[發明專利]高爐熱風爐煙氣自循環燃燒方法及系統

有效

• 申請號: 201310067318.7
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103088178A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 劉儉;王衛東;方音
• 申請（專利權）人: 江蘇沙鋼集團有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00;C21B9/10
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 孫東風;王鋒

技術領域

本發明特別涉及一種高爐熱風爐煙氣自循環燃燒工藝及系統，適用于任何形式的熱風爐（內燃、外燃或者頂燃，3座或4座配置），屬于冶金工業技術領域。

背景技術

高爐煉鐵工藝中，節能降耗的一個最有效的途徑就是提高高爐的入爐風溫。風溫的改善可以提高冶煉強度、降低入爐焦比，使噸鐵能耗降低，還可提高產鐵量。理論上認為風溫升高100℃，可降低焦比8~15kg/t-Fe，多噴吹煤粉20~30kg/t-Fe，提高產量3~5%。

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。高溫煙氣經格子磚吸熱后溫度降至300-400℃后經煙氣總管排放。送風期則釋放格子磚儲備的熱能將冷風迅速加熱，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。

隨著煉鐵技術的發展，使用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。進一步的，伴隨著氧煤強化煉鐵新工藝的推廣應用，高爐對高風溫的需求更加迫切，因此，熱風爐在高爐生產中得地位越來越重要。與此同時，伴隨高爐裝備現代化水平和綜合冶煉技術水平的不斷提高，高爐的綜合燃料比得以顯著降低，使高爐煤氣的發熱值已經降至3000kJ/m³的低水平，不采用輔助方法，已無法達到較高的高爐風溫。

比較簡單的解決辦法是在高爐煤氣中配加高熱值煤氣的方法來實現。比如寶鋼的外燃式熱風爐，通過在高爐煤氣中配加5～10%的焦爐煤氣，使理論燃燒溫度達到1420℃以上，從而實現年均熱風溫度1250～1270℃。

國內以首鋼為代表的超高溫熱風爐技術，主要是通過將助燃空氣、高爐煤氣分別預熱到600℃和180℃，來使理論燃燒溫度高于1450℃，保證高爐穩定地獲得1250℃及以上的風溫。首鋼曹妃甸5500m³高爐和遷鋼4000m³高爐的熱風爐，分別是在4座頂燃式熱風爐和4座內燃式熱風爐的基礎上，各配加2座小熱風爐來預熱助燃空氣至600℃，并采用傳統的煙氣余熱利用技術來預熱高爐煤氣至180℃。這種方法不僅增加了小熱風爐系統的額外投資，也增加了占地面積，而且使熱風爐系統的工藝復雜化，并顯著增加了系統散熱損失。

與本發明意圖相近的傳統技術是利用熱風爐自身預熱的方式，主要原理是熱風爐送風后，利用爐內的余熱將熱風爐的助燃空氣預熱到500℃以上。該技術必須配置4座熱風爐，操作制度是“兩燒一送一預熱”，即一座熱風爐送風后，改為預熱爐加熱助燃空氣，送至另一座熱風爐燃燒。由于這種方法增加了熱風爐管道的復雜程度和設備檢修的難度，同時對熱風爐燃燒操作產生較大影響，沒有得到推廣。

又及，前述的現有熱風爐均為常規熱風爐，其燃燒原理和特征無本質區別。隨著熱風爐拱頂溫度的提高，NOX的生成將急劇加快，造成爐殼晶間應力腐蝕、污染環境等不利狀況，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、NOX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迫切要求。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的目的主要在于提供一種高爐熱風爐煙氣自循環燃燒方法及系統，其僅靠單一的高爐煤氣作燃料即可獲得1250~1300℃的高風溫，能同時實現高溫低氧燃燒，投資少、工藝設備操作簡單、余熱利用率高、熱風爐使用壽命長、NOX污染小。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高爐熱風爐煙氣自循環燃燒方法，包括：分別利用至少一熱風引出支管和至少一煙氣引出支管從熱風總管和煙氣總管中引出高溫空氣和煙氣，并將被引出的高溫空氣與被引出的煙氣在混風室混合形成熱風爐燃燒助燃氣體，而后將該熱風爐燃燒助燃氣體輸入熱風爐燃燒室，并與高爐煤氣混合燃燒，獲得1250~1300℃的高風溫。

優選的，所述熱風爐燃燒助燃氣體至少由經熱風爐加熱后的高溫空氣和熱風爐燒爐生成的煙氣混合而成。

進一步的，所述熱風爐燃燒助燃氣體的含氧量?為5~15wt%、溫度在600℃以上。

所述熱風引出支管和煙氣引出支管上均設有至少一切斷閥和至少一調節閥。