专利名称：一种改进的蓄热式辊底加热炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种用于薄板坯连铸连轧生产线上的蓄热式辊底加热炉，属于 轧钢设备技术领域。
背景技术：
在薄板坯连铸连轧生产工艺中，辊底加热炉起着非常重要的作用，它在加热 连铸机生产出来的薄板坯的同时，还存储高温板坯，板坯温度从800 1050°C加热到 1150士 10°C，加热好的板坯留在辊底炉内待轧，这样依靠辊底炉就可把连铸和轧机生产两 种不同的生产工艺连在一起，发挥薄板坯连铸连轧的优势，提高生产线的产量，因此，辊底 炉的长度一般为200 300米，其中只有加热炉入口的60 80米的炉长用于板坯加热，其 它各段的加热炉只是用于板坯的保温、待轧，起到一个缓冲的作用。在燃料燃烧过程中所产 生的高温烟气，温度一般在1150°C以上直接通过烟道排出炉外，虽然在烟道中都布置了空 气和煤气的换热器，可以将空气和煤气温度预热到400°C，但是，由于空气和煤气的管线长， 实际到达烧嘴前的空气和煤气温度只有150°C左右，因此辊底式加热炉的热效率通常只有 15 20%，而常规的连续加热炉的热效率一般在50%以上。因此热效率低，燃料消耗高是 该类型加热炉的一个致命缺陷。目前在常规的轧钢加热炉上通常都采用蓄热式燃烧作为钢坯等原料的加热方式， 这种燃烧方式烧嘴I、II成对使用，I烧嘴燃烧时所产生的高温废气由对面的II烧嘴吸入， 加热蓄热箱内的蓄热体，这时在II烧嘴的蓄热箱内发生热交换过程，蓄热体的最高温度升 到1000°C以上，烟气温度降低到150°c后从II烧嘴尾部排出，而I烧嘴内的蓄热体温度也 随之逐步降低，风温也逐步降低，在一个周期后，I、II烧嘴的换向燃烧，重复刚才的燃烧过 程，因此，无论是从I烧嘴或者是从II烧嘴通过的、助燃热空气温度在1000°C以上，而排出 的烟气温度都在150°C以下，相比于以往在辊底炉上采用的常规燃烧来说，蓄热式燃烧烟气 排烟温度在150°C以下，而不是将1150°C的高温烟气直接排出，因此，采用蓄热式燃烧的辊 底炉的热效率要比常规燃烧的辊底炉高出很多。但是作为常规的蓄热式燃烧来说，空气或煤气预热温度都非常高，通常能够达到 iooo°c，因此，所有的蓄热燃烧均采用了外混方式燃烧，蓄热后的空气或煤气在炉膛内边混 合、边燃烧，蓄热式烧嘴的火焰长度一般都在3 6米。而辊底炉的内宽只有2米，如果采 用普通的蓄热式燃烧技术则会出现从I烧嘴排出的燃料和空气还未能在加热炉内完全燃 烧，就被对面的II烧嘴吸入，从而在II烧嘴内发生二次燃烧，而在一个狭小的空间内，由于 空气和煤气充足而发生二次燃烧，其燃烧温度将达到1400°c以上，从而出现各种不可预知 的后果，轻则会出现烧嘴内超温，重则烧熔蓄热体、烧坏炉墙等各种现象。另外，蓄热式燃烧 的设备复杂，体积庞大，相对而言，普通的蓄热式烧嘴不能在结构相对简单的辊底炉上安装 使用。由于现有技术的蓄热式燃烧技术不能直接应用在辊底式加热炉上，如何针对辊底 式加热炉的特点，重新进行蓄热式技术的开发，使得蓄热式技术在辊底加热炉上得到应用
3是技术人员面临的新课题。 发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够应用蓄热式燃烧技术、提高钢坯 加热质量、降低煤气消耗的改进的辊底加热炉。解决上述技术问题的技术方案是一种改进的蓄热式辊底加热炉，它包括炉体、炉膛和蓄热式烧嘴，蓄热式烧嘴为多 个，在炉膛内沿炉长方向，在炉子两侧上层均勻布置，蓄热式烧嘴内有煤气喷口和空气喷 口，煤气喷口布置在烧嘴中心，空气喷口沿煤气喷口四周方向均勻布置，每个蓄热式烧嘴分 别与空气管道、煤气管道、烟气管道相连接。上述改进的蓄热式辊底加热炉，蓄热式烧嘴内的煤气通道为蜗形通道，空气通道 内设置了涡流导向通道。上述改进的蓄热式辊底加热炉，蓄热式烧嘴的煤气通道中安装了一个可使煤气沿 其外壁形成中空筒状旋转气流的锥形煤气分流短管。上述改进的蓄热式辊底加热炉，蓄热式烧嘴的烧嘴砖环绕的空气通道内布设有蓄 热体。上述改进的蓄热式辊底加热炉，煤气管道与蓄热式烧嘴的连接处有煤气快切阀。本实用新型的优点在于每个蓄热式烧嘴的空气、烟气、煤气自成一个系统，烧嘴 采用同心射流方式，蓄热后的空气与煤气喷出后，沿一个固定的角度在炉内相遇，从而能够 保证火焰长度；蓄热室水平全部嵌在炉墙内，这样使得每个蓄热室的供热能力增大，同等产 量下，应用本技术的蓄热式加热炉较常规蓄热式加热炉上节约1/5煤气消耗，采用蓄热燃 烧技术，空气预热温度> 1000°C (仅比炉温低50 80°C)，排烟温度< 150°C ；因而，可以 大幅度地回收烟气中的余热。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是图1的剖面结构示意图；图3是蓄热式烧嘴的外部视图；图4是蓄热式烧嘴俯视方向的剖面结构示意图。图中标号如下炉体1、蓄热式烧嘴2、煤气管道3、烟气管道4、炉辊5、空气管道6、 炉墙7、煤气主管道8、煤气快切阀9、空气主管道10、烟气手动阀门11、空气手动阀门12、空 气/烟气换向阀13、煤气管道法兰14、蓄热体15、烧嘴砖16、空气喷口 17、煤气喷口 18
具体实施方式
本实用新型包括蓄热式辊底炉的炉体、炉膛和蓄热式烧嘴。在该加热炉中，加热 炉助燃空气采用的是蓄热式，冷空气在蓄热式烧嘴内蓄热，经过蓄热的空气温度可以达到 1000°C以上。而作为燃料的煤气不蓄热，也不进行预热，由系统中的快切阀控制，在蓄热式 烧嘴内煤气的开启与关闭和空气的进入、烟气的排出一起组成了一个完整的燃烧过程。在本实用新型中，蓄热式加热炉采用若干个蓄热式烧嘴，烧嘴采用流量脉冲控制，布置在辊底炉的上层，在炉子两侧沿炉长方向均勻布置，通过高温气流的扰动，实现整个加 热炉炉膛温度均勻，最终达到物料均勻加热。另有部分燃烧后产生的高温烟气从炉膛下部 排出，从而起到加热板坯下部的作用，使板坯上下表面的温差控制在10°C以内。图1给出了蓄热式加热炉的结构图，它包括炉体1，其上分别装有空气管道6、烟气 管道4，该空气管道6、烟气管道4与空气/烟气换向阀13 (如图3示)一端联通，空气/烟 气换向阀13的另一端与空气管道6、空气侧排烟气管道4联通，煤气管道3中间通过煤气快 切阀9 (如图3示)联通，外部的空气管道6、烟气管道4和煤气管道3与炉体1内的蓄热式 烧嘴2内各自管道联通。图2给出了蓄热式加热炉的剖面结构，该蓄热式烧嘴2全部水平嵌在炉墙7内，分 布在炉子两侧被加热钢坯的上方，每一个蓄热式烧嘴2内部，在通道中间均布置一定数量 的蓄热体15 (如图4示)，冷的空气通过蓄热式烧嘴2的蓄热体15时，完成热交换过程，通 过空气喷口 17 (如图4示)与炉膛相通，直接喷入炉内。图3、4给出了是蓄热式烧嘴2的结构，它包括煤气喷口 18、空气喷口 17、烧嘴砖 16、蓄热体15。每个蓄热式烧嘴2的空气、烟气、煤气自成一个系统，烧嘴采用同心射流方 式，煤气喷口 18布置在烧嘴中心，空气喷口 17沿煤气四周方向均勻布置。蓄热后的空气与 煤气喷出后，沿一个固定的角度在炉内相遇，从而能够保证火焰长度。上述每一个蓄热式烧 嘴2的空气、煤气在蓄热式烧嘴2内成一个特定的角度布置，最终形成蜗型火焰，起到缩短 火焰的作用，同时还可防止不完全燃烧的发生。在烧嘴工作期间，煤气(常温，不预热、不蓄 热)通过蓄热式烧嘴2的煤气管道3进入烧嘴砖16内煤气通道，从烧嘴砖16内煤气通道 往炉子内喷入，煤气和空气在烧嘴内部开始相遇，为了强化煤气和空气的混合过程，煤气将 按照烧嘴砖16内煤气通道的蜗形通道，改变走向，而且在空气的通道内还设置了涡流导向 通道，使空气产生了切向分速度，在旋转前进的情况下和煤气相遇，确保燃料和空气以较大 的角度在炉内进行混合，使燃料和空气在炉膛内迅速完成热交换过程，火焰的长度为1 2 米。具体工作实施过程如下炉体两侧相对位置的蓄热式烧嘴，其工作状态分为A状态和B状态。A状态，炉体 右侧蓄热式烧嘴蓄热体的温度较高，给助燃空气预热，处于燃烧状态；左侧蓄热式烧嘴中高 温烟气给蓄热体蓄热，处于排烟状态。B状态，炉体右侧蓄热式烧嘴中高温烟气给蓄热体进 行蓄热，处于排烟状态，而左侧蓄热式烧嘴蓄热体的温度较高，给助燃空气预热，处于燃烧 状态。在A状态时，空气、煤气经各自管道通过空气/烟气换向阀，煤气快切阀进入右侧的蓄 热式烧嘴，空气流经蓄热体后，被加热到接近炉膛温度，然后经过空气喷口进入炉膛，煤气 以常温经过煤气喷口入炉，由于空气喷口、煤气喷口交错布置，入炉后，空气煤气立即燃烧， 加热钢坯；此时，左侧蓄热式烧嘴处于排烟状态，高温烟气从左侧喷口进入蓄热式烧嘴，水 平流经蓄热式烧嘴，烟气余热传递给蓄热体后，以低于150°C的温度经空气/烟气换向阀、 烟气管道排入烟囱，最终排到大气中。B状态的情况与此相反，形成周而复始的交替燃烧过 程，A、B两个状态形成一个工作周期，两次换向之间的时间固定，保证燃烧所需要的空气温 度，同时也使得排出的烟气温度低于150°C，起到节能的作用。本实用新型的蓄热式烧嘴全部水平嵌在炉墙内，使得每个蓄热式烧嘴的供热能力 增大，同等产量下，应用本技术的蓄热式加热炉较常规蓄热式加热炉在能源消耗上要降低1/5。空气预热温度> 1000°C (仅比炉温低50 80°C )，排烟温度< 150°C ；因而，可以大 幅度地回收烟气中的余热。 本实用新型采用全分散蓄热燃烧控制系统，可以灵活地控制炉温、炉压的均勻性。 换向阀与燃烧喷口就近布置，最大限度减少交叉污染所带来的不安全因素。空气/烟气换 向阀采用三通换向阀，煤气采用电磁阀进行快速切断，阀体小，结构简单，重量轻，维护简 单，阀体寿命长；控制系统设定蓄热室排烟温度的主要依据是烟气露点温度以及设备的最 高许用温度。一般将排烟温度设定在130 180°C，采用定时换向为主、定温换向为辅的方 式对排烟温度进行控制。
权利要求一种改进的蓄热式辊底加热炉，它包括炉体[1]、炉膛和蓄热式烧嘴[2]，其特征在于所述的蓄热式烧嘴[2]为多个，在炉膛内沿炉长方向，在炉子两侧上层均匀布置，蓄热式烧嘴[2]内有煤气喷口[18]和空气喷口[17]，煤气喷口[18]布置在蓄热式烧嘴[2]中心，空气喷口[17]沿煤气喷口[18]四周方向均匀布置，每个蓄热式烧嘴[2]分别与空气管道[6]、煤气管道[3]、烟气管道[4]相连接。
2.根据权利要求1所述的改进的蓄热式辊底加热炉，其特征在于蓄热式烧嘴[2]内 的煤气通道为蜗形通道，空气通道内设置了涡流导向通道。
3.根据权利要求2所述的改进的蓄热式辊底加热炉，其特征在于蓄热式烧嘴[2]的 煤气通道中安装了一个可使煤气沿其外壁形成中空筒状旋转气流的锥形煤气分流短管。
4.根据权利要求3所述的改进的蓄热式辊底加热炉，其特征在于蓄热式烧嘴[2]的 烧嘴砖[16]环绕的空气通道内布设有蓄热体[15]。
5.根据权利要求4所述的改进的蓄热式辊底加热炉，其特征在于煤气管道[3]与蓄 热式烧嘴[2]的连接处有煤气快切阀[9]。
专利摘要一种改进的蓄热式辊底加热炉，属于轧钢设备技术领域，通过应用蓄热式燃烧技术，提高钢坯加热质量和降低煤气消耗，其技术方案是它包括炉体、炉膛和蓄热式烧嘴，蓄热式烧嘴为多个，沿炉长方向，在炉子两侧上层均匀布置，蓄热式烧嘴内有煤气喷口和空气喷口，煤气喷口布置在烧嘴中心，空气喷口沿煤气喷口四周方向均匀布置，每个蓄热式烧嘴分别与空气管道、煤气管道、烟气管道相连接。本实用新型的优点在于蓄热式烧嘴采用同心射流方式，蓄热后的空气与煤气喷出后，沿一个固定的角度在炉内相遇，从而能够保证火焰长度；蓄热室水平全部嵌在炉墙内，这样使得每个蓄热室的供热能力增大，同等产量下，应用本技术较常规蓄热式加热炉节约1/5煤气消耗。
文档编号C21D9/56GK201648473SQ20102011451
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者丁国伟, 史东日, 张兆利, 杜秀珍, 王春峰, 耿立唐, 胡德红 申请人:河北钢铁股份有限公司唐山分公司