本发明涉及高炉热风炉技术领域，尤其涉及一种热风炉燃烧期多级供热的烧炉方法。
背景技术：
热风炉作为高炉的送风设备，其风温高、风温稳定有利于高炉冶炼，热风炉一般设3～4座周期运行，保证高炉连续用风。每个热风炉都以燃烧期、送风期两种工作状态交替工作。燃烧期采用高炉煤气加热格子砖，格子砖作为热量储存的载体，将煤气燃烧产生的高温烟气热量进行存储；在送风期，格子砖再将储存的热量释放出来传递给冷风，冷风被加热到1200～1300℃高温后送入高炉。热风炉采用的燃料为高炉炼铁产生的副产品—高炉煤气，自用率为36％～40％，热风炉是钢铁系统中的能源消耗大户。因此，在保证热风温度的前提下，如何合理控制操作工艺，充分发挥格子砖的蓄热能力，降低高炉煤气消耗，是当前热风炉研究的重要方向。
目前,各大钢厂普遍采用的热风炉烧炉制度为先大火烧炉，即先供入较大的煤气量快速烧炉，烧炉60分钟左右，排烟温度接近上限控制温度后，再降低煤气流量，即小火保温。这种操作制度，容易造成热风炉保温后待炉时间过长，导致热风炉煤气消耗高。
为克服上述热风炉烧炉时存在的问题，本发明从分析热风炉内格子砖纵向及横向蓄热特性、热饱和特性以及拱顶温度、排烟温度、气流分布均匀性等多个方面着手，利用cfd流体力学仿真软件，对煤气流量、空燃比、气流分布均匀的最小煤气量及对应空燃比等进行了仿真计算分析，优化设计出合理的燃烧工艺制度，可实现在保证风温、稳定风温前提上降低煤气消耗的目标。
技术实现要素：
本发明提供了一种热风炉燃烧期多级供热的烧炉方法，将热风炉的燃烧期划分为多个时间段，通过加热升温时分级增加热风炉燃烧期的供热热负荷、缩短保温期时间，升温期、保温期不同空燃比控制，实现在保证风温的前提下降低煤气消耗、减少高炉煤气自用率的工艺方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种热风炉燃烧期多级供热的烧炉方法，包括：
1)将热风炉的燃烧期分为加热升温阶段和保温阶段，加热升温阶段完成后即进入保温阶段；
2)加热升温阶段分为3～6个供热时间段，按供热时间段不同分级供热，并且第1供热时间段的供热热负荷最大，自第2供热时间段至最后一个供热时间段供热热负荷依次递减；
3)保温阶段的供热热负荷低于加热升温阶段的供热热负荷，即为最小供热热负荷，用于维持热风炉的热平衡；
4)加热升温阶段，热风炉内高炉煤气燃烧时的空气过剩系数为1.02～1.2，保证完全燃烧；进入保温阶段后，热风炉内的空气过剩系数为1.2～1.45，既保证热风炉内维持加热后的温度，又能够使蓄热室横断面格子砖孔内气流均匀，从而保证蓄热室温度均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过cfd仿真模拟计算的方法，得到热风炉格子砖合理蓄热的升温特性、格子砖逐渐热饱和降低煤气消耗的特性、格子砖内孔气流分布的均匀性，从而对燃烧期的热工参数制度进行合理优化。解决了燃烧期热风炉格子砖上下温差大、横向温度不均匀、燃烧期内快速饱和，保温期气流偏流等问题，使热风炉格子砖的蓄热能力提高；另外解决了保温期煤气量很小的情况下，格子砖气流分布的均匀性问题，可有效提高热风炉的风温、稳定风温、降低煤气消耗。
具体实施方式
本发明所述一种热风炉燃烧期多级供热的烧炉方法，包括：
1)将热风炉的燃烧期分为加热升温阶段和保温阶段，加热升温阶段完成后即进入保温阶段；
2)加热升温阶段分为3～6个供热时间段，按供热时间段不同分级供热，并且第1供热时间段的供热热负荷最大，自第2供热时间段至最后一个供热时间段供热热负荷依次递减；
3)保温阶段的供热热负荷低于加热升温阶段的供热热负荷，即为最小供热热负荷，用于维持热风炉的热平衡；
4)加热升温阶段，热风炉内高炉煤气燃烧时的空气过剩系数为1.02～1.2，保证完全燃烧；进入保温阶段后，热风炉内的空气过剩系数为1.2～1.45，既保证热风炉内维持加热后的温度，又能够使蓄热室横断面格子砖孔内气流均匀，从而保证蓄热室温度均匀。
本发明所述一种热风炉燃烧期多级供热的烧炉方法，根据热风炉格子砖蓄热过程的特点，将燃烧期分成多级加热的加热升温阶段以及保温阶段，调整多级加热时的供热热负荷和空气过剩系数等工艺参数，在保证风温、稳定风温的前提下，提高热效率，降低煤气消耗。
缩短了保温阶段时间，从而减少待炉时间，可达到减少热损失、提高热风炉热效率的目的。保温阶段的供热热负荷低于加热升温阶段的供热热负荷，即为最小煤气热负荷，其主要用于维持热风炉的热平衡，抵消散热损失，保证升温蓄热后的格子砖温度不降低。
加热升温阶段，高炉煤气燃烧的空气过剩系数为1.02～1.2，保证完全燃烧，烟气中没有剩余的可燃成分，保证燃烧温度达到最高状态，且排烟热损失最小，热效率最高，同时避免爆炸及中毒危险。
由于保温期的热负荷大幅度减少，烟气量同时大幅度减少，为保证格子砖横向各孔内气流均匀，保证格子砖横向温度均匀性，需要增加空气量，使烟气不形成短流现象。因此在进入保温阶段后，空气过剩系数加大至1.25～1.45，既可保证热风炉内温度维持加热后的温度，又能保证气流均匀。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，某2580m3高炉共设3座顶燃式热风炉，3座热风炉交替周转加热送风，保证高炉的热风需求，热风炉的燃烧期时间为80分钟。
原来采取的加热制度为先大火烧炉，煤气供入量为12000nm3/h,空气过剩系数为0.85，大火加热时间50分钟，保温期煤气供入量为3000nm3/h,空气过剩系数为1.24。
本实施例中，采用cfd仿真模拟的方法，对该热风炉燃烧室内燃烧过程、热风炉内高温烟气流动过程、格子砖的蓄热过程进行了模拟计算，通过对煤气量、空燃比参数的调节及优化，最终得到一种顶燃式热风炉缓蓄热均气流低能耗的烧炉方法。
具体实施方式如下：
1、加热升温阶段燃料热负荷按3个供热时间段分3级供入，总加热时间为70分钟。
2、燃烧期开始时的加热升温阶段，煤气供入流量为10000nm3/h，空气过剩系数1.1，加热时间达到20分钟后，煤气供入流量调整到8000nm3/h，空气过剩系数1.1，加热时间达到50分钟后，煤气供入流量调整到5000nm3/h，空气过剩系数1.1，加热时间达到70分钟后，进入保温期，煤气供入流量降低到3000nm3/h，空气过剩系数1.35，等待换炉送风。
燃烧期内，空气过剩系数依照先小后大的调解制度。空燃比参数控制在1.02～1.2，本实施例中，加热升温阶段的70分钟内，空燃比参数控制在1.1，保证煤气完全燃烧，使燃烧温度达到最高，同时排烟热损失最小；排烟温度达到390℃上限后，进入保温阶段，此时空气过剩系数增加到1.35，保证横截面上格子砖气孔中气流均匀分布，保证保温阶段温度格子砖温度均匀性。
与常规烧炉方式相比，本实施例在风温保持不变的情况下，煤气消耗由原来的670nm3/吨铁降低到643nm3/吨铁，降低了4.03％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。