[發(fā)明專(zhuān)利]高溫低氧外燃式熱風(fēng)爐

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010101484.0
• 申請(qǐng)日: 2010-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101748230A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張福明;程樹(shù)森;胡祖瑞;李欣;毛慶武;錢(qián)世崇;梅叢華;倪蘋(píng);銀光宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C21B9/04
• 分類(lèi)號(hào): C21B9/04
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域，提供高溫低氧外燃式熱風(fēng)爐，適用于煉鐵工業(yè)中高 爐煉鐵和熔融還原煉鐵所用的熱風(fēng)爐。還可用于其它需要將氣態(tài)介質(zhì)加熱到1000℃以 上的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中。

背景技術(shù)

在高爐煉鐵工藝中采用熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)已有近二百年歷史，最初加熱后風(fēng)溫只有 149℃。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前最高風(fēng)溫已達(dá)1300℃。提高風(fēng)溫，可以大幅降低焦 比，節(jié)約焦炭，提高高爐產(chǎn)量，還可充分利用低熱值的高爐煤氣，提高能源利用效率， 減少煤氣放散，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

現(xiàn)代高爐普遍采用蓄熱式熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)。熱風(fēng)爐由蓄熱室和燃燒室兩部分組成。 工作周期包括燃燒期和送風(fēng)期。燃燒期內(nèi)，利用煤氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧訜嵝顭崾? 格子磚，使格子磚儲(chǔ)備熱量，然后換爐至送風(fēng)期。送風(fēng)期則利用格子磚將冷風(fēng)加熱， 再通過(guò)熱風(fēng)管道送至高爐使用。為滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，一座高爐一般配 置3～4座熱風(fēng)爐。

熱風(fēng)爐按結(jié)構(gòu)型式分為外燃式、外燃式、頂燃式三種。

外燃式熱風(fēng)爐發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，燃燒室和蓄熱室同置于一個(gè)圓柱形爐殼內(nèi)，并各處 一側(cè)。通過(guò)不斷改進(jìn)，目前的改進(jìn)型外燃式熱風(fēng)爐已在一定程度上克服了傳統(tǒng)外燃式 熱風(fēng)爐拱頂耐火磚破損、掉磚，隔墻傾斜、開(kāi)裂、短路，格子磚錯(cuò)亂、堵塞等缺點(diǎn)。 但未能從根本上解決問(wèn)題，限制因素較多，其中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，一般用于 3200m³以下的高爐。

外燃式熱風(fēng)爐由外燃式熱風(fēng)爐演變而來(lái)，工作原理與外燃式熱風(fēng)爐相同，只是燃 燒室和蓄熱室分別處在兩個(gè)獨(dú)立的圓柱形殼體內(nèi)，燃燒室和蓄熱室的頂部以一定方式 聯(lián)接起來(lái)。外燃式與外燃式相比結(jié)構(gòu)更趨合理，有利于強(qiáng)化燃燒，提高風(fēng)溫，缺點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，鋼材和耐火材料消耗多，建設(shè)投資高。

頂燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn)是利用熱風(fēng)爐的拱頂空間作為燃燒室，取消了側(cè)部或外部的 獨(dú)立燃燒室。1978年，首鋼2號(hào)高爐率先采用了頂燃式熱風(fēng)爐，這是世界上第一座大 型頂燃式熱風(fēng)爐。這種熱風(fēng)爐具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，溫度區(qū)間分布合理，占地小，投資少等 優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的頂燃式熱風(fēng)爐受燃燒空間較小影響，很容易造成局部高溫，使燃燒室 溫度變化劇烈，巨大的熱應(yīng)力會(huì)對(duì)拱頂和爐襯造成損壞。

隨著煉鐵工業(yè)的技術(shù)發(fā)展，提高風(fēng)溫已成為現(xiàn)代高爐的重要技術(shù)特征。現(xiàn)代熱風(fēng) 爐要實(shí)現(xiàn)1250℃以上的高風(fēng)溫，壽命要大于30年，同時(shí)要降低CO₂、NO_X等污染物的 排放，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽高效。

現(xiàn)有三種結(jié)構(gòu)型式的熱風(fēng)爐均為常規(guī)熱風(fēng)爐，無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)型式的燃燒器， 其燃燒原理和特性并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。隨著拱頂溫度的提高，NO_X的生成將急劇加快，造 成爐殼晶間應(yīng)力腐蝕、污染環(huán)境等一系列問(wèn)題。因此現(xiàn)有的常規(guī)熱風(fēng)爐一般將拱頂溫 度控制在1420℃以下，從而限制了風(fēng)溫的進(jìn)一步提高。因此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一種改變常規(guī) 熱風(fēng)爐燃燒過(guò)程，進(jìn)一步提高風(fēng)溫，降低CO₂、NO_X排放的高溫低氧長(zhǎng)壽高效熱風(fēng)爐 已成為克服上述技術(shù)缺陷的必然。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用高溫低氧燃燒的外燃式熱風(fēng)爐；克服了現(xiàn)有技術(shù) 的缺陷，改變了傳統(tǒng)熱風(fēng)爐的燃燒過(guò)程，采用高溫空氣低氧燃燒技術(shù)，可利用低熱值 高爐煤氣作為燃料顯著提高風(fēng)溫、大幅度降低NO_X形成和排放。

本發(fā)明包括冷風(fēng)入口、爐箅子及支柱、格子磚、蓄熱室、爐襯、爐殼、高溫低氧 燃燒器、燃燒室、拱頂、熱風(fēng)出口、煙氣出口；高溫低氧燃燒器置于熱風(fēng)爐燃燒室的 底部，燃燒室和蓄熱室分別處在兩個(gè)獨(dú)立的圓柱形殼體內(nèi)，燃燒室和蓄熱室由拱頂空 間的圓柱形通道連接，燃燒室的底部布置了分級(jí)燃燒高溫低氧燃燒器，將預(yù)熱到800 ℃以上的助燃空氣(具體預(yù)熱方式可采用預(yù)熱爐或高溫?fù)Q熱系統(tǒng)等預(yù)熱裝置，預(yù)熱方 式不屬于本發(fā)明內(nèi)容)，通過(guò)高溫低氧燃燒器中的分級(jí)燃燒和高溫氣流對(duì)燃燒產(chǎn)物卷 吸，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)燃燒過(guò)程完全不同的高溫低氧燃燒。

本發(fā)明所述的高溫低氧燃燒器由空煤氣預(yù)燃室、兩組煤氣入口、環(huán)道、噴口和兩 組空氣入口、環(huán)道、噴口組成，從上至下依次為：煤氣、空氣、空氣、煤氣，每組入 口、環(huán)道和噴口包含1～20層，空煤氣預(yù)燃室為圓柱形空間，由耐火材料砌筑而成。