一種蓄熱式加熱爐及其煙氣循環(huán)燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于蓄熱式加熱爐設(shè)備及蓄熱式燃燒技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蓄熱式乳鋼加熱爐及適用于這種加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄熱式燃燒方式作為一種高效節(jié)能的高溫空氣燃燒技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窖中，國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)新建加熱爐大多采用這種燃燒方式。目前，國(guó)內(nèi)蓄熱式加熱爐主要以燃用低熱值的高爐煤氣為主，采用空氣煤氣雙預(yù)熱形式，燃燒過(guò)程中的換向方式以投資較低，設(shè)備管路較簡(jiǎn)單的同側(cè)集中換向?yàn)橹?，其熱效率較常規(guī)加熱爐高出約20%?30%。然而，由于這一燃燒技術(shù)還未完全成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如:
[0003](I)由于燃料高爐煤氣的熱值很低，通常為了達(dá)到預(yù)定的溫度，會(huì)向爐膛內(nèi)噴入大量的燃料和助燃空氣。流量過(guò)大的燃料和助燃空氣，一方面，易發(fā)生不完全燃燒的狀況；另一方面，爐內(nèi)氧化性氣氛增強(qiáng)，使氧化燒損量增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0004](2)采用同側(cè)集中換向的燃燒方式，鋼坯的溫度均勻性不夠好，且燃料損耗大，爐壓不夠穩(wěn)定，易產(chǎn)生爐門(mén)處漏火的情況，影響設(shè)備使用壽命。
[0005](3)蓄熱式加熱爐通常為分段控制溫度，各加熱段之間由于速度差較大，相互干涉程度較大，造成爐寬方向上溫度分布不均勻，影響出爐鋼坯的溫度均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)目前蓄熱式加熱爐存在的氧化燒損量大、不完全燃燒程度大、出爐板坯溫度不均勻以及爐壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種蓄熱式加熱爐及其煙氣循環(huán)燃燒方法，以降低氧化燒損量并進(jìn)一步提高蓄熱式加熱爐的熱效率。
[0007]解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0008]一種蓄熱式加熱爐，包括預(yù)熱段、第一加熱段、第二加熱段以及均熱段；所有加熱段為集中同側(cè)換向，加熱爐兩側(cè)壁對(duì)稱成對(duì)設(shè)置空氣燒嘴和煤氣燒嘴；在各加熱段之間布置煙氣輔助燒嘴；空氣燒嘴、煤氣燒嘴和煙氣輔助燒嘴均設(shè)置蓄熱室，煙氣輔助燒嘴蓄熱室出口與煙氣管道相連接。
[0009]優(yōu)選的，所述的蓄熱式加熱爐中，煙氣輔助燒嘴成對(duì)設(shè)置在加熱爐兩側(cè)壁，與爐寬方向呈一定角度且反向布置，分別偏向其鄰近的加熱段。
[0010]適用于此蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱后分別由空氣燒嘴和煤氣燒嘴進(jìn)入爐膛混合并燃燒，燃燒產(chǎn)生的一次煙氣氣流引風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)對(duì)側(cè)的空氣燒嘴和煤氣燒嘴進(jìn)入蓄熱室內(nèi)放熱，降溫后集中到排煙管道中；排煙管道中的部分煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)煙氣輔助燒嘴送入爐膛進(jìn)行二次燃燒；半個(gè)換向周期結(jié)束后，爐膛兩側(cè)的氣流換向，空氣和煤氣混合氣流和二次煙氣的流動(dòng)和燃燒方式與前半個(gè)周期內(nèi)一致。
[0011]優(yōu)選的，所述的蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，相同半個(gè)換向周期中通煙氣的煙氣輔助燒嘴位于通助燃空氣和高爐煤氣的燒嘴的對(duì)側(cè)。
[0012]優(yōu)選的，所述的蓄熱式加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，煙氣輔助燒嘴同煤氣和助燃空氣燒嘴分開(kāi)控制，經(jīng)由煙氣輔助燒嘴進(jìn)入爐膛的二次煙氣氣流方向與助燃空氣和煤氣的混合氣流流向相反。
[0013]優(yōu)選的，所述的蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法中，助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱至1000°C后進(jìn)入爐膛混合，燃燒產(chǎn)生的一次煙氣在燒嘴的蓄熱室內(nèi)放熱至溫度降到200°C以下后，集中到排煙管道中。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]I)本發(fā)明將部分煙氣送回爐膛，降低了爐內(nèi)氣氛的氧化性，可有效減少加熱爐內(nèi)鋼還的氧化燒損量，提尚出爐鋼還的廣量和質(zhì)量；
[0016]2)煙氣管道中的部分煙氣被抽送到加熱爐內(nèi)進(jìn)行二次燃燒，降低了排煙中CO的濃度，并有效減少了加熱爐的不完全燃燒熱損失；
[0017]3)采用循環(huán)煙氣與空氣和煤氣反向流動(dòng)，處于各加熱段邊緣的氣流同其鄰近的煙氣流之間形成分布在兩側(cè)墻之間的充分發(fā)展的漩渦，達(dá)到充分卷混煤氣和助燃空氣的效果，使燃燒更穩(wěn)定，有利于提高出爐鋼坯溫度的均勻性。
[0018]4)各加熱段之間的煙氣輔助燒嘴是成對(duì)且對(duì)稱反向布置的，因而加熱段之間形成的是兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的漩渦，有效減少了段與段之間由于速度差引起的氣流之間的相互干擾，抑制了燃料負(fù)荷量大的高溫加熱段氣流向均熱段流動(dòng)的趨勢(shì)，從而可以有效改善爐門(mén)處漏火的情況；
[0019]5)與全部分散換向的燃燒方式相比，本發(fā)明的設(shè)備管路和控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，設(shè)備投資較低。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。
[0021]圖1:本發(fā)明中蓄熱式加熱爐的示意圖。
[0022]其中:1-加熱爐爐墻及爐門(mén)、2-A側(cè)煤氣燒嘴、3-A側(cè)助燃空氣燒嘴、4_A側(cè)煤氣燒嘴蓄熱室、5-A側(cè)助燃空氣燒嘴蓄熱室、6-A側(cè)煙氣輔助燒嘴、7-A側(cè)煙氣輔助燒嘴蓄熱室、8-B側(cè)煤氣燒嘴、9-B側(cè)助燃空氣燒嘴、1-B側(cè)煤氣燒嘴蓄熱室、Il-B側(cè)助燃空氣燒嘴蓄熱室、12-B側(cè)煙氣輔助燒嘴、13-B側(cè)煙氣輔助燒嘴蓄熱室、14-輔助煙道、15-煤氣和助燃空氣混合氣流、16- 二次煙氣氣流。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見(jiàn)圖1，蓄熱式加熱爐由右向左依次分為四個(gè)加熱段:預(yù)熱段、第一加熱段、第二加熱段以及均熱段；所有加熱段為集中同側(cè)換向；加熱爐兩側(cè)壁對(duì)稱成對(duì)設(shè)置助燃空氣燒嘴3、9和煤氣燒嘴2、8 ;在常規(guī)蓄熱式加熱爐的各加熱段之間，加熱爐兩側(cè)壁分別增加蓄熱式煙氣輔助燒嘴6、12。爐膛兩側(cè)煙氣輔助燒嘴6、12成對(duì)布置在各加熱段間，且兩燒嘴與爐寬方向呈一定角度反向布置，分別偏向其鄰近的加熱段。煤氣燒嘴、助燃空氣燒嘴和煙氣輔助燒嘴均設(shè)置煤氣燒嘴蓄熱室4、10，助燃空氣燒嘴蓄熱室5、11和煙氣輔助燒嘴蓄熱室7、13。煙氣輔助燒嘴蓄熱室出口與煙氣管道相連接。爐墻兩側(cè)煙氣輔助燒嘴同煤氣和助燃空氣燒嘴分開(kāi)控制。在蓄熱式加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，某一換向周期的半個(gè)周期內(nèi)，高爐煤氣經(jīng)煤氣燒嘴蓄熱室4預(yù)熱到1000°C左右，由煤氣燒嘴2噴入爐膛中；助燃空氣經(jīng)助燃空氣燒嘴蓄熱室5預(yù)熱到1000°C左右，由助燃空氣燒嘴3噴入爐膛中，煤氣和空氣兩股氣流邊混合邊燃燒，煤氣和助燃空氣的混合氣流15由爐膛A側(cè)向B側(cè)流動(dòng)。在這半個(gè)換向周期內(nèi)，燃燒產(chǎn)生的一次煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)B側(cè)的助燃空氣燒嘴8和煤氣燒嘴9抽出，在B側(cè)助燃空氣燒嘴和煤氣燒嘴的蓄熱室10和11內(nèi)放出熱量，溫度降到200°C以下后集中到排煙管道中；與此同時(shí)，排煙管道中的部分煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)過(guò)爐膛B側(cè)的煙氣輔助燒嘴12送入爐膛進(jìn)行二次燃燒，二次煙氣氣流16是由爐膛B側(cè)向A側(cè)流動(dòng)的，二次煙氣氣流方向與助燃空氣和煤氣的混合氣流流向相反。反向流動(dòng)的煤氣和助燃空氣混合氣流15與二次煙氣氣流16會(huì)在各加熱段的段與段之間形成分布在兩側(cè)爐墻之間的漩渦，有效減少了各加熱段之間由于速度差造成的相互干涉。半個(gè)換向周期結(jié)束后，A和B兩側(cè)的氣流換向，助燃空氣和高爐煤氣分別由B側(cè)的助燃空氣燒嘴9和煤氣燒嘴8進(jìn)入爐膛，二次煙氣則由A側(cè)的煙氣輔助燒嘴6進(jìn)入爐膛，其流動(dòng)和燃燒方式與前半個(gè)周期內(nèi)完全一致。
[0024]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但并不能因此理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明構(gòu)思的啟示下對(duì)本發(fā)明所做的任何變動(dòng)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蓄熱式加熱爐，其特征在于，包括預(yù)熱段、第一加熱段、第二加熱段以及均熱段；所有加熱段為集中同側(cè)換向，加熱爐兩側(cè)壁對(duì)稱成對(duì)設(shè)置空氣燒嘴和煤氣燒嘴；在各加熱段之間布置煙氣輔助燒嘴；空氣燒嘴、煤氣燒嘴和煙氣輔助燒嘴均設(shè)置蓄熱室，煙氣輔助燒嘴蓄熱室出口與煙氣管道相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式加熱爐，其特征在于，所述的煙氣輔助燒嘴成對(duì)設(shè)置在加熱爐兩側(cè)壁，與爐寬方向呈一定角度且反向布置，分別偏向其鄰近的加熱段。3.—種蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，其特征在于，包括助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱后分別由空氣燒嘴和煤氣燒嘴進(jìn)入爐膛混合并燃燒，燃燒產(chǎn)生的一次煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)對(duì)側(cè)的空氣燒嘴和煤氣燒嘴進(jìn)入蓄熱室內(nèi)放熱，降溫后集中到排煙管道中；排煙管道中的部分煙氣在引風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)煙氣輔助燒嘴送入爐膛進(jìn)行二次燃燒；半個(gè)換向周期結(jié)束后，爐膛兩側(cè)的氣流換向，煤氣和空氣混合氣流和煙氣的流動(dòng)和燃燒方式與前半個(gè)周期內(nèi)一致。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，其特征在于，相同半個(gè)換向周期中通煙氣的煙氣輔助燒嘴位于通助燃空氣和高爐煤氣的燒嘴的對(duì)側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，其特征在于，加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，煙氣輔助燒嘴同煤氣和助燃空氣燒嘴分開(kāi)控制，經(jīng)由煙氣輔助燒嘴進(jìn)入爐膛的二次煙氣氣流方向與助燃空氣和煤氣的混合氣流流向相反。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式加熱爐的煙氣循環(huán)燃燒方法，其特征在于，所述的助燃空氣和高爐煤氣預(yù)熱至1000°c后進(jìn)入爐膛混合并燃燒，燃燒產(chǎn)生的一次煙氣在對(duì)側(cè)燒嘴的蓄熱室內(nèi)放熱至溫度降到200°C以下后，集中到排煙管道中。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄熱式加熱爐及其煙氣循環(huán)燃燒方法，所述蓄熱式加熱爐在常規(guī)蓄熱式加熱爐的基礎(chǔ)上，在各加熱段之間，各安裝兩個(gè)蓄熱式煙氣輔助燒嘴。所述煙氣輔助燒嘴入口方向與爐寬方向呈一定角度，偏向與之鄰近的煤氣或助燃空氣燒嘴；輔助燒嘴蓄熱室出口與煙氣管道相連接。加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，煙道中部分煙氣被抽回，經(jīng)所述煙氣輔助燒嘴送入爐膛二次燃燒，其流向與助燃空氣和煤氣的流向相反。本發(fā)明通過(guò)煙氣的循環(huán)利用，達(dá)到了提高能量利用率、降低氧化燒損率的目的。
【IPC分類】C21D9/70, F27D17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105087899
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510529074
【發(fā)明人】楊麗琴, 孫林, 丁美良
【申請(qǐng)人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日