一种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉的制作方法
【专利摘要】一种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，属于加热炉【技术领域】，目的是将混合煤气进行双蓄热后对板坯加热。其技术方案是：加热炉炉膛内的两侧炉墙上间隔布设空气蓄热式烧嘴箱体和煤气蓄热式烧嘴箱体，箱体内分别安放有陶瓷蓄热体，空气和煤气分别进入空气蓄热式烧嘴箱体和煤气蓄热式烧嘴箱体内进行热交换，蓄热后的空气和煤气进入炉膛内燃烧，同时对面的蓄热式烧嘴箱体开始排烟，进行蓄热，完成一个燃烧过程，达到加热板坯的目的。本实用新型消除了混合煤气使用中的不安全因素，同时也避免了加热炉在燃烧过程中容易出现的局部高温现象，使得板坯加热均匀，具有污染小、能耗低、设备体积小、投资省、运行成本低的优点，具有极大的推广价值。
【专利说明】一种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采用混合煤气作燃料的蓄热式热轧带钢加热炉，属于加热炉【技术领域】。
【背景技术】
[0002]蓄热式燃烧是一种高效、节能的燃烧方式，已经在轧钢加热炉上普遍采用，其应用范围也在不断扩大。这种蓄热式燃烧技术，能够将燃烧时所用的空气和煤气分别预热至1000°C左右，因此能够极大提高燃料的理论燃烧温度，目前该技术普遍应用于低热值的高炉煤气，通过蓄热，高炉煤气的理论燃烧温度能够达到2400°c以上，实际燃烧温度也能够达到1700°C，完全能够满足所有轧钢加热炉的需要，因此燃烧高炉煤气的蓄热式轧钢加热炉在国内的轧钢生产线上得到广泛的应用。
[0003]但是，对于以转炉煤气为主的中等热值的混合煤气来说，现有的蓄热燃烧方式存在着缺陷，无法满足使用要求。首先是混合煤气的煤气成分与高炉煤气不同，中等热值的混合煤气以转炉煤气为主，同时掺混焦炉煤气和高炉煤气，混合煤气中含有甲烷、氢气等易燃易爆气体，在进行常规的蓄热式燃烧时，由于换向过程中换向损失，未燃尽煤气中的氢气、甲烷进入排烟管道中，在浓度达到一定程度时，就会发生燃爆事故，安全生产得不到保证。尤其是热轧带钢加热炉，由于炉膛温度高，煤气使用量大，这种矛盾更加突出。其次是如果将空气和煤气均蓄热到1000°C以后直接混合燃烧，则煤气的理论燃烧温度将达到3000°c以上，实际的燃烧温度也将达到2300°C，显然这种在这种方式下加热炉组织生产，很容易会出现加热质量事故，同时蓄热体在如此高的工作温度下，使用寿命短，会增加生产成本。因此国内仅少数的炉底较低、煤气使用量小的棒线加热炉采用了混合煤气双蓄热，而其使用效果也远不及高炉煤气双蓄热的使用效果。
[0004]而常规的空煤气预热燃烧方式，是在烟道内设置空气和煤气换热器，虽然能将空气温度预热到450°C、煤气温度预热到350°C以上，但是由于空气和煤气换热器到燃烧器之间还有一定的距离(50米以上)，热空气和煤气管道存在着温降(一般温降在2?3°C /米)，实际到达燃烧器的空气和煤气温度只有200?300°C，对于热值在7000Kj/Nm3的混合煤气，预热后其理论燃烧温度只有2300°C，实际燃烧温度仅为1600°C，无法满足热轧带钢加热炉正常生产的需要。同时这种燃烧方式还需要增加建设烟道、烟囱、空气和煤气换热器、余热锅炉等，投资会大大增加，因此，现有的燃烧方式，不管是常规燃烧还是蓄热式燃烧都不能满足要求。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，这种加热炉以高热值混合煤气为燃料，将空气和煤气双蓄热，满足轧钢生产对产量、质量的要求，并达到安全稳定生产及节能环保的目的。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是:[0007]—种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，它包括加热炉炉体、空气蓄热式烧嘴箱体、煤气蓄热式烧嘴箱体、空气蓄热式烧嘴砖、煤气蓄热式烧嘴砖、空气三通阀、煤气三通阀、空气管道、煤气管道、空烟排烟管道、煤烟排烟管道，空气蓄热式烧嘴箱体和煤气蓄热式烧嘴箱体分别安装在加热炉炉膛内的两侧炉墙上，空气蓄热式烧嘴箱体内和煤气蓄热式烧嘴箱体内分别安放有陶瓷蓄热体，空气蓄热式烧嘴砖和煤气蓄热式烧嘴砖分别安装在空气蓄热式烧嘴箱体、煤气蓄热式烧嘴箱体的前端，空气蓄热式烧嘴砖和煤气蓄热式烧嘴砖的前端分别有空气喷口和煤气喷口，空气管道和空烟排烟管道通过空气三通阀与空气蓄热式烧嘴箱体的后端相连接，煤气管道和煤烟排烟管道通过煤气三通阀与煤气蓄热式烧嘴箱体的后端相连接。
[0008]上述采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，所述加热炉炉膛内有第一加热段、第二加热段和均热段，它们顺序排列，在每个加热段内有上下两层加热层，每层分别安装有空气蓄热式烧嘴箱体和煤气蓄热式烧嘴箱体。
[0009]上述采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，所述加热炉每段的空气蓄热式烧嘴箱体和煤气蓄热式烧嘴箱体采用相互间隔布置
[0010]上述采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，所述空气蓄热式烧嘴砖的空气喷口和煤气蓄热式烧嘴砖的煤气喷口水平布置，空气喷口与煤气喷口之间保持1000-1350mm的距离，其距离的变化与烧嘴的加热能力想对应，烧嘴的加热能力越大，则空气和煤气喷口之间的距离则越大。
[0011]上述采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，所述空气喷口与煤气喷口之间的角度为10?25°，加热炉内宽越大，则角度越小。空气喷口中空气的喷出速度为7.5?8.0m/s，煤气喷口中的煤气喷出速度为7.0?7.5m/s。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]本实用新型能够将中等热值的混合煤气通过蓄热式燃烧方式用于热轧带钢加热炉，具有结构简单、施工方便、能耗低、使用安全等特点，能够使出炉板坯达到温度均匀、产量高。更值得指出的是，由于混合煤气的热值要高于高炉煤气的热值，在相同产量下，混合煤气的使用量和烟气生成量分别为高炉煤气的40%和60%，采用混合煤气的蓄热式加热炉的管道，包括煤气、空烟、煤烟的排烟管道，配套的阀门、空烟和煤烟的引风机功率、蓄热体的数量都要远远低于相同加热能力的高炉煤气蓄热式加热炉，因此，采用混合煤气双蓄热的加热炉的投资远低于高炉煤气加热炉，而投产之后的由于的运行成本，包括加热炉的煤气消耗、引风机的电耗，管道及阀门的维修费以及陶瓷蜂窝体等均低于高炉煤气蓄热式热轧带钢加热炉，具有良好的经济和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的纵向剖面图；
[0015]图2是本实用新型的俯视图；
[0016]图3是本实用新型横向断面图。
[0017]图中标记如下:煤气蓄热式烧嘴砖1、煤气喷口 2、空气蓄热式烧嘴砖3、空气喷口
4、加热炉炉膛5、点火烧嘴6、煤气蓄热式烧嘴箱体7、空气蓄热式烧嘴箱体8、煤气管道9、煤烟排烟管道10、煤气三通阀11、空气三通阀12、空烟排烟管道13、空气管道14。【具体实施方式】
[0018]图中显示，本实用新型的加热炉炉膛5内有第一加热段、第二加热段和均热段，它们顺序连接，在每个加热段内有上下两层加热层，每层分别安装有空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7。
[0019]图中显示，空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7分别安装在加热炉炉膛5内的两侧炉墙上，空气蓄热式烧嘴箱体8内和煤气蓄热式烧嘴箱体7内分别安放有陶瓷蓄热体。
[0020]图中显示，空气蓄热式烧嘴砖3和煤气蓄热式烧嘴砖I分别安装在空气蓄热式烧嘴箱体8、煤气蓄热式烧嘴箱体7的前端，空气蓄热式烧嘴砖3和煤气蓄热式烧嘴砖I的前端分别有空气喷口 4和煤气喷口 2。
[0021]图中显示，空气管道14和空烟排烟管道13通过空气三通阀12与空气蓄热式烧嘴箱体8的后端相连接，煤气管道9和煤烟排烟管道10通过煤气三通阀11与煤气蓄热式烧嘴箱体7的后端相连接。
[0022]通过上述结构，煤气在空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7内与陶瓷蜂窝体进行热交换，然后与空气一起喷入到加热炉炉膛5内，经过蓄热的空气和煤气在加热炉炉膛4内完成燃烧过程。
[0023]在上述燃烧过程中，加热炉同段、两侧的空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7组成一个燃烧控制单元，一侧的燃烧控制单元燃烧时，其对面的处于另一侧的燃烧控制单元则处于排烟蓄热状态，在完成一个燃烧周期后，通过控制系统，调整空气三通阀12和煤气三通阀11的位置，两组燃烧控制单元的燃烧和排烟状态互换，原来排烟蓄热的燃烧控制单元进入燃烧状态，所有燃烧控制单元的换向采用自动方式进行。通过这种方式，实现混合煤气双蓄热的加热炉稳定燃烧。
[0024]图中显示，加热炉每段的空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7采用相互间隔布置，保证煤气喷到炉内能够完全，充分燃烧。
[0025]图中显示，每个燃烧段的空气蓄热式烧嘴箱体8和煤气蓄热式烧嘴箱体7都采用了集中换向方式，但是每段上下的都分别进行换向，煤气三通阀11和空气三通阀12与煤气蓄热式烧嘴箱体7、空气蓄热式烧嘴箱体8紧挨着布置，以缩小三通阀与烧嘴箱体之间的死区，减少煤气蓄热式烧嘴箱体7、空气蓄热式烧嘴箱体8在换向时煤气不完全的燃烧量。
[0026]图中显示，空气蓄热式烧嘴砖3的空气喷口 4和煤气蓄热式烧嘴砖I的煤气喷口2水平布置，空气喷口 4与煤气喷口 2之间保持足够的距离，距离为1000?1350mm，目的是延长空气和煤气在加热炉内的混合过程，降低空气和煤气的燃烧速度，避免空气和煤气喷出后，在空气喷口 4与煤气喷口 2附近燃烧，从而拉长烧嘴喷出的火焰长度，降低混合煤气燃烧时火焰中心的温度。
[0027]图中显示，空气喷口 4和煤气喷口 2远离待加热的钢坯表面，其目的在于防止高温火焰对板坯造成过烧，造成质量缺陷。同时，蓄热后空气喷口 4与煤气喷口 2喷出的角度和速度要能够保证烧嘴火焰长度超过加热炉的中心位置。
[0028]本实用新型的工作过程如下:
[0029]加热炉炉膛5在点火烧嘴6将炉温烘烤到700°C以后，蓄热式燃烧系统投入运转，此时燃烧所需的空气通过空气管道14，在空气三通阀12打开后进入空气蓄热式烧嘴箱体8，冷空气与空气蓄热式烧嘴箱体8内的陶瓷蜂窝体进行热交换，冷空气变成热空气，通过空气蓄热式烧嘴砖3进入炉内，由于在空气蓄热式烧嘴砖3上预先留设了空气喷口 4，空气喷口 4带有特定的角度以及特定的面积，这样空气在从空气蓄热式烧嘴砖3喷出时，能够按照预先设定好的速度和角度喷到加热炉炉膛5内。与此同时，与空气蓄热式烧嘴箱体8相邻的是煤气蓄热式烧嘴箱体7，煤气也从煤气管道9通过煤气三通阀11进入煤气蓄热式烧嘴箱体7，与煤气蓄热式烧嘴箱体7内的陶瓷蜂窝体进行热交换，冷煤气变成热煤气，然后通过煤气蓄热式烧嘴砖I进入炉内，由于在煤气蓄热式烧嘴砖I上预先留设了煤气喷口 2，煤气喷口 2带有特定的角度和特定的面积，因此煤气从煤气蓄热式烧嘴砖I喷出时，能够按照预先设定好的速度和角度喷到加热炉炉膛5内，空气和煤气喷到加热炉炉膛5内时，两股气流能够形成交角α，这个角度α确保火焰能够到达加热炉的中心位置，而且拉长了煤气形成的火焰，消除常规中等热值混合煤气燃烧时所形成的局部高温区，最终保证加热炉炉膛5内温度的均匀性。在一侧的燃烧控制单元燃烧时，另一侧的燃烧控制单元则开始排烟，烟气分别通过煤气喷口 2和空气喷口 4进入煤气蓄热式烧嘴箱体7和空气蓄热式烧嘴箱体8中，完成高温烟气与陶瓷蜂窝体之间的热交换，热交换完成之后的烟气，其温度约为150°C左右，分别从煤烟排烟管道10和空烟排烟管道13排出，完成一个周期的蓄热式燃烧过程，在蓄热式煤气的燃烧过程中，加热炉炉膛5达到设定的温度，并进行板坯的加热。
[0030] 由于加热炉在蓄热式燃烧过程中没有形成高温区，因此也大大降低了燃烧过程中产生的NOx等污染物，有利于保护环境。
【权利要求】
1.一种采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，其特征在于:它包括加热炉炉体、空气蓄热式烧嘴箱体(8)、煤气蓄热式烧嘴箱体(7)、空气蓄热式烧嘴砖(3)、煤气蓄热式烧嘴砖(I)、空气三通阀(12)、煤气三通阀(11)、空气管道(14)、煤气管道(9)、空烟排烟管道(13)、煤烟排烟管道(10)，空气蓄热式烧嘴箱体(8)和煤气蓄热式烧嘴箱体(7)分别安装在加热炉炉膛(5)内的两侧炉墙上，空气蓄热式烧嘴箱体(8)内和煤气蓄热式烧嘴箱体(7)内分别安放有陶瓷蓄热体，空气蓄热式烧嘴砖(3)和煤气蓄热式烧嘴砖(I)分别安装在空气蓄热式烧嘴箱体(8)、煤气蓄热式烧嘴箱体(7)的前端，空气蓄热式烧嘴砖(3)和煤气蓄热式烧嘴砖(I)的前端分别有空气喷口(4)和煤气喷口(2)，空气管道(14)和空烟排烟管道(13)通过空气三通阀(12)与空气蓄热式烧嘴箱体(8)的后端相连接，煤气管道(9)和煤烟排烟管道(10 )通过煤气三通阀(11)与煤气蓄热式烧嘴箱体(7 )的后端相连接。
2.根据权利要求1所述的采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，其特征在于:所述加热炉炉膛(5)内有第一加热段、第二加热段和均热段，它们顺序连接，在每个加热段内有上下两层加热层，每层分别安装有空气蓄热式烧嘴箱体(8)和煤气蓄热式烧嘴箱体(7)。
3.根据权利要求2所述的采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，其特征在于:所述加热炉每段的空气蓄热式烧嘴箱体(8)和煤气蓄热式烧嘴箱体(7)采用相互间隔布置 根据权利要求3所述的采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，其特征在于:所述空气蓄热式烧嘴砖(3)的空气喷口(4)和煤气蓄热式烧嘴砖(I)的煤气喷口(2)水平布置，空气喷口(4)与煤气喷口(2)之间保持1000?1350mm的距离。
4.根据权利要求4所述的采用混合煤气双蓄热的热轧带钢加热炉，其特征在于:所述空气喷口(4)与煤气喷口(2)之间的角度为10?25°，加热炉内宽越大，则角度越小。
5.空气喷口中空气的喷出速度为7.5?8.0m/s，煤气喷口中的煤气喷出速度为7.0?.7.5m/s。
【文档编号】C21D9/70GK203683612SQ201320836373
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】宋嗣海, 丁国伟, 杨晓江, 李一栋, 张兆利, 王春峰, 魏东明, 吕耀强, 张艳龙, 李宏军, 李春雨, 马中杰, 胥强, 杨森, 周晓红, 王春平, 胡德红 申请人:河北钢铁股份有限公司唐山分公司