专利名称：一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统和方法
一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统和方法技术领域
本发明属于高炉炼铁技术领域，特别是涉及一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统和方法。
背景技术：
高炉热风炉燃烧时产生的废气温度为200°C 330°C，其主要成分包括CO2 (23 )、队(70 76% )、仏(1 2% )和微量CO。高炉热风炉烟道废气大多直接对大气排放，其热源白白浪费。近年来随着高炉成本的压力和能源意识的增强，逐步开始重视使用烟道废气，如中国发明专利申请公开说明书CN85108099A(申请号85108099)公开了一种高炉热风炉烟气余热利用的方法与装置，该装置采用热管换热等装置，利用烟气余热来预热煤气和空气，提高热风炉燃烧温度和热风温度。中国发明专利申请公开说明书CN1065817A(申请号92106120X)公开了一种烟煤制粉系统的防火防暴工艺，利用热风炉烟道废气干燥和输送煤粉，控制制粉系统中氧浓度，保证烟煤安全使用。多种方法都开始注重烟道废气的使用，具有一定的能源利用效果，但热风炉烟道废气的数量很大，被利用的比例还十分有限。
在雨季和冬季时，许多高炉因外购焦炭或矿石露天存储，不可避免的带有雨水或雪水，这样的炉料掺杂了许多粉料，甚至形成泥浆，在炉料过筛时，容易堵塞筛眼，难于筛分，最终造成过多粉末入炉。此外，炉料带水不仅会造成过多水分入炉，还会降低焦炭强度， 影响高炉正常生产。而使用热风炉烟道废气烘干预热高炉焦炭、生矿、烧结矿和球团矿等炉料，不仅实现了二次能源的回收利用，而且可以保证高炉在夏季雨季与冬季雪天的正常生产。
现有技术中，高炉设有料仓，所述料仓设有进料口和出料口，所述出料口设有托料板装置，该料仓只用于储料和配料，功能单一又缺其不可，制造费用十分昂贵，对带有雨水或雪水的高炉炉料无能为力，只能让炉料带着雨水、雪水和粉末入炉，影响高炉正常生产。发明内容
为解决上述炉料带有过多水分进入高炉的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，不需要额外增加热源，利用热风炉烟道废气的热量对炉料直接烘烤预热，去除高炉炉料中的水分，炉料烘干后可及时出料，避免粉末入炉、保证焦炭质量，为维持高炉在雨季和雪季的正常生产提供了保障。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，不需要额外增加热源，利用热风炉烟道废气的热量对炉料直接烘烤预热，去除高炉炉料中的水分，避免粉末入炉、保证焦炭质量，为维持高炉在雨季和雪季的正常生产提供了保障。
就利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统而言，本发明要解决上述技术问题的技术方案包括料仓，所述料仓设有进料口和出料口，所述出料口设有托料板装置，其特征在于所述进料口设有密封盖装置，所述料仓设有进气口和排气口 ；所述料仓的进气口与进气管道的出口端密封连通，该进气管道上设有引风机，进气管道的进口端设有三通管， 该三通管的三个管分别为出口端、引风进口端和补风进口端；所述三通管的出口端与所述进气管道的进口端密封连通，所述三通管的引风进口端通过引风控制阀门与引风管道的出口端密封连通，该引风管道的进口端与热风炉烟道密封连通；所述三通管的补风进口端通过补风控制阀门与补风管道的出口端密封连通，该补风管道的进口端通向空气；所述料仓的排气口与排气管道的进口端密封连通，该排气管道上设有排风机，排气管道的出口端与烟囱相连通。
所述料仓为立式柱状壳体，其底部呈锥形弧面或球锥形弧面；所述进料口设置在料仓的顶部，该进料口内前后的两个内侧壁中部嵌入有连接该两个内侧壁的长条形板，所述长条形板的顶面与所述进料口的环形端面相平齐，该长条形板将进料口平分为两个分进料口，所述密封盖装置包括两个与所述分进料口相对应的分密封盖和两个卷扬机构，所述两个分密封盖分别盖在所述两个分进料口的环形端面上，该两个分密封盖通过铰链分别与所述进料口左右两侧相铰接，所述两个卷扬机构通过支架分别设置在所述进料口左右两侧的上方，所述两个分密封盖的开启侧分别通过钢丝绳与对应的所述卷扬机构连接；所述出料口为筒形出料口，设置在所述料仓底部的中央，该出料口轴向中部一侧的侧壁上设有贯通的托料板插入口，在出料口内，与托料板插入口相对应的另一侧的内侧壁上设有托料板支撑槽，所述托料板装置包括托料板和液压缸驱动机构，所述托料板的前端插入所述托料板插入口中，所述托料板的后端与所述液压缸驱动机构的活塞杆端头连接，所述液压缸驱动机构的缸体固定在支架上。
所述两个分密封盖的底面设有环形凹槽，该环形凹槽与对应的分进料口的环形端面相应，环形凹槽内设有耐火密封棉。
所述出料口轴向中部的外侧壁设有托料板插入口密封罩，该出料口端部设有出料阀。
所述引风管道上设有煤气报警器，并在引风管道上靠近其进口端设有安全控制阀门。
本发明的系统与现有技术相比具有如下有益效果
1、由于本发明的系统是将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓，对炉料直接烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽并随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干，相对于背景技术中所述设备省去了热交换器等部件，并更适用炉料的烘烤， 因此结构简单，制作容易，节约制造成本，并且不需要额外增加热源，去除高炉炉料中的水分，加强筛分效果，避免粉末入炉、保证焦炭质量，为维持高炉在雨季和雪季的正常生产提供了保障。
2、由于本发明的系统可以方便地利用现有的料仓加以改进，这样不但赋予料仓加热炉料的功能，而且省去了料仓的制造费用，所以，可以进一步降低系统的制造成本。
3、由于本发明的系统设有煤气报警器并在引风管道的进口端附近设有安全控制阀门，所以，当引入的废气中煤气含量超标时，煤气报警器报警，可立即关闭安全控制阀门， 防止煤气对人体的伤害，避免煤气爆炸的危险，保证安全生产，当本系统出现故障时，也可关闭安全控制阀门，以方便检修。
4、由于本发明的系统采用了补风管道和补风控制阀门的技术手段，所以炉料烘干后可很快出料，及时供应高炉用料。
就利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法而言，本发明要解决上述技术问题的技术方案是用如上所述的系统烘烤预热炉料，包括以下步骤
A)将炉料装入料仓，关闭密封盖装置和补风控制阀门；
B)打开引风控制阀门、启动引风机和排风机，将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓内，对炉料直接烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽并随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干；
C)关闭引风控制阀门并打开补风控制阀门，空气通过补风管道进入料仓快速地将料仓内剩余的废气通过排气管道排出；
D)停止引风机和排风机，排出料仓内的炉料。
所述料仓内进气口处的废气温度为300°C _330°C，其压力为0. 5Mpa_0. 6Mpa，所述料仓内排气口处的废气压力为0. OlMpa-O. 09Mpa。
所述B步骤所需时间为6小时-8小时，所述C步骤所需时间为10分钟。
当煤气报警器报警时，立即关闭所述安全控制阀门，停止所述引风机。
所述炉料包括焦炭、块矿、烧结矿、球团矿。
本发明的方法与现有技术相比具有如下有益效果
1、由于本发明的方法是将热风炉烟道中的废气通过引风管道弓I入料仓，对炉料直接烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽并随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干，因此方法简单，烘干容易，并且不需要额外增加热源，去除高炉炉料中的水分，加强筛分效果，避免粉末入炉、保证焦炭质量，为维持高炉在雨季和雪季的正常生产提供了保障。
2、由于本发明的方法利用了现有的料仓，这样不但赋予料仓加热炉料的功能，而且省去了料仓的制造费用，所以，可以进一步降低系统的制造成本。
3、由于本发明的方法通过煤气报警器和设置在引风管道的进口端附近的安全控制阀门控制热风炉烟道中废气的引入，当引入的废气中煤气含量超标时，煤气报警器报警， 可立即关闭安全控制阀门，所以，能够防止煤气对人体的伤害，避免煤气爆炸的危险，保证安全生产。
4、由于本发明的系统采用了补风管道和补风控制阀门的技术手段，所以炉料烘干后可很快出料，及时供应高炉用料。
图1为本发明利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统结构示意图2为图1中分密封盖的仰视图3为图1中A部的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述。
如图1所示，本发明利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统包括料仓1，料仓1为立式柱状壳体(本实施方式以正方形四棱柱壳体为例)，料仓1通过支架2支撑悬空CN 102538491 A设置，其底部呈锥形弧面或球锥形弧面(图1中所示的底部呈球形弧面)，这样的底部结构容易出料；所述料仓ι设有进料口 101和出料口 102，所述进料口 101设置在料仓1的顶部， 图1中所示的进料口 101与料仓1的顶部相当，基本呈正方形，其边长构成环形端面，该进料口 101内前后的两个内侧壁中部嵌入有连接该两个内侧壁的长条形板14，所述长条形板 14的顶面与所述进料口 101的环形端面相平齐，该长条形板14将进料口 101平分为两个分进料口 101A、101B，长条形板14的宽度为进料口 101边长的五分之三，该长条形板14供入料小车(图1中未画)行走，入料小车可以通过两个分进料口 101A、IOlB倒入炉料，这样可以使倒入的炉料均勻地分布在料仓1内，有利于炉料的烘烤。所述进料口 101设有密封盖装置3，密封盖装置3包括两个与所述分进料口 10ΙΑ、IOlB相对应的分密封盖301A、30IB和两个卷扬机构302A、302B，所述两个分密封盖301A、301B分别盖在所述两个分进料口 101A、 IOlB的环形端面上，该两个分密封盖301A、301B通过铰链303分别与所述进料口 101左右两侧相铰接，所述两个卷扬机构302A、302B通过支架201分别设置在所述进料口 101左右两侧的上方，所述两个分密封盖301A、301B的开启侧分别通过钢丝绳304与对应的所述卷扬机构302A、302B连接；所述出料口 102为圆筒形出料口(该出料口 102也可以为方筒形出料口)，设置在所述料仓1底部的中央，该出料口 102轴向中部一侧的侧壁上设有贯通的托料板插入口 102A，在出料口 102内，与托料板插入口 102A相对应的另一侧的内侧壁上设有托料板支撑槽102B，从托料板插入口 102A到托料板支撑槽102B的斜截面为椭圆形，所述出料口 102设有托料板装置9，所述托料板装置9包括与所述斜截面相应的椭圆形托料板 901和液压缸驱动机构902，所述托料板901的前端插入所述托料板插入口 102A中，所述托料板901的后端与所述液压缸驱动机构902的活塞杆端头连接，所述液压缸驱动机构902 的缸体固定在支架202上，这个结构可以减少卡料的现象。所述料仓1设有进气口 103和排气口 104，从图1中可以看出进气口 103设置在料仓1的左侧下部，排气口 104设置在料仓1的右侧上部，这样设置可使引入料仓的废气行程更长有利于提高对炉料的烘烤效率； 所述料仓1的进气口 103与进气管道4的出口端402密封连通，该进气管道4上设有引风机5，进气管道4的进口端401设有三通管6，该三通管6的三个管分别为出口端603、引风进口端601和补风进口端602 ；所述三通管6的出口端603与所述进气管道4的进口端401 密封连通，所述三通管6的引风进口端601通过引风控制阀门7与引风管道8的出口端802 密封连通，该引风管道8的进口端801与热风炉烟道21密封连通；所述三通管6的补风进口端602通过补风控制阀门10与补风管道11的出口端1102密封连通，该补风管道11的进口端1101通向空气；所述料仓1的排气口 104与排气管道12的进口端1201密封连通， 该排气管道12上设有排风机13，排气管道12的出口端1202与烟囱(图中未画)相连通。
本发明的系统是将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓，在引风装置和排风装置的作用下，料仓内进气口处与出气口处产生压力差，废气可以在炉料之间的间隙形成对流，在对流过程中散发热量，对炉料直接进行烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽，随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干，由于本系统设置了补风管道和补风控制阀门，所以炉料烘干后，能很快地将料仓内残留的废气排出，及时为高炉供料。 相对于背景技术中所述设备省去了热交换器等部件，并更适用炉料的烘烤，因此，本发明的系统结构简单，制作容易，节约制造成本，并且不需要额外增加热源即可去除高炉炉料中的水分，加强筛分效果，避免粉末入炉、保证焦炭质量，为维持高炉在雨季和雪季的正常生产提供了保障。
参见图2所示的分密封盖301B，作为本实施方式的一种优化，所述两个分密封盖 301A、301B的底面设有环形凹槽15，该环形凹槽15与对应的分进料口 101A、101B的端面相应，环形凹槽内设有耐火密封棉16(参见图3)，这样的结构可以提高两个分密封盖301A、 30IB与两个分进料口 101AU01B之间的密封效果。
如图1所示，作为本实施方式进一步的优化，所述出料口 102轴向中部的外侧壁设有托料板插入口密封罩17，该托料板插入口密封罩17有上下贯通的套孔1701，该套孔1701 套装在所述出料口 102轴向中部的外侧壁上，套孔1701的上下两端与出料口 102的外侧壁密封连接，托料板插入口 102A被罩在托料板插入口密封罩17内，托料板插入口密封罩17 的侧壁上对应液压缸驱动机构902的活塞杆有一个通孔1702，液压缸驱动机构902的活塞杆穿过通孔1702，该通孔1702与液压缸驱动机构902的缸体开口端密封连接，所述出料口 102端部设有出料阀18。这样的结构有利于提高出料口 102的密封性能。
所述引风管道8上设有煤气报警器19，并在引风管道8上靠近其进口端801设有安全控制阀门20。这样可提高系统的安全性。
一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，使用上述的系统烘烤预热炉料，包括以下步骤
A)将炉料装入料仓，关闭密封盖装置和补风控制阀门；
B)打开引风控制阀门、启动引风机和排风机，将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓内，对炉料直接烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽并随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干；
C)关闭引风控制阀门并打开补风控制阀门，空气通过补风管道进入料仓快速地将料仓内剩余的废气通过排气管道排出；
D)停止引风机和排风机，排出料仓内的炉料。
作为本实施方式的一种优化，所述料仓内进气口处的废气温度为300°C -330其压力为0. 5Mpa-0. 6Mpa，所述料仓内排气口处的废气压力为0. OlMpa-O. 09Mpa。实践表明，当料仓内进气口处的废气温度为300°C -330°C时，炉料烘烤的效率较高，可有效地缩短对炉料的烘烤时间，节约引风机和排风机的能耗。当料仓内进气口处的废气压力为 0. 5Mpa-0. 6Mpa，料仓内排气口处的废气压力为0. OlMpa-O. 09Mpa时，进气口处的进气量与排气口处的排气量基本达到平衡状态。
作为本实施方式进一步的优化，所述B步骤所需时间为6小时-8小时，这样可保证炉料达到干燥的要求，有利于后续筛料工作的进行。所述C步骤所需时间为10分钟。由于采用了补风控制阀门，可将空气通过补风管道进入料仓快速地将料仓内剩余的废气通过排气管道排出，因此可保证烘干的炉料及时供应高炉，保证生产的顺利进行。
当煤气报警器报警时，立即关闭所述安全控制阀门，停止所述引风机。这样可保证安全生产，便于系统的维修。
所述炉料包括焦炭、块矿、烧结矿、球团矿，因此本方法适用范围广。
权利要求
1.一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，包括料仓，所述料仓设有进料口和出料口，所述出料口设有托料板装置，其特征在于所述进料口设有密封盖装置，所述料仓设有进气口和排气口 ；所述料仓的进气口与进气管道的出口端密封连通，该进气管道上设有引风机，进气管道的进口端设有三通管，该三通管的三个管分别为出口端、引风进口端和补风进口端；所述三通管的出口端与所述进气管道的进口端密封连通，所述三通管的引风进口端通过引风控制阀门与引风管道的出口端密封连通，该引风管道的进口端与热风炉烟道密封连通；所述三通管的补风进口端通过补风控制阀门与补风管道的出口端密封连通，该补风管道的进口端通向空气；所述料仓的排气口与排气管道的进口端密封连通，该排气管道上设有排风机，排气管道的出口端与烟 相连通。
2.根据权利要求1所述的利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，其特征在于所述料仓为立式柱状壳体，其底部呈锥形弧面或球锥形弧面；所述进料口设置在料仓的顶部，该进料口内前后的两个内侧壁中部嵌入有连接该两个内侧壁的长条形板，所述长条形板的顶面与所述进料口的环形端面相平齐，该长条形板将进料口平分为两个分进料口，所述密封盖装置包括两个与所述分进料口相对应的分密封盖和两个卷扬机构，所述两个分密封盖分别盖在所述两个分进料口的环形端面上，该两个分密封盖通过铰链分别与所述进料口左右两侧相铰接，所述两个卷扬机构通过支架分别设置在所述进料口左右两侧的上方，所述两个分密封盖的开启侧分别通过钢丝绳与对应的所述卷扬机构连接；所述出料口为筒形出料口，设置在所述料仓底部的中央，该出料口轴向中部一侧的侧壁上设有贯通的托料板插入口，在出料口内，与托料板插入口相对应的另一侧的内侧壁上设有托料板支撑槽，所述托料板装置包括托料板和液压缸驱动机构，所述托料板的前端插入所述托料板插入口中，所述托料板的后端与所述液压缸驱动机构的活塞杆端头连接，所述液压缸驱动机构的缸体固定在支架上。
3.根据权利要求2所述的利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，其特征在于所述两个分密封盖的底面设有环形凹槽，该环形凹槽与对应的分进料口的端面相应，环形凹槽内设有耐火密封棉。
4.根据权利要求2所述的利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，其特征在于所述出料口轴向中部的外侧壁设有托料板插入口密封罩，该出料口端部设有出料阀。
5.根据权利要求1所述的利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统，其特征在于所述引风管道上设有煤气报警器，并在引风管道上靠近其进口端设有安全控制阀门。
6.一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，用如权利要求1至5之一所述的系统烘烤预热炉料，其特征在于，包括以下步骤A)将炉料装入料仓，关闭密封盖装置和补风控制阀门；B)打开引风控制阀门、启动引风机和排风机，将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓内，对炉料直接烘烤，炉料中的水分受热化为水蒸汽并随引入料仓内的废气一起通过排气管道排出，直到将炉料烘干；C)关闭引风控制阀门并打开补风控制阀门，空气通过补风管道进入料仓快速地将料仓内剩余的废气通过排气管道排出；D)停止引风机和排风机，排出料仓内的炉料。
7.根据权利要求6所述利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，其特征在于所述料仓内进气口处的废气温度为300°C _330°C，其压力为0. 5Mpa-0. 6Mpa，所述料仓内排气口处的废气压力为0. OlMpa-O. 09Mpa。
8.根据权利要求6所述利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，其特征在于 所述B步骤所需时间为6小时-8小时，所述C步骤所需时间为10分钟。
9.根据权利要求6所述利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，其特征在于 当煤气报警器报警时，立即关闭所述安全控制阀门，停止所述引风机。
10.根据权利要求6所述利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的方法，其特征在于 所述炉料包括焦炭、块矿、烧结矿、球团矿。
全文摘要
本发明公开了一种利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料的系统和方法，包括料仓，其进料口设有密封盖装置，料仓的进气口与进气管道的出口端密封连通，该进气管道上设有引风机，料仓的排气口与排气管道的进口端密封连通，该排气管道上设有排风机。所述方法是A)将炉料装入料仓，关闭进口密封盖和补风控制阀门；B)打开引风控制阀门、启动引风机和排风机，将热风炉烟道中的废气通过引风管道引入料仓内，对炉料直接烘烤；C)关闭引风控制阀门并打开补风控制阀门，空气通过补风管道进入料仓快速地将料仓内剩余的废气通过排气管道排出；D)停止引风机和排风机，排出料仓内的炉料。本发明主要用途是利用热风炉烟道废气烘烤预热高炉炉料。
文档编号C21B5/00GK102538491SQ20121002184
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月31日 优先权日2012年1月31日
发明者孙健, 张勇, 苏展, 魏丽艳 申请人:首钢总公司