[實用新型]高溫低氧外燃式熱風爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020102469.3
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN201634701U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: C21B9/02
• 分類號: C21B9/02
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于熱風爐技術(shù)領(lǐng)域，提供高溫低氧外燃式熱風爐，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(shù)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(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，保護環(huán)境。

現(xiàn)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(nèi)，利用煤氣燃燒產(chǎn)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(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，一座高爐一般配置3～4座熱風爐。

熱風爐按結(jié)構(gòu)型式分為外燃式、外燃式、頂燃式三種。

外燃式熱風爐發(fā)展時間較長，燃燒室和蓄熱室同置于一個圓柱形爐殼內(nèi)，并各處一側(cè)。通過不斷改進，目前的改進型外燃式熱風爐已在一定程度上克服了傳統(tǒng)外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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，一般用于3200m³以下的高爐。

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

頂燃式熱風爐的特點是利用熱風爐的拱頂空間作為燃燒室，取消了側(cè)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(jié)構(gòu)對稱，溫度區(qū)間分布合理，占地小，投資少等優(yōu)點。但傳統(tǒng)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(yīng)力會對拱頂和爐襯造成損壞。

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

現(xiàn)有三種結(jié)構(gòu)型式的熱風爐均為常規(guī)熱風爐，無論采用何種結(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)境等一系列問題。因此現(xiàn)有的常規(guī)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(shè)計開發(fā)出一種改變常規(guī)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(shù)缺陷的必然。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種采用高溫低氧燃燒的外燃式熱風爐；克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，改變了傳統(tǒng)熱風爐的燃燒過程，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溫、大幅度降低NO_X形成和排放。

本實用新型包括冷風入口、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、熱風出口、煙氣出口；高溫低氧燃燒器置于熱風爐燃燒室的底部，燃燒室和蓄熱室分別處在兩個獨立的圓柱形殼體內(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)熱爐或高溫換熱系統(tǒng)等預(yù)熱裝置，預(yù)熱方式不屬于實用新型內(nèi)容)，通過高溫低氧燃燒器中的分級燃燒和高溫氣流對燃燒產(chǎn)物卷吸，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，實現(xiàn)與傳統(tǒng)燃燒過程完全不同的高溫低氧燃燒。

本實用新型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。

本實用新型所述的燃燒室的形狀為圓形、蘋果形、橢圓形或眼睛形空間；拱頂?shù)男螤顬閳A形、橢圓形、拋物線形或懸鏈線形空間。