[實用新型]高效低排放高溫低氧熱風爐

有效

• 申請號: 201520772589.7
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN205077086U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 張福明;李欣;張建;毛慶武;銀光宇;曹朝真;梅叢華;胡祖瑞;楊森;孟玉杰
• 申請（專利權）人: 北京首鋼國際工程技術有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00
• 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

本實用新型屬于冶金行業熱風爐技術領域，特別是提供了一種高效低排放高溫低氧熱風爐，適用于煉鐵工藝中高爐煉鐵和熔融還原煉鐵用到的熱風爐。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

在高爐煉鐵中用熱風爐加熱鼓風已有近二百年歷史，加熱后風溫最初只有149℃。隨著技術的不斷進步，目前風溫最高已達1350℃。風溫提高，可大幅降低焦比，節約焦炭，提高高爐產量，還可充分利用低熱值的高爐煤氣，提高熱效率，減少煤氣放散，節約能源，保護環境。

隨著熱風溫度的不斷提高，一些問題也逐漸暴露出來，較為典型的就是熱風爐高溫區的晶界應力腐蝕問題，它已經成為高溫熱風爐提高風溫和長壽的制約環節。

高溫條件下，N₂和O₂分解成單體的N和O，N和O又生成氮氧化合物(NOx)，當拱頂的最高溫度超過1400℃時，生成的氮氧化合物迅速增加，并溶于爐殼上的冷凝水形成腐蝕性酸液。腐蝕液從爐殼存在應力的地方沿著晶格深部侵入，使爐殼金屬表面產生裂紋并擴展而至破裂及損壞。同時，由于熱風爐操作會產生緩慢的脈沖拉應力和疲勞應力，使拉應力有超過屈服極限的可能，從而促進爐殼腐蝕破裂的進程。可見，高溫條件下，大量氮氧化物的生成是晶界應力腐蝕的根源。

大氣中的NOx對人體健康及環境有極大的危害。NO₂會影響呼吸系統，引發支氣管炎和肺氣腫等疾病；NO易造成血液缺氧而引發中樞神經麻痹。由NOx等污染物引發的光化學煙霧對人體有很大的刺激性和毒害作用，使人頭暈胸悶，惡心嘔吐，手足抽搐甚至昏迷死亡。NOx與空氣中的水蒸氣相遇后，會以酸雨的形式降至地面，腐蝕建筑物和工業設備，破壞文物古跡，破壞土壤成分，使農作物減產甚至死亡，這些都會造成巨大的經濟損失。因此，世界各國對NOx的排放均有嚴格限制。

燃燒過程產生的NOx包括NO、NO₂和N₂O，其中NO占90％以上。NOx的生成機理有三種，分別是熱力型、燃料型及快速型。具體的生成機理與燃料的種類有關。固體燃料燃燒時NOx的生成量取決于燃料型機理，而氣體燃料和低含氮量的液體燃料燃燒時，NOx的生成量取決于熱力型機理。熱風爐的燃料是煤氣，因此抑制熱力型NOx的生成是減少燃燒煙氣中NOx排放量的主要途徑。

高溫低氧燃燒技術是90年代在日本、美國和歐洲發展起來的一種新型燃燒技術。這種技術的特點是助燃空氣預熱溫度高，含氧量低，在此工況下與燃料進行燃燒，燃燒方式是擴散燃燒，沒有傳統燃燒過程中的局部高溫區，NOx生成受到抑制。高溫貧氧條件下燃燒產生的火焰體積成倍增加，整個燃燒空間內形成溫度相對均勻的高強輻射黑體，熱效率提高。

上世紀九十年代，我國開始將高溫低氧燃燒技術應用于軋鋼加熱爐上，后來又陸續應用于鋼包烘烤，均熱爐及其他熱處理爐。經過十幾年的發展，該技術在加熱爐等領域已發展的較為成熟，為企業帶來了巨大的經濟效益和社會效益。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種高效低排放高溫低氧熱風爐，實現了高風溫、高效、低耗、低NOx排放、長壽。該熱風爐通過提高助燃空氣預熱溫度，降低助燃空氣氧含量，可在單燒低熱值煤氣(如高爐煤氣)的情況下，有效提高理論燃燒溫度，同時控制氮氧化物的生成。這樣，既充分利用了低品質煤氣，又可為高爐穩定提供1250℃以上的風溫，同時有效控制了氮氧化物的生成，真正實現高風溫、高效、低耗、低NOx排放、長壽的目標。

隨著冶金技術的不斷發展，日趨成熟的熔融還原技術在不久的將來將全面改革常規的以高爐為基礎的鋼鐵生產流程。本發明作為一種提供熱風的熱風爐裝置，適應性強，完全可以用于熔融還原煉鐵工藝，為其提供1000℃以上的熱風。

傳統的高爐煉鐵工藝中，高爐工況條件差別巨大，包括高爐容積、冶煉強度、熱風爐形式、熱風爐工作制度、煤氣條件等。本發明環保型高溫低氧熱風爐適應性強，熱風爐形式可以是頂燃式、內燃式及外燃式等目前所有形式的熱風爐。針對不同的高爐生產要求和工作條件，靈活調節熱風溫度，同時控制氮氧化物的生成量，滿足高爐生產要求的同時，實現高效、環保、長壽的目標。

本實用新型熱風爐包括熱風爐1、切斷閥2、調節閥3、熱風爐用煤氣管道4、熱風爐用助燃空氣管道5、高溫混氣煙道6、低溫煙道7、低溫預熱系統8、來自管網的煤氣總管9，助燃空氣總管10，熱風爐用助燃風機11，換熱后煙道12，助燃空氣低溫預熱管道17。