一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺的制作方法

本发明涉及到炼钢技术领域，具体为一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺。

背景技术：

如果废钢压块经过预热至700-800℃后再加入转炉或电炉，不但可充分除去废钢中的水分和有机废物，降低钢水中的含气量，为后续精炼工艺阶段提供有力条件；而且可以缩短冶炼时间，使废钢在炉内的氧化减少，排出的烟尘量将有较大的降低，同时也减少了除尘设备的运行负荷，具有较好的环保节能效益。

由于废钢压块不可避免的会含有少量有机物,例如：油漆、油脂、塑料等等，特别是一些轻薄料的废钢压块会含有更多的油漆等，为了节省燃料降低排烟温度，采用常规燃烧技术必须配置较长的不供热段或空气换热器，因此会造成两方面的问题，一方面各种有机物无法完全燃烧，会有大量有机物在不供热段挥发后随烟囱排入大气或混合灰尘附着在换热器壁面上，影响换热；另一方面烟气中的气态有机物在低温段会形成少量的二噁英等剧毒物质，因此会严重污染大气环境，且目前还没有有效的低成本的烟气净化处理系统；基于此，提出一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺，以解决上述背景技术中提出废钢压块处理过程中，含有的少量有机物燃烧会产生剧毒物质污染大气环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备，包括预热炉本体和预热炉台车，所述预热炉台车运行于预热炉本体的内设定的轨道上，所述预热炉本体与预热炉台车间装配有预热炉配套燃烧系统，预热炉台车上码垛有废钢压块；所述预热炉本体分为两段，分别为预热段a、加热保温段b，预热段a和加热保温段b的预热炉本体两侧墙上部安装有煤气蓄热式烧嘴、空气蓄热式烧嘴和点火烧嘴；所述预热段a的预热炉本体内安装第一空煤气蓄热式烧嘴喷口和空煤气水平燃烧通道，空煤气水平燃烧通道使得空煤气燃烧呈水平状火焰，加热保温段b的预热炉本体内安装有第二空煤气蓄热式烧嘴喷口和空煤气倾斜燃烧通道，空煤气倾斜燃烧通道使得空煤气燃烧时呈倾斜状火焰；所述预热炉配套燃烧系统由空气侧引风机、煤气侧引风机、空、煤气供热调节阀、助燃鼓风机、煤气总管、煤气两位三通换向阀和空气两位三通换向阀作为主体构成；所述助燃鼓风机出口端三根空气管道对应连接空、煤气供热调节阀上的三个空气调节阀门m后与各个空气两位三通换向阀连接，煤气总管出口端三根煤气管道对应连接空、煤气供热调节阀上的三个煤气调节阀门m后与各个煤气两位三通换向阀连接，空气侧引风机进口端通过空烟管道与各个空气两位三通换向阀连接，煤气侧引风机进口端通过煤烟管道与各个煤气两位三通换向阀连接；所述空气侧引风机与各个空气两位三通换向阀连接的空烟管道上以及煤气侧引风机与各个煤气两位三通换向阀连接的煤烟管道上均安装有排烟调节阀。

优选的，所述预热炉台车采用条状矩形结构。

优选的，所述预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体的炉顶均设置1-2套高温抽气式残氧分析仪，并配置一套炉压检测微差压变送器，预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体的炉顶及炉两侧各设置6-9支炉温检测热电偶，高温抽气式残氧分析仪、炉压检测微差压变送器和炉温检测热电偶均位于预热炉本体的中心线上。

优选的，所述预热炉本体的炉顶采用全纤维结构砌筑而成，预热炉本体的侧墙采用高铝砖砌筑+保温材料结构，预热炉本体的炉顶与废钢压块之间的高度在1.4m-1.8m之间。

优选的，所述煤气蓄热式烧嘴、空气蓄热式烧嘴、第一空煤气蓄热式烧嘴喷口和第二空煤气蓄热式烧嘴喷口采用低水泥浇筑料的复合结构砌筑在预热炉本体侧墙的设定位置。

优选的，所述废钢压块根据设定的布料方式码垛在预热炉台车上。

优选的，所述空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴采用上、下组合式结构，空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴均采用非对称交错布置在预热炉本体的两侧墙上。

优选的，所述预热段a的第一空煤气蓄热式烧嘴喷口的气流交角水平，火焰呈水平状态，第一空煤气蓄热式烧嘴喷口的上烧嘴为煤气蓄热烧嘴，下烧嘴为空气蓄热烧嘴，加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段的第二空煤气蓄热式烧嘴喷口的气流交角倾斜向下，喷口对应废钢压块的间隙，上烧嘴为空气蓄热烧嘴，下烧嘴为煤气蓄热烧嘴。

本发明的另一种技术方案是提供一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧工艺，包括如下步骤：

s1：将废钢压块根据设定的布料方式码垛在预热炉台车上，根据设定的出料节奏台车从预热炉装料端进料一车同时从出料端出料一车，实现循环装出料；

s2：通过点火烧嘴点燃预热段的空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴，对刚入炉的冷态废钢压块进行加热，为保证稳定燃烧，将火焰控制在废钢压块的上方，有利于废钢压块表面挥发份的充分燃烧，将预热段炉温控制在850-950℃；

s3：加热保温段b的空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴，空气蓄热式烧嘴及煤气蓄热式烧嘴喷出的火焰经过空煤气倾斜燃烧通道呈倾斜状高速穿过废钢压块间隙，加热保温段b的炉温控制在800-950℃，使废钢压块表面温度快速升高到800-850℃；

s4：待经上述s3升温后，废钢压块表面及一定深度的温度基本达到800℃以上，废钢压块的中心温度也在250-400℃之间时，控制煤气蓄热式烧嘴减小煤气输送，将温度下调至800-900℃，并控制空气蓄热式烧嘴减小空气输送，降低炉内空气过剩系数，使炉内形成极弱氧化性或还原性气氛，降低废钢压块氧化烧损。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺，高温抽气式残氧分析仪，实时监测炉内烟气残氧量，保证烟气中一定的残氧比例，确保高温有机物挥发燃烧完全，炉温检测热电偶与空、煤气供热调节阀有效配合，确保预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段在设定范围内稳定或轻微波动；加热保温段b炉温设定在850℃以上、蓄热式燃烧的特点以及空煤气蓄热式烧嘴采用非对称错位布置，可阻断剧毒物质二噁英的合成；采用煤气两位三通换向阀和空气两位三通换向阀，换向时仅两组烧嘴换向燃烧，对炉压的影响较小，安装炉压检测微差压变送器和排烟调节阀，根据炉压反馈信号，实时自动调节炉压，以保证燃烧的稳定性；整体燃烧稳定性佳，有机物可完全燃烧，可防止燃烧产生二噁英等剧毒物。

附图说明

图1为本发明的预热炉本体整体结构示意图；

图2为本发明的预热段a断面示意图；

图3为本发明的加热保温段b断面示意图；

图4为本发明的燃烧控制系统图。

图中：1、预热炉本体；2、预热炉台车；3、废钢压块；4、煤气蓄热式烧嘴；5、空气蓄热式烧嘴；6、点火烧嘴；7、第一空煤气蓄热式烧嘴喷口；8、空煤气水平燃烧通道；9、第二空煤气蓄热式烧嘴喷口；10、空煤气倾斜燃烧通道；11、空气侧引风机；12、煤气侧引风机；13、空、煤气供热调节阀；14、助燃鼓风机；15、煤气总管；16、煤气两位三通换向阀；17、空气两位三通换向阀；18、排烟调节阀；19、高温抽气式残氧分析仪；20、炉压检测微差压变送器；21、炉温检测热电偶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备，包括预热炉本体1和预热炉台车2，预热炉台车2运行于预热炉本体1的内设定的轨道上，预热炉本体1与预热炉台车2间装配有预热炉配套燃烧系统，预热炉台车2上码垛有废钢压块3，预热炉台车2采用条状矩形结构，废钢压块3根据设定的布料方式码垛在预热炉台车2上，便于卸下废钢压块3，预热炉本体1的炉顶采用全纤维结构砌筑而成，预热炉本体1的侧墙采用高铝砖砌筑+保温材料结构，预热炉本体1的炉顶与码垛废钢压块3之间的高度在1.4m-1.8m之间，形成的空间即为燃烧空间；预热炉本体1分为两段，分别为预热段a、加热保温段b，预热段a和加热保温段b的预热炉本体1两侧墙上部安装有煤气蓄热式烧嘴4、空气蓄热式烧嘴5和点火烧嘴6；预热段a的预热炉本体1内安装第一空煤气蓄热式烧嘴喷口7和空煤气水平燃烧通道8，空煤气水平燃烧通道8使得空煤气燃烧呈水平状火焰，加热保温段b的预热炉本体1内安装有第二空煤气蓄热式烧嘴喷口9和空煤气倾斜燃烧通道10，空煤气倾斜燃烧通道10使得空煤气燃烧时呈倾斜状火焰，煤气蓄热式烧嘴4、空气蓄热式烧嘴5、第一空煤气蓄热式烧嘴喷口7和第二空煤气蓄热式烧嘴喷口9采用低水泥浇筑料的复合结构砌筑在预热炉本体1侧墙的设定位置，且空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4采用上、下组合式结构，空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4均采用非对称交错布置在预热炉本体1的两侧墙上；预热段a的第一空煤气蓄热式烧嘴喷口7的气流交角水平，火焰呈水平状态，空煤气蓄热式烧上下组合形式为上烧嘴为煤气蓄热烧嘴，下烧嘴为空气蓄热烧嘴；加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段的第二空煤气蓄热式烧嘴喷口9的气流交角倾斜向下，喷口对应废钢压块3的间隙，上烧嘴为空气蓄热烧嘴，下烧嘴为煤气蓄热烧嘴；预热炉配套燃烧系统由空气侧引风机11、煤气侧引风机12、空、煤气供热调节阀13、助燃鼓风机14、煤气总管15、煤气两位三通换向阀16和空气两位三通换向阀17作为主体构成；助燃鼓风机14出口端三根空气管道对应连接空、煤气供热调节阀13上的三个空气调节阀门m后与各个空气两位三通换向阀17连接，煤气总管15出口端三根煤气管道对应连接空、煤气供热调节阀13上的三个煤气调节阀门m后与各个煤气两位三通换向阀16连接，空气侧引风机11进口端通过空烟管道与各个空气两位三通换向阀17连接，煤气侧引风机12进口端通过煤烟管道与各个煤气两位三通换向阀16连接；空气侧引风机11与各个空气两位三通换向阀17连接的空烟管道上以及煤气侧引风机12与各个煤气两位三通换向阀16连接的煤烟管道上均安装有排烟调节阀18；预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体1的炉顶均设置1-2套高温抽气式残氧分析仪19，并配置一套炉压检测微差压变送器20，预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体1的炉顶及炉两侧各设置6-9支炉温检测热电偶21，高温抽气式残氧分析仪19、炉压检测微差压变送器20和炉顶炉温检测热电偶21均位于预热炉本体1的中心线上；安装高温抽气式残氧分析仪19，实时监测炉内烟气残氧量，保证烟气中一定的残氧比例，确保高温有机物挥发燃烧完全，通过炉温检测热电偶21与空、煤气供热调节阀13有效配合，可确保预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段在设定范围内稳定或轻微波动。

一种配套废钢压块预热的环保节能型燃烧工艺，包括如下步骤：

第一步：预热炉采用连续生产方式，台车的运行机制类似隧道窑的窑车运行控制机制。炉外将废钢压块3根据设定的布料方式码垛在预热炉台车2上准备入炉，预热炉台车2采用条状矩形结构，便于卸料将废钢压块3根据设定的布料方式码垛在预热炉台车2上，根据设定的出料节奏台车从预热炉装料端进料一车同时从出料端出料一车，实现循环装出料；

第二步：台车经过压下的炉门口进入炉内，预热段的空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4对台车上的废钢压块3进行加热，由于刚进炉的废钢压块3为常温，为保证蓄热式烧嘴稳定燃烧，将火焰控制在废钢压块3的上方，火焰直接冲刷废钢压块3较少，同时将预热段上部炉温控制在850-950℃，通过上述燃烧，可将废钢压块3表面含有的油漆及油脂等有机物气化挥发，并通过富氧燃烧(调节空、煤气供热调节阀13提高空气比例)，将挥发的有机物快速燃烧殆尽。通过点火烧嘴6点燃预热段的空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4，对刚入炉的冷态废钢压块3进行加热，为保证稳定燃烧，将火焰控制在废钢压块3的上方，有利于废钢压块3表面挥发份的充分燃烧，将预热段炉温控制在850-950℃；

第三步：根据生产节奏要求，载有预热完成的废钢压块3的台车依次进入加热保温段b，该段的空气蓄热式烧嘴5及煤气蓄热式烧嘴4喷出的火焰呈倾斜状高速穿过废钢压块3间隙，加热保温段b的炉温控制在800-950℃，使得废钢压块3在较高温差下(废钢压块3与炉内温度的温差)快速吸热、升温，使废钢压块3表面温度快速升高到800-850℃，使废钢压块3内外快速形成较大的温差，提高换热效率；由于有部分废钢压块3表面仍存在有机物挥发，因此燃烧仍采用富氧燃烧，将挥发的有机物快速燃烧殆尽加热保温段b的空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4，空气蓄热式烧嘴5及煤气蓄热式烧嘴4喷出的火焰经过空煤气倾斜燃烧通道10呈倾斜状高速穿过废钢压块3间隙，加热保温段b的炉温控制在800-950℃，使废钢压块3表面温度快速升高到800-850℃；

第四步：待经第三步升温后，废钢压块3表面及一定深度的温度基本达到800℃以上，废钢压块3的中心温度也在250-400℃之间时，废钢压块3所含有机物基本燃烧挥发殆尽，同时废钢压块3吸热能力快速下降；由于800℃是钢坯快速氧化烧损的起始点，由于废钢压块3比表面积大，为减少废钢压块3氧化烧损，因此控制煤气蓄热式烧嘴4减小煤气输送，大幅减少烧嘴供热能力，将炉温下调至800-900℃，并控制空气蓄热式烧嘴5减小空气输送，降低炉内空气过剩系数，使炉内形成极弱氧化性或还原性气氛，降低废钢压块3氧化烧损；减小烧嘴供热能力，将炉内温度维持在800-900℃，使废钢压块3在表面温度不变的情况下，尽量提高废钢压块3的中心温度待经上述第三步升温后，废钢压块3表面及一定深度的温度基本达到800℃以上，废钢压块3的中心温度也在250-400℃之间时，控制煤气蓄热式烧嘴4减小煤气输送，将温度下调至800-900℃，并控制空气蓄热式烧嘴5减小空气输送，降低炉内空气过剩系数，使炉内形成极弱氧化性或还原性气氛，降低废钢压块3氧化烧损。

该配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺，通过在预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体1的炉顶均设置1-2套高温抽气式残氧分析仪19，实时监测炉内烟气残氧量，保证烟气中一定的残氧比例，确保高温有机物挥发燃烧完全；在预热段a，空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4呈水平状喷入炉内，且空气蓄热式烧嘴5在下，煤气蓄热式烧嘴4在上，使得有机物挥发份高效全面接触高温助燃空气，第一空煤气蓄热式烧嘴喷口7出口流速低，在炉内形成弥散燃烧，确保烟气在炉内停留2s以上，在加热保温段b空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4呈倾斜喷入废钢压块3间隙内，此时空气蓄热式烧嘴5在上，煤气蓄热式烧嘴4在下尽量减少高温助燃空气与废钢压块3的直接接触；由于废钢压块3的密度、组成、透气情况存在不确定性，因此每段的吸热能力也是不断变化的，通过在预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段所在预热炉本体1的炉顶及炉两侧各设置6-9支炉温检测热电偶21，通过炉温检测热电偶21与空、煤气供热调节阀13有效配合，确保预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段在设定范围内稳定或轻微波动；加热保温段b炉温设定在850℃以上及空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4采用非对称错位布置有三方面的意义：(1)延长了烟气在炉内的停留时间，使有机物充分燃烧，减少合成剧毒物质二噁英可能；(2)使烟气在炉内实现纵向流动，提高废钢压块3的换热效果；(3)蓄热式烧嘴喷出的高速燃烧产物会扬起少量的氧化铁及各种粉尘颗粒物不会轻易被吸入对侧处于排烟状态的烧嘴蓄热体内。采用蓄热燃烧方式的意义：(1)根据二噁英生成条件，采用蓄热式燃烧方式可有效防止排烟时二噁英的生成，因为排烟时850℃左右的高温烟气快速通过蓄热体1s时间内降温至120-150℃，类似于电炉炼钢烟气850℃急冷，阻断二噁英二次合成的可能；(2)采用蓄热式燃烧方式使入炉的废钢压块3上部处于850℃左右的高温环境，使气化的有机物在富氧的环境下快速分解燃烧。采用煤气两位三通换向阀16和空气两位三通换向阀17，换向时仅两组烧嘴换向燃烧，对炉压的影响较小；在预热炉本体1的炉顶配置一套炉压检测微差压变送器20，并安装排烟调节阀18，根据炉压反馈信号，实时自动调节炉压。

综上所述，本发明提出的配套废钢压块预热的环保节能型燃烧设备及工艺，高温抽气式残氧分析仪19，实时监测炉内烟气残氧量，保证烟气中一定的残氧比例，确保高温有机物挥发燃烧完全，炉温检测热电偶21与空、煤气供热调节阀13有效配合，确保预热段a、加热保温段b的加热段及加热保温段b的保温段在设定范围内稳定或轻微波动；加热保温段b炉温设定在850℃以上及空气蓄热式烧嘴5和煤气蓄热式烧嘴4采用非对称错位布置，可防止合成剧毒物质二噁英；采用煤气两位三通换向阀16和空气两位三通换向阀17，换向时仅两组烧嘴换向燃烧，对炉压的影响较小，安装炉压检测微差压变送器20和排烟调节阀18，根据炉压反馈信号，实时自动调节炉压，以保证燃烧的稳定性；整体燃烧稳定性佳，有机物可完全燃烧，可防止燃烧产生剧毒物。

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。