專利名稱：大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于大型鍛造加熱爐的一種水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)。
大型鍛造加熱爐是冶金工業(yè)和重型機(jī)械工業(yè)用以加熱大型鍛件料坯(鋼錠)的重要設(shè)備，我國(guó)的此類加熱爐以前均以重油或煤氣為燃料。但是，因?yàn)閲?guó)家以煤代油政策的限制和企業(yè)煤氣供應(yīng)緊張等原因，在實(shí)際生產(chǎn)中近幾年來(lái)普遍存在著燃料嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象，甚至面臨著斷炊停產(chǎn)的威脅。
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種適合大型鍛造加熱爐用的水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)，在現(xiàn)有的大型鍛造加熱爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)大型鍛造加熱爐的以煤代油，并滿足大型鍛造加熱爐的工藝要求。
本發(fā)明提出的大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)包括水煤漿管道輸送系統(tǒng)、水煤漿儲(chǔ)備系統(tǒng)、爐前燃燒系統(tǒng)和大型鍛造加熱爐爐體改造。
水煤漿管道輸送系統(tǒng)由鐵路罐車、卸漿泵和輸漿管組成。水煤漿管道輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一是要確定水煤漿的最佳經(jīng)濟(jì)流速，并由此確定系統(tǒng)的最佳經(jīng)濟(jì)管徑。由于水煤漿是一種復(fù)雜的觸變性非牛頓流體，其在管內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律和阻力損失情況都比普通的流體要復(fù)雜得多。本發(fā)明根據(jù)水煤漿的流變和觸變特性，通過(guò)計(jì)算求得了水煤漿的最佳經(jīng)濟(jì)管徑;
煤漿流量(t/h) 0.5 1.0 2.03.0 5.010.0最佳管徑(m m) 32-40 40-50 50-70 70-80 80-100 100-125考慮到水煤漿的運(yùn)貯周期，為了滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿貯備系統(tǒng)必須要有20-40天的儲(chǔ)漿期，設(shè)計(jì)了二座200t的大型儲(chǔ)罐。設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐時(shí)考慮了防沉淀、防堵塞措施，在儲(chǔ)罐的中下部裝有壓縮空氣攪拌裝置，由于儲(chǔ)罐的體積和貯漿容量大，儲(chǔ)罐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意的，儲(chǔ)罐由厚度10mm的鋼板制成。儲(chǔ)罐底部為丘形結(jié)構(gòu)。由送漿泵送入爐前儲(chǔ)罐，爐前儲(chǔ)罐為兩個(gè)25t的小儲(chǔ)罐，可以為大型鍛造加熱爐儲(chǔ)存兩天以上的水煤漿。
水煤漿爐前燃燒系統(tǒng)由供漿系統(tǒng)、霧化風(fēng)、助燃風(fēng)和燃燒器構(gòu)成。供漿系統(tǒng)由輸漿泵、旋振篩、氣動(dòng)攪拌罐、供漿泵組成。霧化風(fēng)由空壓機(jī)供給，助燃風(fēng)由一臺(tái)高壓鼓風(fēng)機(jī)提供。助燃風(fēng)經(jīng)管狀換熱器后分兩路送入加熱爐兩側(cè)的燃燒器的配風(fēng)器中。水煤漿燃燒器包括噴嘴和配風(fēng)器兩部分。針對(duì)水煤漿粘度大，不易霧化和噴嘴磨損、堵塞現(xiàn)象比較嚴(yán)重的特點(diǎn)，采用了單孔Y型內(nèi)混式噴嘴，水煤漿和霧化風(fēng)分別從噴嘴的兩個(gè)入口進(jìn)入，單孔噴出使水煤漿霧化，另外、為了降低水煤漿的粘度以利于霧化，對(duì)水煤漿預(yù)先加水稀釋，使其濃度控制在67.74-68.86%。根據(jù)燃燒器單孔Y型噴嘴霧化特性研制了軸向可動(dòng)葉輪式配風(fēng)器，該配風(fēng)器的空氣出口速度15～30米/秒，其旋流葉片軸向可調(diào)，旋流強(qiáng)度可在0～0.85之間任意調(diào)節(jié)。因而在使用過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)整旋流葉片的軸向位置來(lái)調(diào)整火焰的長(zhǎng)度和擴(kuò)張角。
大型鍛造加熱爐以水煤漿代油燃用，爐體改造設(shè)計(jì)的主要部分是爐內(nèi)和煙道出灰，水煤漿中通常有6～12%左右的灰分，因此長(zhǎng)時(shí)燃用，有大量飛灰沉積在爐內(nèi)和煙道中，爐體的具體改造內(nèi)容包括
1、調(diào)整燃燒器的位置，使?fàn)t內(nèi)水煤漿火炬不直接沖刷鋼錠，而且有足夠的燃燒空間。
2、調(diào)整分煙道位置，使?fàn)t氣在爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)起來(lái)以保證對(duì)鋼錠的均勻加熱和提高水煤漿的燃燒效率。
3、在爐子下排燒嘴下方加開扒灰孔，高250mm，寬350mm，在爐墻內(nèi)加開豎灰道，以便隨時(shí)采用人工方法清除下排燒嘴前方臺(tái)車面上的積灰，保證水煤漿火炬的燃燒空間不被阻塞。
4、在豎直分煙道拐向主煙道的折轉(zhuǎn)處增加沉灰坑和除灰孔，以防豎煙道很快積灰堵塞。
5、加熱爐的升溫速率是評(píng)定燃料及燃料在爐內(nèi)燃燒好壞的一項(xiàng)指標(biāo)，因?yàn)檫m當(dāng)提高升溫速率將有利于減少鋼錠的氧化燒損和縮短加熱周期，提高生產(chǎn)作業(yè)率，為此，適當(dāng)提高大型鍛造加熱爐爐底熱強(qiáng)度，使其達(dá)到1.737GJ/m2·h，助燃風(fēng)予熱溫度為150～450℃。
本發(fā)明為水煤漿燃燒技術(shù)在工業(yè)爐窯的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域，主要研究成果是1、開發(fā)和應(yīng)用了大型鍛造加熱爐水煤漿成套燃燒技術(shù)，包括水煤漿在廠內(nèi)的卸車、儲(chǔ)存、管道輸送、爐前處理、泵送、控制和爐內(nèi)燃燒的全套技術(shù)，成功地完成了工業(yè)性試驗(yàn)。
2、實(shí)現(xiàn)了大型鍛造加熱爐以水煤漿代油或代煤氣燃用，很好地保證鋼錠的加熱和鍛造的工藝要求。
3、成功地完成了大型鍛造加熱爐體改造，解決了大型鍛造加熱爐的出灰問(wèn)題。


圖1、大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒系統(tǒng)圖2、燃燒器圖3、大型鍛造加熱爐下面結(jié)合附圖用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述本發(fā)明設(shè)計(jì)的大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒系統(tǒng)由鐵路罐車1、卸漿泵2、輸漿管3、二座200t儲(chǔ)罐4、輸漿泵5、二座25t的爐前儲(chǔ)罐6、輸漿泵7、旋振篩8、氣動(dòng)攪拌桶9、供漿泵10、加熱爐11、燃燒器12、空壓機(jī)13、鼓風(fēng)機(jī)14、換熱器15構(gòu)成，如圖1所示。
水煤漿通過(guò)鐵路罐車1運(yùn)到廠區(qū)附近，由卸漿泵2和輸漿管3輸送到工廠的水煤漿儲(chǔ)備站。水煤漿管道輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是確定水煤漿的最佳經(jīng)濟(jì)流速，并由此確定管道輸送系統(tǒng)的最佳經(jīng)濟(jì)管經(jīng)。通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)得出的水煤漿最佳經(jīng)濟(jì)管徑為煤漿流量(t/h) 0.5 1.0 2.03.0 5.010.0最佳管徑(m m) 32-40 40-50 50-70 70-80 80-100 100-125其中較大管徑適合水煤漿粘度＞1200cp，較小管徑適合于水煤漿粘度＜1000cp。
水煤漿儲(chǔ)備系統(tǒng)由兩座200t儲(chǔ)罐4、輸漿泵5、二座25t爐前儲(chǔ)罐6構(gòu)成。兩座200t儲(chǔ)罐的罐底采用丘形結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)罐由10mm厚的鋼板制成，儲(chǔ)罐的中下部位裝有壓縮空氣攪拌裝置。
水煤漿爐前燃燒系統(tǒng)由供漿系統(tǒng)、霧化風(fēng)、助燃風(fēng)和燃燒器構(gòu)成。供漿系統(tǒng)由輸漿泵7、旋振篩8、氣動(dòng)攪拌罐9、供漿泵10構(gòu)成。霧化風(fēng)由空氣壓縮機(jī)13供給，壓力為0.2～0.8MPa。助燃風(fēng)由一臺(tái)中壓鼓風(fēng)機(jī)14提供，風(fēng)量為10375m3/h。助燃風(fēng)經(jīng)管狀換熱器15后分兩路送入加熱爐兩側(cè)的十四個(gè)燃燒器的配風(fēng)器中。加熱爐兩側(cè)各有一個(gè)煤氣燒嘴，用于爐體預(yù)熱與水煤漿點(diǎn)火啟動(dòng)。水煤漿燃燒器12由噴嘴和配風(fēng)器構(gòu)成，如圖2所示。燃燒器的噴嘴采用了單孔Y型內(nèi)混式噴嘴，從Y型噴嘴的兩個(gè)入口分別輸入水煤漿和霧化風(fēng)。為了降低水煤漿粘度以利于霧化，燃用前需要加水稀釋，使其濃度控制在67.74～68.86%。配風(fēng)器為軸向可動(dòng)葉輪式結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)調(diào)整旋流葉片的軸向位置來(lái)調(diào)整火焰的長(zhǎng)度和擴(kuò)張角?；鹧骈L(zhǎng)度調(diào)節(jié)范圍為1.5～2.5米，擴(kuò)張角調(diào)節(jié)范圍為30～40°。
此外，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)包括水煤漿廠區(qū)輸送管線的壓力監(jiān)測(cè)，爐前燃燒系統(tǒng)內(nèi)水煤漿的壓力、流量測(cè)量和顯示，助燃空氣流量、溫度和壓力測(cè)量及顯示，爐膛出口煙氣的監(jiān)測(cè)與顯示。水煤漿壓力測(cè)量采用管狀隔膜式取壓器，流量測(cè)量采用電磁流量計(jì)，助燃空氣流量測(cè)量采用孔板流量計(jì)，助燃空氣壓力采用U形管測(cè)量，爐膛溫度及爐膛出口煙氣溫度采用鉑銠熱電偶測(cè)量。
為了在大型鍛造熱爐上使用水煤漿，需要對(duì)原爐體進(jìn)行改造。具體改造內(nèi)容包括1、調(diào)整燃燒器的位置，使?fàn)t內(nèi)水煤漿火炬不直接沖刷鋼錠，設(shè)上排燒嘴16和下排燒嘴17，上、下排各有7個(gè)水煤漿燒嘴和一個(gè)煤氣燒嘴。
2、調(diào)整分煙道位置，使?fàn)t氣在爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)起來(lái)以保證對(duì)鋼錠的均勻加熱和提高水煤漿的燃燒效率。
3、在爐子下排燒嘴17下方加開扒灰孔18，在扒灰孔18下的爐墻內(nèi)加開豎灰道19和清灰門20。
4、在豎直分煙道21拐向主煙道的折轉(zhuǎn)處增加沉灰坑22和除灰孔23。
權(quán)利要求
1.一種大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)，其特征在于(1)由水煤漿管道輸送系統(tǒng)、水煤漿儲(chǔ)備系統(tǒng)、爐前燃燒系統(tǒng)和大型鍛造加熱爐爐體改造構(gòu)成；(2)水煤漿管道輸送系統(tǒng)由鐵路罐車1、卸漿泵2、輸漿管3構(gòu)成，水煤漿管道輸送的最佳經(jīng)濟(jì)管徑為煤漿流量(t/h) 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 10.0最佳管徑(m m) 32-40 40-50 50-70 70-80 80-100 100-125(3)水煤漿儲(chǔ)備系統(tǒng)由兩座200t儲(chǔ)罐4、輸漿泵5、兩座25t爐前儲(chǔ)罐6構(gòu)成，兩座200t儲(chǔ)罐的罐底采用丘形結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)罐壁厚10mm，用鋼板制成，儲(chǔ)罐的中下部位裝有壓縮空氣攪拌裝置；(4)爐前燃燒系統(tǒng)由供漿系統(tǒng)、霧化風(fēng)、助燃風(fēng)和燃燒器構(gòu)成，供漿系統(tǒng)由輸漿泵7、旋振篩8、氣動(dòng)攪拌罐9、供漿泵10；霧化風(fēng)由空壓機(jī)13供給，壓力為0.2～0.8MPa；助燃風(fēng)由一臺(tái)中壓鼓風(fēng)機(jī)14提供，風(fēng)量為10375m3/h，助燃風(fēng)經(jīng)管狀換熱器15后分兩路送入加熱爐兩側(cè)十四個(gè)燃燒器的配風(fēng)器中，進(jìn)入爐內(nèi)與煤漿霧化炬混合燃燒；水煤漿燃燒器12由噴嘴和配風(fēng)器構(gòu)成，燃燒器的噴嘴采用了單孔Y型內(nèi)混式噴嘴，從Y型噴嘴的兩個(gè)入口分別輸入水煤漿和霧化空氣，配風(fēng)器為軸向可動(dòng)葉輪式結(jié)構(gòu)，可通過(guò)調(diào)整旋流葉片的軸向位置來(lái)調(diào)整火焰的長(zhǎng)度和擴(kuò)張角；(5)大型鍛造加熱爐的爐體改造包括在爐子下排燒嘴17下方加開扒灰孔18和在爐墻內(nèi)開豎灰道19和清灰門20，在豎直分煙道21拐向主煙道的折轉(zhuǎn)處增設(shè)沉灰坑22和除灰孔23。
2.一種如權(quán)利要求1所述的大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)，其特征在于水煤漿在燃燒前需適當(dāng)加水稀釋，使其濃度控制在67.74～68.86%以內(nèi)。
3.一種如權(quán)利要求1和2所述的大型鍛造加熱爐水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)，其特征在于爐底熱強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.737GJ/m2·h，助燃風(fēng)予熱溫度為150～450℃。
全文摘要
一種適合大型鍛造加熱爐用的水煤漿燃燒與應(yīng)用技術(shù)，包括水煤漿管道輸送系統(tǒng)和水煤漿輸送的最佳經(jīng)濟(jì)管徑、水煤漿儲(chǔ)備系統(tǒng)和防沉淀防堵塞措施、爐前燃燒系統(tǒng)和燃燒器設(shè)計(jì)、大型鍛造加熱爐爐體改造及爐內(nèi)和煙道的出灰措施。本發(fā)明已成功地完成了工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了大型鍛造加熱爐以水煤漿代油或代煤氣的目的，并能夠滿足鋼錠加熱和鍛造的工藝要求。
文檔編號(hào)F27D99/00GK1063542SQ9210131
公開日1992年8月12日 申請(qǐng)日期1992年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月6日
發(fā)明者趙立合, 張續(xù)文, 王愛軍, 趙禹民, 袁昌潤(rùn), 安滿文, 盧守純, 王世均, 董杰吉, 王恒, 馬大健, 華奇平, 孫友欣, 夏德宏, 王玉恩 申請(qǐng)人:華煤水煤漿技術(shù)聯(lián)合中心