低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法与流程

本发明涉及钢铁生产领域，尤其涉及低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法和系统。

背景技术：

1、轧钢工序中加热钢坯需要大量煤气提供高温热能。联合钢铁企业生产过程会产生大量低热值煤气，如高炉煤气及转炉煤气。由于低热值煤气在常规燃烧方式下燃烧温度达不到轧钢加热炉炉温对燃烧温度的基本要求，联合钢铁企业采用空气、煤气双蓄热燃烧方式提高低热值煤气的燃烧温度。这种双蓄热技术的应用使低热值煤气完全能够满足轧钢工序中钢坯加热过程的基础要求。目前，联合钢铁企业95％以上轧钢工序采用低热值煤气双蓄热加热炉技术。

2、但现有的低热值煤气双蓄热加热炉技术存在严重的技术缺陷。由于蓄热式加热炉的蓄热式烧嘴存在燃烧换向，在燃烧侧蓄热式烧嘴由燃烧状态切换至排烟状态时，该侧煤气换向阀至蓄热体管道中残留煤气会反向流动随煤烟排放至大气中，从而导致如下四方面不良后果：1)每次切换都会有大量有毒煤气排放至大气中，造成非常严重的有毒、有害co气体的工艺性排放，严重污染生态环境；2)控制燃烧切换动作的煤气三通阀密封结构经常损坏，造成大量煤气泄漏进入煤烟中，造成非常严重的有毒、有害co气体的结构性排放，严重污染生态环境；3)煤气的工艺性、结构性大量放散造成优质煤气能源的严重浪费，并导致温室气体大量额外排放；4)煤气三通阀密封不严经常使炉区co浓度超标，导致轧钢加热炉操作人员劳动卫生环境很差。据估计，我国蓄热式轧钢加热炉每年由此浪费优质低热值煤气约120亿标方，放散有毒、有害气体co约33亿标方，环境污染及能源浪费十分严重。长久以来，上述问题在世界范围内一直得不到解决，成为制约轧钢工序绿色低碳化的技术瓶颈。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明的目的是提供低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法和系统，其可以使低热值煤气在连续燃烧条件下的燃烧温度能够满足轧钢加热温度，从根本上解决低热值煤气在连续燃烧方式下的燃烧温度低，无法应用于轧钢加热的技术难题，进而实现对于现有蓄热式加热炉技术的替代，解决蓄热式加热炉技术中煤气换向过程的工艺性和结构性煤气排放的问题。

3、第一方面，提供了一种低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法，包括：

4、将低富氧度空气和低热值煤气预热至目标温度，其中，所述目标温度为350～450℃，所述低富氧度空气的含氧量为24～30％，所述低热值煤气的热值为1000-1200kcal/m3；

5、将预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气输送至加热炉炉膛进行连续燃烧，对进入所述加热炉炉膛内的钢坯进行加热。

6、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法中，所述低热值煤气为由高炉煤气与转炉煤气混配而成，或由高炉煤气与天然气混配而成，或由高炉煤气与焦炉煤气混配而成。

7、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法中，所述加热炉炉膛包括按照所述钢坯入炉后所经过的顺序依次设置的预热段、加热段和均热段，所述低富氧度空气和所述低热值煤气燃烧所产生的高温烟气的流动方向为由所述均热段和所述加热段向所述预热段流动；

8、所述将预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气输送至加热炉炉膛进行连续燃烧，对进入所述加热炉炉膛内的钢坯进行加热，包括：

9、将预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气输送至所述均热段和所述加热段进行连续燃烧；

10、所述预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气燃烧所产生的高温烟气流动至所述预热段，对进入至所述预热段的钢坯进行预热；

11、随着所述钢坯从所述预热段依次进入所述加热段和所述均热段，利用预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气在所述加热段和所述均热段的连续燃烧对进入至所述加热段和所述均热段的钢坯先后进行加热。

12、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法中，所述将低富氧度空气和低热值煤气预热至目标温度，包括：

13、利用从所述加热炉炉膛流出的中温烟气将所述低富氧度空气和所述低热值煤气预热至目标温度，其中，所述中温烟气为由所述高温烟气流动至所述预热段并对进入至所述预热段的钢坯预热后降温形成的。

14、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法中，所述加热炉炉膛的烟气出气侧设置有热水或饱和蒸汽生产装置、高温空气预热器、高温煤气预热器、低温空气预热器和低温煤气预热器，其中，所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器并列设置于所述热水或饱和蒸汽生产装置的烟气出气侧，所述低温空气预热器设置于所述高温空气预热器的烟气出气侧，所述低温煤气预热器设置于所述高温煤气预热器的烟气出气侧；

15、所述利用所述中温烟气将所述低富氧度空气和所述低热值煤气预热至目标温度，包括：

16、将所述中温烟气输送至热水或饱和蒸汽生产装置中生产热水或饱和蒸汽，使所述中温烟气降温为次中温烟气；

17、将经过低温预热的低富氧度空气和低热值煤气分别输送至所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器，将所述次中温烟气输送至所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器，利用所述次中温烟气分别将经过低温预热的低富氧度空气和低热值煤气高温预热至目标温度；

18、将未经过预热的低富氧度空气和低热值煤气分别输送至所述低温空气预热器和所述低温煤气预热器，将流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气输送至所述低温空气预热器和所述低温煤气预热器，利用流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气分别将未经过预热的低富氧度空气和低热值煤气低温预热至250～300℃。

19、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法中，所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的烟气出气侧设置有烟气净化装置，所述低温空气预热器和所述低温煤气预热器设置于所述烟气净化装置的烟气出气侧；所述方法还包括：

20、将流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气输送至所述烟气净化装置进行净化。

21、第二方面，提供了一种低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热系统，包括：

22、预热系统，其用于将低富氧度空气和低热值煤气预热至目标温度，其中，所述目标温度为350～450℃，所述低富氧度空气的含氧量为24～30％，所述低热值煤气的热值为1000-1200kcal/m3；

23、加热炉炉膛，其包括按照钢坯入炉后所经过的顺序依次设置的预热段、加热段和均热段，其中，所述均热段和所述加热段分别设置有与所述预热系统连通的燃烧装置，用于将预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气输送至所述均热段和所述加热段内部进行连续燃烧，以对进入至所述加热段和所述均热段的钢坯进行加热，所述预热段设置有烟气出口，从而使所述低富氧度空气和所述低热值煤气燃烧所产生的高温烟气的流动方向为由所述均热段和所述加热段向所述预热段流动，并在流动至所述预热段时，对进入至所述预热段的钢坯进行预热。

24、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热系统中，所述均热段对称设置有至少两个所述燃烧装置，所述加热段对称设置有至少两个所述燃烧装置。

25、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热系统中，所述预热系统包括：

26、热水或饱和蒸汽生产装置，其连通至所述预热段的烟气出口，用于供中温烟气输送至其中以生产热水或饱和蒸汽，并使所述中温烟气降温为次中温烟气，其中，所述中温烟气为由所述高温烟气流动至所述预热段并对进入至所述预热段的钢坯预热后降温形成的；

27、高温空气预热器，其设置于所述热水或饱和蒸汽生产装置的烟气出气侧，用于供经过低温预热的低富氧度空气以及所述次中温烟气输送至其中，利用所述次中温烟气对经过低温预热的低富氧度空气高温预热至目标温度；

28、高温煤气预热器，其设置于所述热水或饱和蒸汽生产装置的烟气出气侧，用于供经过低温预热的低热值煤气以及所述次中温烟气输送至其中，利用所述次中温烟气对经过低温预热的低热值煤气高温预热至目标温度；

29、低温空气预热器，其设置于所述高温空气预热器的烟气出气侧，用于供未经过预热的低富氧度空气以及流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气输送至其中，利用流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气对未经过预热的低富氧度空气低温预热至250～300℃；

30、低温煤气预热器，其设置于所述高温煤气预热器的烟气出气侧，用于供未经过预热的低热值煤气以及流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气输送至其中，利用流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气对未经过预热的低热值煤气低温预热至250～300℃。

31、优选的是，所述的低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热系统中，所述预热系统还包括：

32、烟气净化装置，其设置于所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的烟气出气侧，所述低温空气预热器和所述低温煤气预热器设置于所述烟气净化装置的烟气出气侧，用于供流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气输送至其中，并对流出所述高温空气预热器和所述高温煤气预热器的次中温烟气进行净化。

33、本发明至少包括以下有益效果：

34、本发明提供了低富氧度空气与低热值煤气耦合连续燃烧的轧钢加热方法和系统，所述方法包括：将低富氧度空气和低热值煤气预热至目标温度，其中，所述目标温度为350～450℃，所述低富氧度空气的含氧量为24～30％，所述低热值煤气的热值为1000-1200kcal/m3；将预热至目标温度的低富氧度空气和低热值煤气输送至加热炉炉膛进行连续燃烧，对进入所述加热炉炉膛内的钢坯进行加热。基于该方法和系统，其通过将低热值煤气和低富氧度空气预热至目标温度，以对低热值煤气和低富氧度空气进行温度补偿，进而减少低热值煤气连续燃烧时的热量损失，可以使低热值煤气在连续燃烧条件下的燃烧温度能够达到轧钢加热温度，进而从根本上解决低热值煤气在连续燃烧方式下的燃烧温度低，无法应用于轧钢加热的技术难题，实现对于现有蓄热式加热炉技术的替代，解决蓄热式加热炉技术中煤气换向过程的工艺性和结构性煤气排放的问题。

35、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。