一种带独立充压装置的热风炉系统的制作方法

1.本实用新型涉及热风炉领域，具体涉及一种带独立充压装置的热风炉系统。


背景技术：

2.高炉热风炉是一种周期性工作的大型蓄热式换热器。在一个工作周期内，煤气(或者其它燃料)与空气混合燃烧，高温的烟气从热风炉蓄热室的上部向下流动，其热量被蓄热室内的蓄热材料吸收，烟气降温后从热风炉底部排出；之后，停止对蓄热材料加热的操作，再将冷鼓风从下部通入热风炉并向上穿过蓄热室，冷风从蓄热材料中吸收热量，被加热成热风，最后从蓄热室顶部排出热风炉，经保温的管道送入高炉；当蓄热材料的温度下降到一定程度后，热风炉再重新转换到对蓄热室的加热过程。在冷风被送进热风炉之前，因为冷风压力高于炉内压力，因此需要对热风炉进行充压，当炉内压力与冷风压力达到平衡后，开启阀门，冷风进入炉内蓄热室。
3.在实现本实用新型过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：
4.目前最普遍采用的对热风炉充压的方法，是通过高炉鼓风机往热风炉内输入高压空气来实现，即从冷风管(冷风管向热风炉输入冷风)引出一根充压管，为热风炉充压。这种情况下，因为高炉鼓风机是以恒定风压、风量向高炉供风，当一座热风炉需要进行充压时，由于高炉鼓风需要分流少量用于充压，必然引起高炉入炉风压突然下降。充压风量愈大，高炉入炉风压下降幅度愈大。工业实践证明，这种情况对高炉生产的影响很大，可能会造成高炉“冒尖”、“悬料”等一系列问题，尤其是高炉炉况不佳时，鼓风的压力、风量波动对高炉的操作影响更大。
5.另外，热风炉烧炉、送风时间是热风炉设计的一项重要参数，由于热风炉充压过程需要鼓风机参与，因此实际操作中是由高炉操作者决定热风炉何时换炉，这就对热风炉正常操作带来不利影响，也是造成热风炉越建越大的一个重要因素。


技术实现要素：

6.本实用新型实施例提供一种带独立充压装置的热风炉系统，不仅可以改善高炉操作条件，提高热风炉运行稳定性，而且因为热风炉充压操作无需鼓风机参与，热风炉换炉操作就不会对高炉生产产生不利影响，在热风炉设计中就可以删减掉多余的供热冗余，降低热风炉投资，另一方面，高炉鼓风机也不需要因为控制充压操作带来的压力波动而增加能力冗余。
7.为达上述目的，本实用新型实施例提供一种带独立充压装置的热风炉系统，所述带独立充压装置的热风炉系统用于高炉炼铁系统；所述高炉炼铁系统包括：高炉、连接于高炉为高炉供风的高炉鼓风机；所述带独立充压装置的热风炉系统包括多座热风炉、用于为热风炉充压的独立充压装置；
8.每座所述热风炉分别管路连接于所述高炉；所述热风炉用于通过烧炉、将充压冷风进行加热形成热风，以及对所形成的热风进行送风；
9.所述独立充压装置管路连接于所述热风炉，所述独立充压装置用于在热风炉完成烧炉之后、送风之前，向所述热风炉内充压冷风；
10.所述独立充压装置包括：充压气源、充压主管和充压支管；
11.所述充压主管一端连接于充压气源，所述充压主管上设有充压支管，一条所述充压支管对应连接于一座所述热风炉。
12.优选地，所述充压气源的压力高于鼓风机输送的冷风压力，所述充压气源的压力优选范围是鼓风机输送的冷风压力的1.2倍～2.5倍。
13.优选地，所述充压气源包括储气罐和为储气罐补压用的空气压缩机，所述储气罐的一端连接于所述空气压缩机，所述储气罐的另一端连接于所述充压主管。
14.优选地，所述充压主管上设置有减压阀门。
15.优选地，每条所述充压支管上均设有充压阀。
16.优选地，还包括与所述热风炉数量相同的排压管(也是放散管)，一条所述排压管对应连接于一座所述热风炉；所述排压管用于在将所述热风炉送风完成之后、对所述热风炉再次烧炉之前，对所述热风炉进行排压。
17.优选地，每条所述排压管上均设有排压阀。
18.优选地，还包括：烟气总管，所述烟气总管上设于烟气支管，所述烟气支管对应连接所述热风炉；所述排压管设于所述烟气支管上，且所述排压管的内径小于所述烟气支管的内径。
19.优选地，每座所述热风炉的工作循环过程为：烧炉—焖炉ⅰ—送风—焖炉ⅱ—烧炉；其中，焖炉ⅰ是指烧炉结束、送风之前，利用所述独立充压装置对所述热风炉进行充压操作；焖炉ⅱ是指所述热风炉送风完毕、对所述热风炉再次烧炉之前，对所述热风炉进行排压操作；
20.每座热风炉按预设的工作制度进行周期性工作循环，使得在当前热风炉完成送风之后，有其他热风炉继续输送热风，保证所述带独立充压装置的热风炉系统能够不间断地向高炉鼓送热风。
21.优选地，所述热风炉的类型包括：顶燃式热风炉、外燃式热风炉、内燃式热风炉，所述热风炉用于高炉炼铁或者其它使用高压高风温鼓风的设备,即：其它的类似的场合，比如高压鼓风的加热炉。
22.上述技术方案具有如下有益效果：通过独立充压装置使得热风炉送风时向其提供冷风的鼓风机不再提供充压功能，鼓风和充压采用不同的设备实现，二者功能分离，提高热风炉运行稳定性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型实施例的一种带独立充压装置的热风炉系统结构示意图；
25.图2是本实用新型的热风炉组运行时序示意图与现有技术的热风炉组运行时序图
对比。
26.附图标记表示为：
27.21、储气罐；22、充压主管；23、充压支管；24、空气压缩机；27、充压阀；28、烟气总管；30、排压管；31、排压阀。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.如图1所示，结合本实用新型的实施例，提供一种带独立充压装置的热风炉系统，所述带独立充压装置的热风炉系统用于高炉炼铁系统；所述高炉炼铁系统包括：高炉、连接于高炉为高炉供风的高炉鼓风机。所述高炉炼铁系统所需的其他部件为现有技术中常用的组成部件。所述带独立充压装置的热风炉系统包括多座热风炉、用于为热风炉充压的独立充压装置。
30.如图1所示的4座热风炉组成的热风炉组，从左向右序号依次为1号、2号、3号、4号：当1号热风炉需要充压时，打开通向1号热风炉的充压支管23上的充压阀27，储气罐21开始对1号热风炉充压。1号热风炉充压结束后，关闭充压阀27。
31.对2号、3号、4号热风炉的充压过程与上述操作相同。
32.每座所述热风炉分别管路连接于所述高炉；所述热风炉用于通过烧炉、将充压冷风进行加热形成热风，以及对所形成的热风进行送风，即“送风期”；当热风炉送风时，需先通过鼓风机向其内鼓入冷风，热风炉对鼓入其内的冷风加热，得到具有预设温度的热风。以及，在烧炉完成后将所形成的热风向外输送进行送风。
33.所述独立充压装置管路连接于所述热风炉，所述独立充压装置用于在烧炉完成之后、送风之前(也就是在热风炉完成烧炉之后、送风之前)，向所述热风炉内充压冷风；当热风炉对冷风加热得到预设温度的热风后向外输送到高炉内、或者其它需要高压热风的冶炼装置内。在热风炉送风(送热风)之前，通过独立充压装置向热风炉充压，直至热风炉内压力和向热风炉内输送冷风的冷风管的鼓风压力(0.25～0.5mpa或更高)达到一致时，才能打开冷风阀和热风阀，将冷风引进炉内、加热形成热风后向外输送。通过独立充压装置使得热风炉充压时高炉鼓风机不再为热风炉提供充压风，鼓风和充压采用不同的设备实现，二者功能分离。
34.所述独立充压装置包括：充压气源、充压主管22和充压支管23；所述充压主管22一端连接于充压气源，所述充压主管22上设有一组阀门(附图未显示)，所述充压主管22连接有多个充压支管23，一条所述充压支管23对应连接于一座所述热风炉。在向热风炉充压时，通过充压气源输出具有一定压力的气体，一般是空气，所述高压气体进入充压主管22，经过充压主管22上设有的阀门调节压力后进入需要充压的热风炉对应的充压支管23，最后进入到热风炉；直至热风炉内压力和向热风炉内输送冷风的冷风管的鼓风压力(0.25～0.5mpa或更高)达到一致。
35.优选地，所述充压气源包括储气罐21和为储气罐21补压用的空气压缩机24(提供
高压气源，可为空气压缩机f1)，所述储气罐21的一端连接于所述空气压缩机24，所述储气罐21的另一端连接于所述充压主管22。在热风炉需要充压前，空气压缩机24将压缩空气鼓入到储气罐21，使得储气罐21内的压缩空气保持一定的压力；在某座热风炉需要充压时，储气罐里的高压气体(一般为空气)进入到充压主管22，经过充压主管22上设有的阀门调节压力后，再进入到需要充压的热风炉对应的充压支管23，最后进入到热风炉。因为具有独立的高压气源，所以能够以经过调压的一定压力和较高的流量进行充压，提高了充压效率，可以大幅度缩短充压时间。
36.通过独立充压装置使得现有技术中向热风炉提供冷风的高炉鼓风机不再提供充压功能，鼓风和充压采用不同的设备实现，二者功能分离。热风炉组换炉无需高炉鼓风机额外供风，因此高炉鼓风机一直能够提供流量、压力稳定的冷风(不需向正在充压的热风炉提供气体)，所以每座热风炉不需要保持较长的送风时间，那么就可以在缩减蓄热面积的情况下仍然保持较高温度的热风。
37.优选地，所述充压主管22上设置有减压阀门。实际充压过程中需要依靠减压阀门来减压，在较低的压差下对热风炉进行充压，这样既不会破坏热风炉内衬，又可以保持较大的充压流量。
38.优选地，每条所述充压支管23上均设有充压阀27。在某热风炉需要充压时，需要打开与其连接的充压支管23上的充压阀27，使得该充压支管23是连通状态，充压主管22内的压缩空气经过调压后就可以流经该充压支管23进入到该热风炉，对热风炉进行充压。与常规用高炉鼓风机充压操作相比，本实施案例在充压时，使用经过调压、也就是减压后的压缩空气，可以保护热风炉内的耐热材料，同时使用较大流量向热风炉输送压缩空气，因此可以大幅度缩短充压时间。
39.优选地，还包括与所述热风炉数量相同的排压管30(也是放散管)，一条所述排压管30对应连接于一座所述热风炉；所述排压管30用于在将所述热风炉内的热风向外输送完毕之后(送风完成)、对所述热风炉再次烧炉之前，对所述热风炉进行排压。当某热风炉排压时，打开与该热风炉连接的排压管30上的排压阀31，排压管30处于通路状态。由于热风炉内的压力高于大气压，热风炉内的废气自然流向压力低的排压管30，直至热风炉内的压力与大气压力相当。
40.优选地，还包括：烟气总管28，所述烟气总管28上设于烟气支管，所述烟气支管对应连接所述热风炉；所述排压管30设于所述烟气支管上，且所述排压管30的内径小于所述烟气支管的内径。将排压管30设于热风炉的烟气支管上，可以将排放的废气直接排入到烟气支管、随后进入烟气总管28，直至热风炉内的压力与烟气总管28的压力平衡。将所述排压管30设于所述烟气支管上，避免采用过长的排压管30，节省材料；更重要的是，此种废气处理的方式简单。每座所述热风炉的工作循环过程为：烧炉—焖炉ⅰ—送风—焖炉ⅱ—烧炉；所谓的“焖炉”操作，即热风炉在转换操作模式之前，需要进行充排压操作，以及相关的阀门启闭操作，在“焖炉”阶段，热风炉即不烧炉也不送风。其中，焖炉ⅰ是指烧炉结束、送风之前，此时热风炉内处于常压状态(“烧炉”期间空煤气燃烧后的烟气通过烟道接入换热器，之后排入烟囱)，之后的“送风”操作是在高压(鼓风压力)下进行，因此需要利用利用所述独立充压装置先对所述热风炉进行充压操作，直至热风炉内压力和冷风管的鼓风压力(0.25～0.5mpa或更高)达到一致时，才能打开冷风阀(因为此时前后管内的压力平衡)、热风阀(因
为此时前后管内的压力平衡)，热风炉转入“送风”操作。而现有技术中：只使用向热风炉内鼓入冷风的高炉鼓风机，虽然是通过缓慢充压以减少入炉风压的周期波动、或者采用“换炉时定风压充压，换炉结束后定风量运行”模式，但也会使得高炉鼓风机的投资和运行成本增加，延长充压时间，这就缩短了热风炉烧炉时间。
41.另一方面，热风炉需要按一定的工作制度进行周期性的切换操作，现有技术中正是因为热风炉换炉操作中离不开高炉鼓风机，因此换炉时间实际上是由高炉操作决定，例如高炉出铁时间等等，这就导致热风炉送风时间不能太短，而延长热风炉送风时间则不利于送风保持高风温，因此需要热风炉具有足够多的蓄热能力，热风炉不得不越建越大，增加了热风炉工艺投资。
42.焖炉ⅱ是指将所述热风炉内的热风向外输送完毕之后、对所述热风炉再次烧炉之前，对所述热风炉进行排压操作；由“送风”操作转为“烧炉”操作的热风炉，此时热风炉进入“焖炉
ⅱ”
阶段，热风炉内处于鼓风压力的高压状态。由于烧炉操作在常压下进行，因此，在此“焖炉
ⅱ”
阶段需要完成排压操作；即热风炉内废风通过排压管30排放到烟道总管，直至热风炉内与排放烟道的压力平衡。
43.每座热风炉按预设的工作制度进行周期性工作循环，使得在当前热风炉完成送风之后，有其他热风炉继续输送热风，保证所述带独立充压装置的热风炉系统能够不间断向外输送热风。本实施案例中的热风炉组配置了独立充压装置，其中每座热风炉的换炉操作都不影响高炉鼓风机正常运行，这样不仅可以保证热风炉组不间断地向高炉输送热风，而且可以将热风的风压波动控制在较小的水平，这种工作方式有利于高炉稳定生产。
44.如图2所示，采用本实用新型的热风炉充压时间较短的时序示意图与常规的热风炉组运行时序图对比，可见采用本实用新型后，充压时间明显缩短，烧炉时间同时就延长了。
45.优选地，热风炉也可以采用较短送风时间，比如送风时间缩短20％～90％，从而提升鼓风风温；
46.优选地，也可以在相同的风温要求下，减小热风炉的蓄热面积，比如减小20％～90％，同时采用与之匹配的较短的送风时间，利用本发明就同样可以满足鼓风风温要求。
47.优选地，所述热风炉的类型包括：顶燃式热风炉、外燃式热风炉、内燃式热风炉，所述热风炉用于高炉炼铁或者其它需要高压高风温鼓风的工业领域的设备。
48.综上，本实用新型具有的技术效果：
49.1、本实用新型彻底消除了现有技术中，热风炉充压对高炉鼓风压力和流量的影响，进而使热风炉可以在独立的工作制度下运行，包括送风时间也不受高炉生产限制，从而提高了热风炉运行稳定性，降低热风炉运行能耗。
50.2、本实用新型中，热风炉不需要保持较长送风时间，那么就可以在不增加蓄热面积的情况下提供更高风温的鼓风(热风)。热风炉可以在较小蓄热面积的情况下且缩短了送风时间而保持高风温鼓风，进而可以降低热风炉工艺投资。
51.3、本实用新型还具有多项综合功能，包括利用本实用新型可以建立热风炉组全自动化运行操作机制，降低综合能耗，具有较为广泛的推广价值。
52.4、降低高炉鼓风机投资，同时也有利于改善高炉生产条件，热风炉换炉操作不会对高炉生产产生不利影响。
53.5、大幅度缩减充压时间。由高炉鼓风机提供的充压冷风压力是一定的，因此只能采用小流量充压保护热风炉内衬，而独立充压装置可以以较低的压差、较大的流量充压，因此可以大幅度缩减充压时间。缩减充压时间也就是缩短了热风炉自烧炉期到送风期的换炉时间，因此有利于延长烧炉时间、提高风温。
54.6、有利于改进热风炉设计工艺，热风炉设计不需要考虑送风时间等参数，因此有利于降低热风炉工艺投资，例如，可以通过调整送风时间实现高风温鼓风，因此可以大幅度缩减热风炉的供热冗余。
55.7、带有独立充压装置的热风炉系统，可以通过缩减通常在热风炉设计之初就确定的送风时间来实现规定风温鼓风，因此只需要2-3座热风炉就可以满足向高炉鼓风的风温要求，这就大幅度降低了热风炉工艺投资。
56.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
57.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
58.为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
59.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
60.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。