[發明專利]高溫低氧內燃式熱風爐

有效

• 申請號: 201010101532.6
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101792838A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 張福明;程樹森;胡祖瑞;李欣;毛慶武;錢世崇;梅叢華;倪蘋;銀光宇
• 申請（專利權）人: 北京首鋼國際工程技術有限公司
• 主分類號: C21B9/04
• 分類號: C21B9/04
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于熱風爐技術領域，特別是提供了一種高溫低氧內燃式熱風爐，適用于煉鐵工業中高爐煉鐵和熔融還原煉鐵所用的熱風爐。還可用于其它需要將氣態介質加熱到1000℃以上的工業技術領域中。

背景技術

在高爐煉鐵工藝中采用熱風爐加熱鼓風已有近二百年歷史，最初加熱后風溫只有149℃。隨著技術的不斷進步，目前最高風溫已達1300℃。提高風溫，可以大幅降低焦比，節約焦炭，提高高爐產量，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，節約能源，保護環境。

現代高爐普遍采用蓄熱式熱風爐加熱鼓風。熱風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期。燃燒期內，利用煤氣燃燒產生的高溫煙氣加熱蓄熱室格子磚，使格子磚儲備熱量，然后換爐至送風期。送風期則利用格子磚將冷風加熱，再通過熱風管道送至高爐使用。為滿足高爐生產的連續性和可靠性，一座高爐一般配置3～4座熱風爐。

熱風爐按結構型式分為內燃式、外燃式、頂燃式三種。

內燃式熱風爐發展時間較長，燃燒室和蓄熱室同置于一個圓柱形爐殼內，并各處一側。通過不斷改進，目前的改進型內燃式熱風爐已在一定程度上克服了傳統內燃式熱風爐拱頂耐火磚破損、掉磚，隔墻傾斜、開裂、短路，格子磚錯亂、堵塞等缺點。但未能從根本上解決問題，限制因素較多，其中結構的穩定性至關重要，一般用于3200m³以下的高爐。

外燃式熱風爐由內燃式熱風爐演變而來，工作原理與內燃式熱風爐相同，只是燃燒室和蓄熱室分別處在兩個獨立的圓柱形殼體內，燃燒室和蓄熱室的頂部以一定方式聯接起來。外燃式與內燃式相比結構更趨合理，有利于強化燃燒，提高風溫，缺點是結構復雜，占地面積大，鋼材和耐火材料消耗多，建設投資高。

頂燃式熱風爐的特點是利用熱風爐的拱頂空間作為燃燒室，取消了側部或外部的獨立燃燒室。1978年，首鋼2號高爐率先采用了頂燃式熱風爐，這是世界上第一座大型頂燃式熱風爐。這種熱風爐具有結構對稱，溫度區間分布合理，占地小，投資少等優點。但傳統的頂燃式熱風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，巨大的熱應力會對拱頂和爐襯造成損壞。

隨著煉鐵工業的技術發展，提高風溫已成為現代高爐的重要技術特征。現代熱風爐要實現1250℃以上的高風溫，壽命要大于30年，同時要降低CO₂、NOx等污染物的排放，節約能源，實現長壽高效。

現有三種結構型式的熱風爐均為常規熱風爐，無論采用何種結構型式的燃燒器，其燃燒原理和特性并無本質區別。隨著拱頂溫度的提高，NO_X的生成將急劇加快，造成爐殼晶間應力腐蝕、污染環境等一系列問題。因此現有的常規熱風爐一般將拱頂溫度控制在1420℃以下，從而限制了風溫的進一步提高。因此設計開發出一種改變常規熱風爐燃燒過程，進一步提高風溫，降低CO₂、NO_X排放的高溫低氧長壽高效熱風爐已成為克服上述技術缺陷的必然。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫低氧內燃式熱風爐，改變了傳統熱風爐的燃燒過程，采用高溫空氣低氧燃燒技術，可利用低熱值高爐煤氣作為燃料顯著提高風溫、大幅度降低NO_X形成和排放。

本發明包括冷風入口、爐箅子及支柱、格子磚、蓄熱室、爐襯、爐殼、燃燒室、拱頂、熱風出口、煙氣出口，高溫低氧燃燒器；在熱風爐底部設置高溫低氧燃燒器，該高溫低氧燃燒器由空煤氣預燃室、兩組煤氣入口、環道、噴口和兩組空氣入口、環道、噴口組成，每組入口、環道和噴口包含1～20層，空煤氣預燃室為圓柱形空間，由耐火材料砌筑而成；高溫低氧燃燒器，將預熱至800℃以上的助燃空氣通過高溫低氧燃燒器中的分級燃燒和高溫氣流對燃燒產物卷吸，稀釋反應區的含氧體積濃度，實現與傳統燃燒過程完全不同的高溫低氧燃燒。

本發明所述的拱頂形狀為圓形、橢圓形、拋物線形或懸鏈線形空間，燃燒室形狀為圓形、蘋果形、橢圓形或眼睛形空間。