专利名称：采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高炉热风炉烧炉用煤气和助燃空气的预热领域，尤其涉及一种采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法及装置。
背景技术：
提高高炉鼓风温度最直接的方法是采用高热值煤气作为热风炉的烧炉燃料，钢铁联合企业自产的高热值煤气有焦 炉煤气和转炉煤气，这些高热值煤气一般用于轧钢厂和民用，很少用于高炉热风炉，即便有些钢铁厂可以给高炉热风炉提供少量的高热值煤气，由于煤气中的焦油、灰尘和酸性物易堵塞热风炉格子砖通道并造成格子砖表面渣化，降低热风炉寿命和效率。因此，目前国内外大多数高炉普遍使用高炉煤气作为热风炉的烧炉燃料。另一种提高鼓风温度的方法是对热风炉烧炉用的高炉煤气和助燃空气进行预热，这种方法尤其适用于单一使用高炉煤气作为热风炉的烧炉燃料的钢铁企业。由于高炉煤气是一种易燃、易爆和剧毒的气体，为防爆防毒，国内外高炉炼铁行业一般采用金属管式换热器或金属板式换热器预热高炉煤气，煤气预热温度约200°C，同时将助燃空气温度预热至500°C以上，这样方可在单烧高炉煤气的条件下获得高于1250°C的风温。将助燃空气温度预热至500°C以上会带来以下问题一是助燃空气与煤气的温差过大，热风炉的陶瓷燃烧器砌体会产生应力，影响陶瓷燃烧器寿命，二是助燃空气管道及阀门按高温设计，增加投资。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法及装置，克服金属管式换热器或金属板式换热器预热煤气工艺存在的易积灰堵塞、酸性腐蚀、系统阻损大、预热温度低等缺点；降低空气和煤气的温差，有利于热风炉陶瓷燃烧器的稳定工作和长寿高效。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法，采用蓄热式预热炉将部分高炉煤气预热至1000°c -1200°C，预热后的高温煤气与40-80°C的低温煤气混合，混合后的煤气温度控制在300°C-350°C去热风炉；同时将助燃空气预热至200°C-230°C去热风炉，这样在单烧高炉煤气条件下就可以实现不低于1250°C的高炉鼓风温度，其具体操作步骤如下I)当蓄热式预热炉处于燃烧期时，低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀关闭，助燃空气入口切断阀、烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀开启，助燃空气和煤气进入燃烧器充分混合再进入燃烧室燃烧，产生的高温烟气进入蓄热室将格子砖砌体加热至1200°C以上，换热后的低温烟气经烟气出口排放；2)当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，提前减小助燃空气入口调节阀开度，降低空气过剩系数，控制炉内残留烟气中含氧量低于安全浓度，根据烟气出口的温度决定闷炉或换炉；3)当蓄热式预热炉处于送风期时，开启低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀，关闭助燃空气入口切断阀、烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀，部分40-80°C的低温煤气由蓄热室下方进入，经格子砖砌体时被加热至1000°C ±200°C的高温煤气，高温煤气经管道进入混合室，与40-80°C低温煤气混合成300°C ±50°C的热煤气送给高炉热风炉；4)当蓄热式预热炉由送风期向燃烧期换炉时，此时引入烟气将炉内残留高温煤气驱赶至高温煤气管道中实现残留煤气的回收，开启烟气风机、烟气出口切断阀和高温煤气出口切断阀，关闭助燃空气入口切断阀和低温煤气入口切断阀，烟气风机将烟气从烟气出口强制通入，将炉内残留的高温煤气驱赶至高温煤气管道中，当炉内煤气成分小于1-2%时，蓄热式预热炉转入燃烧期，重复步骤I)。当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，为防止煤气爆炸并保证煤气质量不受烟气的影响，用烧炉煤气驱赶烟气至烟道中，即关闭助燃空气入口切断阀、低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀，开启烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀，将炉内残留烟 气驱赶至烟道中，然后换炉转入燃烧期，烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀的关闭或延时关闭通过烟道上设置的测氧仪器和煤气成分测量来控制。采用上述蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法的装置，蓄热式预热炉的高温煤气出口通过高温煤气管道与混合室的高温煤气入口相连，混合室的低温煤气入口与低温煤气管路相连，混合室的混合煤气出口连接热风炉；空气换热器的烟气入口和出口分别与热风炉主烟道相连，空气换热器的热空气出口连接热风炉。所述蓄热式预热炉的结构形式为外燃式、内燃式或顶燃式中的一种。所述蓄热式预热炉的数量最少为两座，其工作制度为I烧I送。所述蓄热式预热炉的烟道出口处设有烟气风机。所述蓄热式预热炉的助燃空气入口依次与助燃空气入口切断阀和助燃空气调节阀相连，蓄热式预热炉的燃烧煤气入口依次与烧炉煤气入口切断阀和烧炉煤气入口调节阀相连，在助燃空气入口切断阀和助燃空气调节阀之间以及烧炉煤气入口切断阀和烧炉煤气入口调节阀之间分别设有机械连锁式放散阀一和放散阀二。所述蓄热式预热炉的烟道上设有防止可燃气体爆炸的爆破膜和水封。与现有技术相比，本发明的有益效果是1)解决了金属管式换热器或金属板式换热器预热煤气工艺存在的易积灰堵塞、酸性腐蚀、系统阻损大、预热温度低等问题。2)具有高效实用的特点，高炉炼铁工艺自耗高炉煤气约占高炉自产煤气量的40%，约30%送给综合钢铁厂的其它用户，30%燃烧放散进入大气或送给CCPP机组发电，CCPP机组发电的效率仅为40%，效率很低，而将高炉煤气用于加热预热炉，热效率可高达80%，因而本发明具有明显的经济效益和广阔的应用前景。3)在预热温度相同时，预热煤气提高风温的效果明显大于预热空气。4)降低空气和煤气的温差，有利于热风炉陶瓷燃烧器的稳定工作和长寿高效，减少助燃空气管道及阀门的投资。
图I是本发明双预热流程结构示意图。图中1_蓄热式预热炉2-混合室3-空气换热器4-助燃空气管道5-热风炉主烟道6-旁通管7-高温煤气管道8-低温煤气管路9-混合煤气出口 10-低温煤气入口切断阀11-高温煤气出口切断阀12-放散阀一 13-放散阀二 14-烧炉煤气入口切断阀15-烧炉煤气入口调节阀16-助燃风机17-助燃空气入口切断阀18-助燃空气调节阀19-烟气风机 20-烟气出口切断阀21-烟道 22-烟囱23-爆破膜24-水封25-烧炉煤气管道26-旁通阀
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明见图I，是本发明采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热流程结构示意图，蓄热式预热炉I的高温煤气出口通过高温煤气管道7与混合室2的高温煤气入口相连，混合室2的低温煤气入口与低温煤气管路8相连，混合室2的混合煤气出口 9连接热风炉；空气换热器3的烟气入口和出口分别与热风炉主烟道5相连，空气换热器3的热空气出口连接热风炉，空气换热器3为板式换热器或管式换热器，热风炉主烟道5上与空气换热器3并联设立旁通管6，正常生产时，多余烟气流经旁通管6，空气换热器3检修时，热风炉全部烟气流经旁通管6进入烟 22，旁通管6上设有旁通阀26，用于旁通烟气流量的调节。助燃风机16经助燃空气管道4、助燃空气入口切断阀17、助燃空气调节阀18与蓄热式预热炉I的助燃空气入口相连。烧炉煤气管道25通过烧炉煤气入口切断阀14、烧炉煤气入口调节阀15与蓄热式预热炉I的燃烧煤气入口相连，在助燃空气入口切断阀17和助燃空气调节阀18之间及烧炉煤气入口切断阀14、烧炉煤气入口调节阀15之间分别设有机械连锁式放散阀
一12和放散阀二 13，换炉时自动放散阀间的残留煤气及空气，防止煤气和空气的相互渗透弓I起爆炸。蓄热式预热炉I的结构形式为外燃式(即燃烧室和蓄热室分离设置)预热炉、内燃式(即燃烧室和蓄热室集中设置，用耐火砖墙将燃烧室和蓄热室隔离)预热炉和顶燃式(即燃烧室设置在蓄热室上方)预热炉中的一种。蓄热式预热炉I的烟道出口处设有烟气风机19。高温煤气管道7上设煤气成分检测装置。烟道出口处设有测氧仪器和煤气成分测量装置。蓄热式预热炉的烟道21上设有防止可燃气体爆炸的爆破膜23和水封24，当系统一旦发生爆炸，系统压力超限时，防爆膜和水封自动开启泄压，以保证整个系统的安全。本发明流程中，最少需要两座蓄热式预热炉，蓄热式预热炉I和蓄热式预热炉I’的工作制度为I烧I送。本发明的双预热方法，是采用蓄热式预热炉将部分高炉煤气预热至1000°C -1200°C，预热后的高温煤气与40-80°C的低温煤气混合，混合后的煤气温度控制在300°C _350°C去热风炉；同时利用热风炉烟气和金属换热器将助燃空气预热至2000C _230°C去热风炉，由于热风炉使用的高炉煤气量是助燃空气重量的2倍，且相同条件下高炉煤气的比热高于空气，因此在预热温度相同时，预热煤气提高风温的效果明显大于预热空气，这样在单烧高炉煤气条件下就可以实现不低于1250°C的高炉鼓风温度，其具体操作步骤如下I)当蓄热式预热炉处于燃烧期时，低温煤气入口切断阀10和高温煤气出口切断阀11关闭，助燃空气入口切断阀17、烧炉煤气入口切断阀14和烟气出口切断阀20开启，助燃空气和煤气进入燃烧器充分混合再进入燃烧室燃烧，产生的高温烟气进入蓄热室将格子砖砌体加热至至1200以上，换热后的低温烟气经烟道21和烟 22排放；
2)当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，提前减小助燃空气入口调节阀18开度，降低空气过剩系数，控制炉内残留烟气中含氧量低于安全浓度，根据烟气出口的温度决定闷炉或换炉；3)当蓄热式预热炉处于送风期时，开启低温煤气入口切断阀10和高温煤气出口切断阀11，关闭助燃空气入口切断阀17、烧炉煤气入口切断阀14和烟气出口切断阀20，部分40-80°C的低温煤气由蓄热室下方进入，经格子砖砌体时被加热至1000°C ±200°C的高温煤气，高温煤气经高温煤气管道7进入混合室2，与40-80°C低温煤气混合成3000C ±50°C的热煤气送给热风炉；4)当蓄热式预热炉由送风期向燃烧期换炉时，此时引入烟气将炉内残留高温煤气驱赶至高温煤气管道7中实现残留煤气的回收，开启烟气风机19、烟气出口切断阀20和高温煤气出口切断阀11，关闭助燃空气入口切断阀17和低温煤气入口切断阀1 0，烟气风机19将烟气从烟气出口强制通入，将炉内残留的高温煤气驱赶至高温煤气管道7中，在高温煤气出口支管设煤气成分检测以确定炉内是否有残留煤气，当炉内煤气成分小于1-2%时，蓄热式预热炉I转入燃烧期，重复步骤I)。当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，炉内残留气体为高温烟气，烟气中含有约4%的氧气，煤气进入炉内会发生局部燃烧，甚至发生爆炸，而当残存烟气进入煤气中，煤气质量会受到影响，为防止煤气爆炸并保证煤气质量不受烟气的影响，用烧炉煤气驱赶烟气至烟道中，即关闭助燃空气入口切断阀17、低温煤气入口切断阀10和高温煤气出口切断阀11，开启烧炉煤气入口切断阀14和烟气出口切断阀20，将炉内残留烟气驱赶至烟道21中，然后换炉转入燃烧期，烧炉煤气入口切断阀14和烟气出口切断阀20的关闭或延时关闭通过烟道支管上设置的测氧仪器和煤气成分测量(测量CO浓度)来控制。
权利要求
1.采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法，其特征在于，采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法，采用蓄热式预热炉将部分高炉煤气预热至100(TC -1200°c，预热后的高温煤气与40-80°C的低温煤气混合，混合后的煤气温度控制在300°C -350°c去热风炉；同时将助燃空气预热至200°C _230°C去热风炉，这样在单烧高炉煤气条件下就可以实现不低于1250°C的高炉鼓风温度，其具体操作步骤如下 O当蓄热式预热炉处于燃烧期时，低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀关闭，助燃空气入口切断阀、烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀开启，助燃空气和煤气进入燃烧器充分混合再进入燃烧室燃烧，产生的高温烟气进入蓄热室将格子砖砌体加热至1200°C以上，换热后的低温烟气经烟气出口排放； 2)当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，提前减小助燃空气入口调节阀开度，降低空气过剩系数，控制炉内残留烟气中含氧量低于安全浓度，根据烟气出口的温度决定闷炉或换炉； 3)当蓄热式预热炉处于送风期时，开启低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀，关闭助燃空气入口切断阀、烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀，部分40-80°C的低温煤气由蓄热室下方进入，经格子砖砌体时被加热至1000°C ±200°C的高温煤气，高温煤气经管道进入混合室，与40-80°C低温煤气混合成300°C ±50°C的热煤气送给高炉热风炉； 4)当蓄热式预热炉由送风期向燃烧期换炉时，此时引入烟气将炉内残留高温煤气驱赶至高温煤气管道中实现残留煤气的回收，开启烟气风机、烟气出口切断阀和高温煤气出口切断阀，关闭助燃空气入口切断阀和低温煤气入口切断阀，烟气风机将烟气从烟气出口强制通入，将炉内残留的高温煤气驱赶至高温煤气管道中，当炉内煤气成分小于1-2%_时，蓄热式预热炉转入燃烧期，重复步骤I)。
2.根据权利要求I所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法，其特征在于，当蓄热式预热炉由燃烧期向送风期换炉时，为防止煤气爆炸并保证煤气质量不受烟气的影响，用烧炉煤气驱赶烟气至烟道中，即关闭助燃空气入口切断阀、低温煤气入口切断阀和高温煤气出口切断阀，开启烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀，将炉内残留烟气驱赶至烟道中，然后换炉转入燃烧期，烧炉煤气入口切断阀和烟气出口切断阀的关闭或延时关闭通过烟道上设置的测氧仪器和煤气成分测量来控制。
3.采用权利要求I所述蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法的装置，其特征在于，蓄热式预热炉的高温煤气出口通过高温煤气管道与混合室的高温煤气入口相连，混合室的低温煤气入口与低温煤气管路相连，混合室的混合煤气出口连接热风炉；空气换热器的烟气入口和出口分别与热风炉主烟道相连，空气换热器的热空气出口连接热风炉。
4.根据权利要求3所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热装置，其特征在于，所述蓄热式预热炉的结构形式为外燃式、内燃式或顶燃式中的一种。
5.根据权利要求3所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热装置，其特征在于，所述蓄热式预热炉的数量最少为两座，其工作制度为I烧I送。
6.根据权利要求3所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热装置，其特征在于，所述蓄热式预热炉的烟道出口处设有烟气风机。
7.根据权利要求3所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热装置，其特征在于，所述蓄热式预热炉的助燃空气入口依次与助燃空气入口切断阀和助燃空气调节阀相连，蓄热式预热炉的燃烧煤气入口依次与烧炉煤气入口切断阀和烧炉煤气入口调节阀相连，在助燃空气入口切断阀和助燃空气调节阀之间以及烧炉煤气入口切断阀和烧炉煤气入口调节阀之间分别设有机械连锁式放散阀一和放散阀二。
8.根据权利要求3所述的采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热装置，其特征在于，所述蓄热式预热炉的烟道上设有防止可燃气体爆炸的爆破膜和水封。
全文摘要
本发明涉及高炉热风炉预热领域，尤其涉及一种采用蓄热式预热炉预热高炉煤气的双预热方法及装置，其特征在于，采用蓄热式预热炉将部分高炉煤气预热至1000℃-1200℃，预热后的高温煤气与40-80℃的低温煤气混合，混合后的煤气温度控制在300℃-350℃去热风炉；同时将助燃空气预热至200℃-230℃去热风炉，这样在单烧高炉煤气条件下就可以实现不低于1250℃的高炉鼓风温度。与现有技术相比，本发明的优点是1)解决了金属式换热器存在的易积灰堵塞、酸性腐蚀、系统阻损大、预热温度低等问题。2)具有高效实用的特点。3)预热煤气提高风温的效果明显大于预热空气。4)有利于热风炉陶瓷燃烧器的稳定工作和长寿高效。
文档编号C21B5/06GK102952913SQ20121045023
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者苏蔚, 战奇, 马海林, 陈兴家, 侯万鹏, 徐吉林, 刘晓青 申请人:鞍钢集团工程技术有限公司