一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，包括加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器、煙氣保護氣燒嘴、空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，所述蓄熱鼓風機連通空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的空氣管道和煤氣管道一起接入蓄熱式燒嘴；所述換熱器分別連通加熱爐和空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的煙氣管道接入煙氣保護氣燒嘴；蓄熱式燒嘴和煙氣保護氣燒嘴至少為2個，分別固定在加熱爐中。所述設備組成2套功能相同的系統(tǒng)，交替工作。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：應用“余熱梯級利用”理論，極限回收利用煙氣余熱，利用煙氣保護氣燒嘴將煙氣噴入加熱爐，改善鋼坯加熱質量，減少NOx的產生；最大限度降低氧化燒損。
【專利說明】一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)爐窯煙氣余熱資源回收利用領域，尤其涉及鋼鐵、有色冶金及耐火行業(yè)中高溫煙氣余熱資源的回收裝置。

【背景技術】
[0002]目前，大多數(shù)鋼材仍然以熱軋生產為主，加熱爐是熱軋車間的主要設備之一，也是軋鋼廠能源消耗的主要環(huán)節(jié)。降低能源消耗可降低生產成本、減少環(huán)境污染，提高企業(yè)的經濟效益和社會效益。
[0003]常規(guī)換熱式加熱爐是通過金屬換熱器，利用高溫煙氣將空氣和煤氣預熱，回收高溫煙氣的顯熱，但常規(guī)換熱式余熱回收方式存在以下問題:
[0004](I)受換熱器材質耐熱溫度的制約，一般金屬換熱器只適用于小于900°C的煙氣余熱回收，且其本身熱交換的效率高低各異，所以不能對加熱爐高溫煙氣余熱進行充分回收，爐子熱效率一般在50%以下。
[0005](2)助燃空氣溫度提高后，火焰區(qū)域越來越小，火焰中局部高溫區(qū)溫度越來越高，局部高溫是造成有害氣體劇烈產生的主要原因，大量的NOx排入大氣，對大氣環(huán)境造成嚴重污染。
[0006](3)為防止煙氣超溫而保護換熱器的摻冷風工藝既造成煙氣余熱流失又消耗動力資源。
[0007](4)受助燃空氣溫度的限制，普通加熱爐必須采用燃燒溫度較高的高熱值煤氣才能穩(wěn)定燃燒，而高熱值煤氣的價格是低熱值煤氣的幾倍。
[0008]蓄熱式燃燒技術是通過陶瓷蓄熱體，利用1100°C以上的高溫煙氣余熱將空氣和煤氣預熱至900°C以上，實現(xiàn)煙氣的余熱高效回收，同時低熱值的高爐煤氣得以在燃燒系統(tǒng)中應用，獲得了一定的經濟和社會效益。但是由于其設計與傳統(tǒng)加熱爐不同，其供熱方式和排煙方式發(fā)生了根本改變，生產過程中經常出現(xiàn)爐壓波動，吸冷風和冒火嚴重，甚至燒壞爐門及爐體鋼結構。
[0009]當前無論哪種燃燒工藝的加熱爐氧化燒損一直比較嚴重，這使得爐底氧化鐵皮上漲快，甚至堵塞燒嘴，加熱爐清渣周期縮短。清渣不僅降低了爐子作業(yè)率，影響產量，還縮短了爐子壽命，增加了工人的勞動強度。同時，鋼坯氧化還直接影響產品質量，降低成材率，也極大地影響生產廠的經濟效益。
[0010]如何解決加熱爐煙氣余熱經濟、合理、高效的回收利用，同時降低氧化鐵皮產生，對鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗有著極為重要的意義。


【發(fā)明內容】

[0011]本實用新型提供了一種極限回收利用煙氣余熱以及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，應用“余熱梯級利用”理論，極限回收利用煙氣余熱，徹底改善鋼坯加熱質量，最大限度降低氧化燒損。
[0012]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現(xiàn):
[0013]一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，包括加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器、煙氣保護氣燒嘴、空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，所述蓄熱鼓風機連通空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的空氣管道和煤氣管道一起接入蓄熱式燒嘴；所述換熱器分別連通加熱爐和空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的煙氣管道接入煙氣保護氣燒嘴；蓄熱式燒嘴和煙氣保護氣燒嘴至少為2個，分別固定在加熱爐中。
[0014]所述空氣煙氣循環(huán)管道上設有引風機，并在各支路及設備前設開關閥門。
[0015]所述換熱器另外連接換熱鼓風機。
[0016]所述加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器和煙氣保護氣燒嘴分別連通2組空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，形成2套功能相同的系統(tǒng)，交替工作。
[0017]所述煙氣保護氣燒嘴采用脈沖控制開啟和關閉動作。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0019]I)本系統(tǒng)按照余熱梯級利用的理論，以蓄熱和換熱兩種形式回收利用煙氣余熱資源，充分利用兩種形式的優(yōu)點；
[0020]2)利用煙氣保護氣燒嘴將煙氣噴入加熱爐，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯既降低了鋼坯的氧化燒損又降低了 NOx的產生；同時輔以脈沖控制理論控制燒嘴的啟閉，對節(jié)能減排和控制污染具有重要的意義。
[0021 ] 3)本實用新型同時適用于加熱制度有溫度梯度變化的熱處理工藝。
[0022]4)本實用新型實施運行過程中的高溫煙氣循環(huán)加熱，無氧化，有效節(jié)能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。
[0024]圖中1.蓄熱鼓風機 2.燒嘴前煤氣閥門a 3.燒嘴前空氣閥門a 4.蓄熱體a 5.燒嘴a 6.三通閥a 7.蓄熱空氣支管閥門a 8.空氣支管a 9.煙氣保護氣噴嘴前閥門al0.煙氣保護氣噴嘴a 11.廢煙氣支管a 12.引風機a 13.換熱空氣支管閥門a 14.煙氣支管閥門a 15.煤氣支管閥門a 16.換熱空氣閥門17.低溫煙氣支管a18.煙囪19.低溫煙氣閥門a 20.煙氣閥門21.換熱器22.低溫煙氣閥門b 23.換熱器鼓風機24.煤氣總閥25.煤氣支管閥門b 26.低溫煙氣支管b 27.煙氣支管閥門b28.換熱空氣支管閥門b 29.引風機b 30.空氣支管b 31.廢煙氣支管b 32.煙氣保護氣燒嘴b33.煙氣保護氣燒嘴前閥門b 34.三通閥b 35.蓄熱空氣支管閥門b 36.空氣支管b37.燒嘴前煤氣閥門b 38燒嘴前空氣閥門b 39.燒嘴b 40.蓄熱體b 41.加熱爐

【具體實施方式】
[0025]一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，包括加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器、煙氣保護氣燒嘴、空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，所述蓄熱鼓風機連通空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的空氣管道和煤氣管道一起接入蓄熱式燒嘴；所述換熱器分別連通加熱爐和空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的煙氣管道接入煙氣保護氣燒嘴；蓄熱式燒嘴和煙氣保護氣燒嘴至少為2個，分別固定在加熱爐中。
[0026]所述空氣煙氣循環(huán)管道上設有引風機，并在各支路及設備前設開關閥門。
[0027]所述換熱器另外連接換熱鼓風機。
[0028]所述加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器和煙氣保護氣燒嘴分別連通2組空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，形成2套功能相同的系統(tǒng)，交替工作。
[0029]所述煙氣保護氣燒嘴采用脈沖控制開啟和關閉動作。
[0030]本實用新型一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)的工作原理是:從加熱爐中引出的85%?90%的900°C以上的高溫煙氣經過蓄熱體系統(tǒng)將空氣預熱至800°C以上，預熱后的空氣作為助燃氣體鼓入燃燒系統(tǒng)參與燃燒反應；降溫至200°C以下的低溫煙氣一部分排入煙囪；另一部分低溫煙氣和10%?15%的900°C以上的高溫煙氣混合形成3500C的中溫煙氣，經過煙氣保護氣燒嘴噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；從加熱爐中引出的900°C以下的煙氣經過換熱器將空氣預熱至600°C以上，經換熱降溫后約350°C的中溫煙氣經過煙氣保護氣燒嘴噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；整個過程由2套系統(tǒng)交替完成。
[0031]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0032]以下實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
[0033]【實施例1】見圖1，是本實用新型所述一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)的具體實施例的結構示意圖。
[0034]本實施例中，加熱爐設置了 3個蓄熱式燒嘴a5，3個蓄熱式燒嘴b39，2個煙氣保護氣燒嘴alO和2個煙氣保護氣燒嘴b32，現(xiàn)分別用其中I個舉例說明。
[0035]加熱爐37上部依次設置有蓄熱體a4、燒嘴a5和煙氣保護氣噴嘴alO，下部依次設置有蓄熱體b36、燒嘴b和煙氣保護氣噴嘴b。
[0036]燒嘴a分別與燒嘴前煤氣閥門a2和燒嘴前空氣閥門a3相連，煙氣保護氣噴嘴alO依次與煙氣保護氣噴嘴前閥門a9、廢煙氣支管all、煙氣支管閥門al4和加熱爐37相連接，同時也經過換熱器19、煙氣閥門18和加熱爐37相連接，燒嘴前空氣閥門a3依次與空氣支管a8、換熱空氣支管閥門al3、換熱空氣閥門16、換熱器19和換熱器鼓風機20相連接，三通閥a6前部和蓄熱鼓風機I相連接，后部分別依次與引風機al2、煙囪和17蓄熱空氣支管閥門a7、空氣支管a8相連接，同時引風機al2依次與低溫煙氣支管al7、低溫煙氣閥門al9和煙氣支管閥門b27。
[0037]燒嘴b35分別與燒嘴前煤氣閥門b33和燒嘴前空氣閥門b34相連，煙氣保護氣噴嘴b28依次與煙氣保護氣噴嘴前閥門b29、廢煙氣支管b27、煙氣支管閥門b23和加熱爐37相連接，同時也經過換熱器19、煙氣閥門18和加熱爐37相連接，燒嘴前空氣閥門b34依次與空氣支管b26、換熱空氣支管閥門b24、換熱空氣閥門16、換熱器19和換熱器鼓風機20相連接，三通閥b30前部和蓄熱鼓風機I相連接，后部分別依次與引風機b25、煙囪17和蓄熱空氣支管閥門b31、空氣支管b32相連接，同時引風機b29依次與低溫煙氣支管b26、低溫煙氣閥門b22和煙氣支管閥門al4。
[0038]本實施例中的設備構成了 A、B2套功能相同的系統(tǒng)，交替工作。其工作原理及過程如下:
[0039]A系統(tǒng)啟動時:
[0040]I)蓄熱鼓風機I將常溫空氣鼓入管道，經過三通閥a6和蓄熱空氣支管閥門a7進入空氣支管a8中，再經過燒嘴前空氣閥門3和燒嘴a5中的溫度為900°C以上的蓄熱體a4，將空氣預熱至800°C以上；
[0041]2)常溫煤氣經過煤氣總閥24、煤氣支管閥門al5和燒嘴前煤氣閥門a2進入燒嘴a5，和上述的800°C以上空氣發(fā)生燃燒反應。
[0042]3)當煙氣溫度高于900°C時，85%?90%的高溫煙氣經過蓄熱體b40降到200°C以下，經過燒嘴前空氣閥門b38、空氣支管b36、蓄熱空氣支管閥門b35、三通閥b34和引風機b29, 一部分進入煙? 18排入大氣，蓄熱體b40被加熱至900°C ;另一部分煙氣經過低溫煙氣支管b26和低溫煙氣閥門b22與900°C高溫煙氣匯合形成350°C的中溫煙氣再經過煙氣支管閥門al4、廢煙氣支管all、煙氣保護氣燒嘴閥a9和煙氣保護氣燒嘴alO噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；一方面預熱鋼坯，另一方面煙氣降低了鋼坯附近空間的氧氣濃度，降低了鋼坯的氧化燒損，還降低了 NOx的產生。
[0043]4)當煙氣溫度低于900°C時，煙氣在爐內直接經過煙氣閥門20進入換熱器21和換熱器鼓風機23鼓入的空氣換熱，煙氣溫度降低至350°C ；
[0044]5)常溫的空氣利用換熱器預熱至600°C后，經過換熱空氣閥門16、換熱空氣支管閥門al3和燒嘴a進入加熱爐41參與燃燒。
[0045]6) 3500C的煙氣經過煙氣保護氣燒嘴alO噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；一方面預熱鋼坯，另一方面煙氣降低了鋼坯附近空間的氧氣濃度，降低了鋼坯的氧化燒損，還降低了 NOx的產生。
[0046]B系統(tǒng)啟動時:
[0047]7)蓄熱鼓風機I將常溫空氣鼓入管道，經過三通閥b34和蓄熱空氣支管閥門b35進入空氣支管b36中，再經過燒嘴前空氣閥門b38和燒嘴b39中的溫度為900°C以上的蓄熱體b40，將空氣預熱至800°C以上；
[0048]8)常溫煤氣經過煤氣總閥24、煤氣支管閥門b25和燒嘴前煤氣閥門b37進入燒嘴b39，和上述的800°C以上空氣發(fā)生燃燒反應。
[0049]9)當煙氣溫度高于900°C時，85%?90%的高溫煙氣經過蓄熱體a4降到200°C以下，經過燒嘴前空氣閥門a3、空氣支管a8、蓄熱空氣支管閥門a7、三通閥a6和引風機al2，一部分進入煙? 18排入大氣，蓄熱體a4被加熱至900°C ;另一部分煙氣經過低溫煙氣支管al7和低溫煙氣閥門al9與900°C高溫煙氣匯合形成350°C的中溫煙氣再經過煙氣支管閥門b27、廢煙氣支管b31、煙氣保護氣燒嘴閥b33和煙氣保護氣燒嘴b32噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；一方面預熱鋼坯，另一方面煙氣降低了鋼坯附近空間的氧氣濃度，降低了鋼坯的氧化燒損，還降低了 NOx的產生。
[0050]10)當煙氣溫度低于900°C時，煙氣在爐內直接經過煙氣閥門20進入換熱器21和換熱器鼓風機23鼓入的空氣換熱，煙氣溫度降低至350°C ；
[0051]11)常溫的空氣利用換熱器21預熱至600°C后，經過換熱空氣閥門16、換熱空氣支管閥門b28、進入加熱爐41參與燃燒。
[0052]12) 3500C的煙氣經過煙氣保護氣燒嘴b32噴入爐內，在坯料上下表面形成氣幕，包覆鋼坯隔氧加熱或保溫；一方面預熱鋼坯，另一方面煙氣降低了鋼坯附近空間的氧氣濃度，降低了鋼坯的氧化燒損，還降低了 NOx的產生。
【權利要求】
1.一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，其特征在于，包括加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器、煙氣保護氣燒嘴、空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，所述蓄熱鼓風機連通空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的空氣管道和煤氣管道一起接入蓄熱式燒嘴；所述換熱器分別連通加熱爐和空氣煙氣循環(huán)管道，其末端的煙氣管道接入煙氣保護氣燒嘴；蓄熱式燒嘴和煙氣保護氣燒嘴至少為2個，分別固定在加熱爐上。
2.根據權利要求1所述的一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣煙氣循環(huán)管道上設有引風機，并在各支路及設備前設開關閥門。
3.根據權利要求1所述的一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器另外連接換熱鼓風機。
4.根據權利要求1所述的一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱爐、蓄熱式燒嘴、蓄熱鼓風機、換熱器和煙氣保護氣燒嘴分別連通2組空氣煙氣循環(huán)管道和煤氣輸送管道，形成2套功能相同的系統(tǒng)，交替工作。
5.根據權利要求1所述的一種極限回收煙氣余熱及燒損減量化的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣保護氣燒嘴采用脈沖控制開啟和關閉動作。
【文檔編號】F27D17/00GK203980920SQ201420329668
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權日:2014年6月19日
【發(fā)明者】畢仕輝, 李順, 謝國威 申請人:中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司