009]一種提高高爐熱風溫度的方法，其工藝過程是:
利用經(jīng)煤氣凈化器I凈化的高熱值燃氣在高溫廢氣發(fā)生爐2中充分燃燒，生成2000°C以上的高溫廢氣，經(jīng)高溫廢氣儲氣罐3緩沖穩(wěn)定后，根據(jù)熱風溫度值和要提高的熱風溫度值計算出的高溫廢氣加入比例，通過調(diào)節(jié)閥`F7送入混合器4，完成向高爐熱風總管8內(nèi)的熱風中加入高溫廢氣，提高進入高爐的熱風溫度。
[0010]通過廢氣成分分析儀C檢測高溫廢氣成分，測定高溫廢氣中的O2含量，并根據(jù)高溫廢氣的配入總量Qft=最終供給高爐的熱風總量Q,6—熱風爐系統(tǒng)提供的冷風量Q&，通過控制系統(tǒng)與高爐送風系統(tǒng)的富氧裝置聯(lián)動，進行最終送往高爐熱風的O2含量調(diào)節(jié)；當廢氣成分分析儀C檢測的高溫廢氣成份出現(xiàn)異常時，打開切斷閥F5，將高溫廢氣排入熱風爐廢氣總管，或直接放散排空。
[0011]所述高熱值燃氣為焦爐煤氣、天然氣的一種或兩種。
[0012]所述高溫廢氣發(fā)生爐(2)的能力按高爐正常鼓風量的35%設計。
[0013]高溫廢氣溫度按實測溫度計，高溫廢氣的加入量上限為高爐正常鼓風量的30%。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明突破了蓄熱式熱風爐技術(shù)禁錮，通過按比例向原高爐熱風總管內(nèi)的熱風中加入高溫廢氣，可在對現(xiàn)有熱風爐系統(tǒng)基本不進行改造的條件下，實現(xiàn)較大幅度地、基本可控地提高進入高爐的熱風溫度。
[0015]2、通過混合器，既實現(xiàn)了向高爐熱風總管內(nèi)的熱風中加入高溫廢氣，又使最終送給高爐的熱風的溫度與壓力得以穩(wěn)定，尤其是可保證熱風爐換爐期間熱風溫度和壓力的穩(wěn)定。
[0016]3、本發(fā)明可使大量高熱值燃氣(如焦爐煤氣)得以科學利用，從而避免了高熱值燃氣的放散浪費，減少了環(huán)境污染?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是提高高爐熱風溫度裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是混合器剖面示意圖。
[0018]圖中:煤氣凈化器1、高溫廢氣發(fā)生爐2、高溫廢氣儲氣罐3、混合器4、高溫廢氣管道5、高熱值燃氣管道6、助燃空氣管7、熱風總管8、倒流管9。C為廢氣成份分析儀、T為溫度檢測儀、壓力檢測儀Pl和P2。Fl為燃氣切斷閥，F(xiàn)2為燃氣放散閥，F(xiàn)3為燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥，F(xiàn)4為燃氣燃燒閥，F(xiàn)5、F6、F8為切斷閥，F(xiàn)7為調(diào)節(jié)閥，F(xiàn)9、FlO為逆止閥，F(xiàn)ll為助燃空氣切斷閥，F(xiàn)12為助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥，倒流閥F13。A區(qū)為混合器高溫廢氣加入?yún)^(qū)域，B區(qū)為混合器高溫廢氣與熱風混勻、穩(wěn)溫、穩(wěn)壓區(qū)域。
【具體實施方式】
[0019]由圖1可見，本發(fā)明提高高爐熱風溫度裝置主要是在原有連接高爐和熱風爐的熱風總管8的基礎上，增設了 一套高溫廢氣供給系統(tǒng)及事故倒流管9。
[0020]高溫廢氣供給系統(tǒng)主要是由混合器4、高溫廢氣管道5、壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐3、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐2、凈化器1、高熱值燃氣管6、助燃空氣管7及閥門Fl-F13所組成。其具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
安裝在熱風總管8上的混合器4通過高溫廢氣管道5依次與壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐3、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐2連接，高溫廢氣發(fā)生爐2的另一側(cè)分別連接助燃空氣管7和帶有凈化器I的高熱值燃氣管6。
[0021]高熱值燃氣管6上分別設有燃氣切斷閥F1、燃氣放散閥F2、燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3及燃氣燃燒閥F4 ;在廢氣成分分析儀C與高溫廢氣儲氣罐3之間設有切斷閥F5和切斷閥F6 ;在壓力監(jiān)測儀Pl進出端分別設有調(diào)節(jié)閥F7、切斷閥F8 ;助燃空氣管7上設有助燃空氣切斷閥Fll及助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥F12。
[0022]帶有逆止閥FlO的事故倒流管9的前、后端分別連接在混合器4進、出端的熱風總管8上，在混合器4前后的熱風總管8上還分別設有逆止閥F9和倒流閥F13。
[0023]燃氣切斷閥Fl的作用是在事故、檢修或停止高溫廢氣發(fā)生時切斷燃氣。
[0024]燃氣放散閥F2的作用是在事故、檢修或停止高溫廢氣發(fā)生時放散燃氣切斷閥Fl與煤氣凈化器I之間管道中的燃氣。
[0025]燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3的作用是調(diào)節(jié)進入燃氣凈化器I的燃氣流量。
[0026]在煤氣凈化器I和廢氣發(fā)生爐2之間設置燃氣燃燒閥F4，主要是調(diào)節(jié)進入高溫廢氣發(fā)生爐2的燃氣流量，進而控制高溫廢氣發(fā)生爐2內(nèi)的燃燒狀態(tài)。燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3及燃氣燃燒閥F4應協(xié)同調(diào)節(jié)，一是實現(xiàn)煤氣凈化器I與廢氣發(fā)生爐2之間的匹配，二可實現(xiàn)高溫廢氣發(fā)生爐2內(nèi)燃燒狀態(tài)的最佳化。
[0027]助燃空氣管道7設置助燃空氣切斷閥F11，是在事故、檢修或停止高溫廢氣發(fā)生時切斷助燃空氣；而助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥F12則是調(diào)節(jié)進入廢氣發(fā)生爐2的助燃空氣流量，以調(diào)整廢氣發(fā)生爐2的燃燒狀況。
[0028]廢氣發(fā)生爐2與高溫廢氣儲氣罐3之間設置的切斷閥F5和F6，二者聯(lián)動，正常情況下切斷閥F5關(guān)同時切斷閥F6開，以保證廢氣發(fā)生爐2發(fā)生的高溫廢氣正常向高溫廢氣儲氣罐3輸送；當發(fā)生事故、檢修，或廢氣成份在線分析儀C傳出的廢氣成份異常時，關(guān)閉切斷閥F6同時打開切斷閥F5，以保證將廢氣發(fā)生爐2發(fā)生的廢氣送往熱風爐系統(tǒng)的熱風爐廢氣總管外排或直接放散排空，而不進入高溫廢氣儲氣罐3。
[0029]高溫廢氣儲氣罐3和混合器4之間設置調(diào)節(jié)閥F7和切斷閥F8，調(diào)節(jié)閥F7控制整個高溫廢氣系統(tǒng)送入混合器4的高溫廢氣量，實現(xiàn)的手段是根據(jù)最終確定的高溫廢氣加入比例，控制燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3和燃氣燃燒閥F4，以控制進入廢氣發(fā)生爐2的燃氣量；控制助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥F12，以控制進入廢氣發(fā)生爐2的助燃空氣量，最終控制廢氣發(fā)生爐2的燃燒及產(chǎn)生廢氣的質(zhì)和量。切斷閥F8的作用是，如整個高溫廢氣發(fā)生配送系統(tǒng)因故無法進行正常工作或暫時不用，可關(guān)閉切斷閥F8，使熱風供給系統(tǒng)通過混合器4正常工作，高爐生產(chǎn)不受影響。
[0030]混合器4與高爐之間設置的逆止閥F9及混合器4旁路上的逆止閥F10，作用是保證高爐在事故狀態(tài)下經(jīng)熱風系統(tǒng)上的倒流閥F13進行倒流休風作業(yè)。
[0031]廢氣成份在線分析儀C、溫度檢測儀T、壓力檢測儀Pl和P2，作用是為監(jiān)測、控制整個高溫廢氣發(fā)生輸送系統(tǒng)。
[0032]由圖2可見，在混合器4的A區(qū)即高溫廢氣加入?yún)^(qū)域，高溫廢氣管道5的出口段與熱風總管8同軸、同向設置在熱風總管8內(nèi)，利用原熱風總管8中熱風的高流速，在高溫廢氣管的高溫廢氣出口處形成負壓，從而實現(xiàn)高溫廢氣向熱風的加入；在混合器4的高溫廢氣管的高溫廢氣出口處之后設置一緩沖區(qū)一B區(qū)，即高溫廢氣與熱風混勻、穩(wěn)溫、穩(wěn)壓區(qū)域。以實現(xiàn)聞溫廢氣與熱風的均勻混合并為聞爐提供具有穩(wěn)定的T總、P總和Q總的熱風。
[0033]一種提高高爐熱風溫度的方法，其工藝過程是:
利用經(jīng)煤氣凈化器I凈化的高熱值燃氣在高溫廢氣發(fā)生爐2中充分燃燒，生成2000°C以上的高溫廢氣，經(jīng)高溫廢氣儲氣罐3緩沖穩(wěn)定后，根據(jù)熱風溫度值和要提高的熱風溫度值計算出的高溫廢氣加入比例，通過調(diào)節(jié)閥F7送入混合器4，完成向高爐熱風總管8內(nèi)的熱風中加入高溫廢氣，提高進入高爐的熱風溫度。
[0034]通過廢氣成分分析儀C檢測高溫廢氣成分，測定高溫廢氣中的O2含量，并根據(jù)高溫廢氣的配入總量Qft =最終供給高爐的熱風總量Q,6—熱風爐系統(tǒng)提供的冷風量Q&，通過控制系統(tǒng)與高爐送風系統(tǒng)的富氧裝置聯(lián)動，進行最終送往高爐熱風的O2含量調(diào)節(jié)；當廢氣成分分析儀C檢測的高溫廢氣成份出現(xiàn)異常時，打開切斷閥F5，將高溫廢氣排入熱風爐廢氣總管，或直接放散排空。
[0035]所述高熱值燃氣為焦爐煤氣、天然氣的一種或兩種。
[0036]所述高溫廢氣發(fā)生爐2的能力按高爐正常鼓風量的35%設計。
[0037]高溫廢氣溫度按實測溫度計，高溫廢氣的加入量上限為高爐正常鼓風量的30%。
[0038]下面再結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0039]實施例1:
以某廠一座3200M3高爐為例。高爐正常鼓風5100-5300m3/min，平均為5200mVmin ；風溫 t 為 1170°C-1190°C，平均 1180°C。
[0040]高溫廢氣發(fā)生爐2能力按高爐正常鼓風量的35%設計。高溫廢氣加入比例按上限為30%控制。高熱值燃氣采用焦爐煤氣。
[0041]首先，經(jīng)煤氣凈化器I對高熱值的焦爐煤氣進行除油、除水及其它雜物的凈化后，進入高溫廢氣發(fā)生爐2，與助燃空氣一道進行燃燒，生成的2000°C以上的高溫廢氣，經(jīng)高溫廢氣儲氣罐3穩(wěn)壓緩沖，調(diào)節(jié)閥F7按O-1550 m3/min的范圍調(diào)解(即O-30%高爐正常鼓風量范圍)。
[0042]選擇高溫廢氣混入比例為高爐正常鼓風量的15%，即按780 m3/min±80 m3/min(波動幅度上限10%)由混合器4引至與熱風系統(tǒng)主管道，與熱風系統(tǒng)提供的熱風相混合，之后再經(jīng)熱風系統(tǒng)主管道將已混入高溫廢氣的溫度提高后的熱風送入高爐。最終風溫在12700C ±10°C水平。
[0043]向高爐最終鼓風中補氧量為高爐正常鼓風量的3.15/%，即165 m3/minn。
[0044]熱風溫度提高90°C ± 10°C，熱風溫度提高幅度7.5%。
[0045]實施例主要工藝參數(shù)及效果見表1:
表I實施例主要工藝參數(shù)及效果
【權(quán)利要求】
1.一種提高高爐熱風溫度裝置，包括連接高爐和熱風爐的熱風總管(8)，其特征在于，增設一套高溫廢氣供給系統(tǒng)及事故倒流管(9)； 高溫廢氣供給系統(tǒng)包括混合器(4)、高溫廢氣管道(5)、壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐(3 )、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐(2 )、凈化器(I)、高熱值燃氣管(6)、助燃空氣管(7)及有關(guān)閥門；安裝在熱風總管(8)上的混合器(4)通過高溫廢氣管道(5)依次與壓力監(jiān)測儀P2、高溫廢氣儲氣罐(3)、廢氣成分分析儀C、壓力監(jiān)測儀P1、溫度檢測儀T、高溫廢氣發(fā)生爐(2)連接，高溫廢氣發(fā)生爐(2)的另一側(cè)分別連接助燃空氣管(7 )和帶有凈化器(I)的高熱值燃氣管(6 );高熱值燃氣管(6 )上分別設有燃氣切斷閥F1、燃氣放散閥F2、燃氣凈化流量調(diào)節(jié)閥F3及燃氣燃燒閥F4 ;在廢氣成分分析儀C與高溫廢氣儲氣罐(3)之間設有切斷閥F5和切斷閥F6 ;在壓力監(jiān)測儀Pl進出端分別設有調(diào)節(jié)閥F7、切斷閥F8 ;助燃空氣管(7)上設有助燃空氣切斷閥Fll及助燃空氣流量調(diào)節(jié)閥F12 ； 帶有逆止閥FlO的事故倒流管(9)的前、后端分別連接在混合器(4)進、出端的熱風總管(8)上，在混合器(4)前后的熱風總管(8)上還分別設有逆止閥F9和倒流閥F13。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高高爐熱風溫度裝置，其特征在于，所述混合器(4)分別設置有高溫廢氣加入?yún)^(qū)域A區(qū)和高溫廢氣與熱風混勻、穩(wěn)溫、穩(wěn)壓區(qū)域B區(qū)，所述高溫廢氣管道(5)出口段與熱風總管8同軸、同向連接在混合器(4) A區(qū)的熱風總管(8)內(nèi)。
3.一種應用權(quán)利要求1所述提高高爐熱風溫度裝置的方法，其特征在于，其工藝過程是: 利用經(jīng)煤氣凈化器(I)凈化的高熱值燃氣在高溫廢氣發(fā)生爐(2)中充分燃燒，生成2000 V以上的高溫廢氣，經(jīng)高溫廢氣儲氣罐(3)緩沖穩(wěn)定后，根據(jù)熱風溫度值和要提高的熱風溫度值計算出的高溫廢氣加入比例，通過調(diào)節(jié)閥F7送入混合器(4)，完成向高爐熱風總管(8)內(nèi)的熱風中加入高溫廢氣，提高進入高爐的熱風溫度； 通過廢氣成分分析儀C檢測高溫廢氣成分，測定高溫廢氣中的O2含量，并根據(jù)高溫廢氣的配入總量Qft =最終供給高爐的熱風總量Q,6—熱風爐系統(tǒng)提供的冷風量Q&，通過控制系統(tǒng)與高爐送風系統(tǒng)的富氧裝置聯(lián)動，進行最終送往高爐熱風的O2含量調(diào)節(jié)；當廢氣成分分析儀C檢測的高溫廢氣成份出現(xiàn)異常時，打開切斷閥F5，將高溫廢氣排入熱風爐廢氣總管，或直接放散排空。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高高爐熱風溫度的方法，其特征在于，所述高熱值燃氣為焦爐煤氣、天然氣中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高高爐熱風溫度的方法，其特征在于，所述高溫廢氣發(fā)生爐(2)的能力按高爐正常鼓風量的35%設計。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高高爐熱風溫度的方法，其特征在于，高溫廢氣溫度按實測溫度計，高溫廢氣的加入量上限為高爐正常鼓風量的30%。
【文檔編號】C21B5/00GK103451342SQ201310401636
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】劉德軍, 韓淑峰, 張洪宇, 孟凡雙, 郝博, 馬光宇, 王飛, 王志君, 王忠潤, 王萍 申請人:鞍鋼股份有限公司