专利名称：从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于需求高温气体的从蓄热体组气道两端加热的热风炉。
下面的说明以高炉冶炼为例。
背景技术：
高炉冶炼需要温度足够高的热风，热风炉是提供这种热风的装置，当前工业应用的热风炉由炉壳、耐火衬、燃烧装置、格子砖、炉箅子、阀门和通道系统所组成。受燃料发热值及燃料和助燃空气初始温度的限制，现有热风炉的送风温度一般在1000-1200℃左右，不能适应新的高风温要求。需要特别注意的是，在如此高的温度下，要想使温度再提高非常困难，但哪怕使温度提高几十度，对冶炼过程也是非常有益的。传统热风炉的不知之处在于，1.炉内蓄热体组两端温差很大，蓄热体组的热容能力未能充分发挥作用，在同等供热能力的条件下，体积大，投资高。2.炉内排出的烟气温度较高，影响热风炉的热效率，采用热交换器来回收余热，需增加投资，且效果不理想。3.热风炉提供的热风温度上限受燃气质量影响较大，特别是使用高炉煤气时，难以适应1200℃以上高风温的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风温更高、蓄热体的蓄热能力更大、更容易提高热效率、更安全的热风炉。
本发明的基本构思是，在热风炉蓄热体组的气道两端各设一个燃烧室，从热风炉蓄热体组的气道两端加热，使热风温度更高，热风炉蓄热体组获得更小的温度梯度，以提高蓄热体组的蓄热能力。
为提高燃烧效率和对蓄热体组的加热温度，可运用蓄热燃烧技术，将煤气与或助燃空气加热后燃烧。
蓄热燃烧技术可使用蓄热室或蓄热式烧嘴。
上述构思下的热风炉的蓄热体组，还可以是通过管道和阀门系统保持两两相通的多个相对独立的蓄热体组组合而成，以保证燃烧过程的正常进行。
可使煤气和助燃空气的通道在热风炉蓄热体组两端与热风炉蓄热体组气流通道平行，冷风和热风通道在热风炉蓄热体组两侧的侧部与蓄热体组气流通道相交一个角度，也可使冷风和热风通道在热风炉蓄热体组两端与热风炉蓄热体组气流通道平行，煤气和助燃空气的通道在热风炉蓄热体组两侧的侧部与热风炉蓄热体组气流通道相交一个角度。
在送风期，为使热风炉内气流流场均布，可在冷风进口与或热风出口的部位设置环套，环套内设置多个风口。
为改善气流进出的分布状态，可使冷风进口与或热风出口的中心线或中心对称面与其径向线之间保持一个使进出风大致沿切向进出的斜角。
同样，在燃烧期，为使热风炉内气流均匀分布，可在煤气、空气进口与或烟气出口的部位设置环套，环套内设置多个风口，使煤气、空气进口与或烟气出口的中心线或中心对称面与其径向线之间保持一个使进出风大致沿切向进出的斜角。
为烘炉和低温段的燃烧，在蓄热体组两侧各设一台点火器。
当上述热风炉采用卧式单体式的结构时，能有效降低热风炉高度，减小底部蓄热体的蠕变，避免产生高空作业带来的诸多不便，使蓄热体组内的温度梯度更小。
有益效果1.在耐火材料、蓄热体材料、控制系统和时间允许的条件下，即使采用低热值燃气，热风温度也可以达到工艺所需的任意温度，从而实现冶炼过程中风温因素的最大的优化。
2.在同等条件下，比现有热风炉送风时间长。
3.当采用蓄热燃烧技术，热风炉的效率较高，可达到节能、环保的效果。
4.炉内蓄热体组的内部温差较小，且蓄热体的温度较高，因而单位蓄热体的蓄热能力更大。
5.当热风炉采用卧式单体式的结构时，能有效降低热风炉高度，降低投资；减小底部蓄热体的蠕变；设备安装和维护比较方便；蓄热体组内的温度梯度更小。
下面结合附图和结构实例对本发明进一步说明，本发明有附图6页，共10幅。
图1从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉燃烧期(右)系统2从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉燃烧期(左)系统3从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉送风期系统4蓄热室分解示意5煤气、空气在管道燃烧示意6热风炉与蓄热室整体连接示意7另一种蓄热体组布置示意8 A-A剖面示意9 B-B剖面示意10实施二示意中代号为1.蓄热室 2.煤气蓄热体 3.空气蓄热体 4.高温阀门5空气烧嘴 6.煤气烧嘴 7.热风炉本体 8.热风出口环套9.燃烧室 10.热风炉蓄热段 11.燃烧室12.冷风进口环套 13.换向系统 14.助燃风机15.引风机 16.烟囱 17.点火器如图1-3，是本发明的实施例一的系统图，展示的是热风炉采用卧式单体式的情况。从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉由热风炉本体7、蓄热室1、空气烧嘴5、煤气烧嘴6、热风出口环套8、冷风进口环套12、高温阀门4、换向系统13、助燃风机14、引风机15、烟囱16、点火器17组成。其中热风炉本体7由燃烧室9、热风炉蓄热段蓄热体组10、燃烧室11组成。
热风炉本体可为卧式钢制筒体7，内衬耐火材料，在长度上分为燃烧室9、热风炉蓄热段10、燃烧室11，蓄热段填充蓄热体组10，燃烧室为空气、煤气燃烧的空间。
如图1，在本体的两端设多组蓄热室或蓄热式烧嘴，在燃烧期，煤气、空气经过燃烧室11侧的蓄热室1、高温阀门4、煤气烧嘴6、空气、烧嘴5或蓄热式烧嘴燃烧时，产生的高温烟气，经过蓄热段的蓄热体组10，然后经过燃烧室9侧的煤气烧嘴6、空气烧嘴5、高温阀门4、蓄热室1或蓄热式烧嘴，加热燃烧室9侧的蓄热室1内的煤气蓄热体2和空气蓄热体3或蓄热式烧嘴的蓄热体后，经阀门、管路系统、换向系统、引风机排入烟囱。
如图2，在燃烧期，30-200s后，换向系统换向，煤气、空气经过燃烧室9侧的蓄热室1、高温阀门4、煤气烧嘴6、空气烧嘴5或蓄热式烧嘴燃烧时，产生的高温烟气，经过蓄热段的蓄热体组10，然后经过燃烧室11侧的煤气烧嘴6、空气烧嘴5、高温阀门4、蓄热室1或蓄热式烧嘴，加热燃烧室11侧的蓄热室1内的煤气蓄热体2和空气蓄热体3或蓄热式烧嘴的蓄热体后，经阀门、管路系统、换向系统、引风机排入烟囱。
如图3，在送风期，关闭热风炉本体两端的高温阀门4，均压后，开冷风和热风的阀门，冷风经冷风进口环套12，进入热风炉和蓄热体组进行热交换后，从热风出口环套8进入热风总管。
按照一定规律和程序热风炉两侧蓄热室或蓄热式烧嘴交替工作。
高炉煤气的着火点约530℃，实际控制在大于600℃。从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉初期工作时，烟气温度低，由点火器17将热风炉烘至大于600℃，然后启动蓄热室或蓄热式烧嘴。因此，蓄热式烧嘴不是在全周期都处于真正工作状态，只有燃烧室9、11的温度达到大于600℃后的周期，才真正工作。按热风炉工况，分以下几种情况1)热风炉炉建成初期，热风炉处于“凉”状态，蓄热室或蓄热式烧嘴无法工作，靠设置在燃烧室9、11侧的点火器17进行烘炉。先用燃烧室9侧的点火器烘炉，然后燃烧室9、11侧的点火器17轮流烘炉，开始烟气温度较低，蓄热室或蓄热式烧嘴的蓄热体温度较低，当热电偶测得一侧燃烧室温度大于600℃，达到空气、煤气的着火点，空气、煤气接入这一侧的蓄热室或蓄热式烧嘴，开始工作，同时，检测另一侧燃烧室的温度，当也达到大于600℃，换向系统换向，空气、煤气接入另一侧的蓄热室或蓄热式烧嘴，开始工作。这时蓄热室或蓄热式烧嘴进入真正工作状态，停止点火器17，按烘炉曲线进行烘炉，直到烘炉结束。由于蓄热段处于中部，烘炉结束时，燃烧室的温度均达到1300--1500℃，为热风炉投运创造了条件。
2)烘炉结束后，燃烧室的温度均达到1300--1500℃，热风炉处于焖炉状态。投入燃烧前，热电偶测得两侧燃烧段温度，达600℃，即可按微机控制程序或控制器程序进行工作。
3)热风炉在送风期结束后，热风出口侧燃烧室的温度约1000--1500℃，冷风进口侧燃烧是的温度约300--500℃，热风出口侧燃烧室的温度满足煤气燃烧的条件，先从热风出口侧燃烧室的蓄热室或蓄热式烧嘴送入煤气和空气，进行燃烧，冷风进口侧燃烧室的蓄热室或蓄热式烧嘴处于蓄热状态。
当冷风进口侧燃烧室的温度大于600℃，换向系统换向，冷风进口侧燃烧室的蓄热室或蓄热式烧嘴开始加热煤气、空气，进行燃烧，热风出口侧燃烧室的蓄热室或蓄热式烧嘴处于蓄热状态。蓄热室或蓄热式烧嘴按微机控制程序或控制器程序进行工作，直到两侧燃烧室温度达1300--1500℃。
每组蓄热室或蓄热式烧嘴可分隔为用于不同用途的两部分，或如图4分解为两组用于不同用途的蓄热室或蓄热式烧嘴，或如图5在管道内燃烧送入热风炉，或如图6蓄热室或蓄热式烧嘴与热风炉连成整体。
图7是实施例一中，另一种蓄热体组的布置形式，它是由通过管道和阀门系统保持两两相通的多个相对独立的蓄热体组组合而成。图中，10是多个相对独立的蓄热体组，通过各个阀门的开关组合和管道，可以保持它们的两两相通。
图8是图1中的A-A的剖面图，它表示的是，在送入冷风的环套12内设置多个进风口时的一种结构。
图9是图1中的B-B的剖面图，它表示的是，在导出热风的环套8内设置多个出风口时的一种结构。
设一台或两台(一用一备)助燃风机14，提供助燃空气，其压力要满足蓄热燃烧，为5-15Kpa。
换向系统13可为换向机构或独立的阀组，其后设一台或两台(一用一备)引风机15和烟囱16，排放烟气，烟气温度小于200℃。
作为一个完整的热风炉系统，至少应当由本实施例所示的两座热风炉构成，考虑到检修等情况，最好采用本实施例所示的三座热风炉构成一个完整的热风炉系统。
图10是本发明采用了通过管道和阀门系统保持两两相通的多个相对独立的蓄热体组的实施例二的结构图，为了简化，图中没有画出耐火衬。图中各标号的含义，与图1-3中的标号的含义相同。从图中不难看出，在本实施例中，一方面，通过各阀门的开、关组合，可以对各个相对独立的蓄热体组10进行两两加热，并使完成加热后的相对独立的蓄热体组逐个进入送风的放热阶段；另一方面，通过相关阀门的开、关配合，在任何一个相对独立的蓄热体组处于送风状态时，对处于待命状态的其余两个相对独立的蓄热体组进行加热，除非处于待命状态的其余两个相对独立的蓄热体组中有一个属于高温待命，暂时不需要加热。
无论实施例一还是实施例二，可在炉壳上增设了多个送往高炉的助燃空气入口6与/或煤气入口5以及送风环套12、出风环套8，该环套的断面形状还可以是半圆形的或其他形状。
权利要求
1.一种从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，它由热风炉本体(包括炉壳、耐火衬、燃烧室、蓄热体组)、蓄热燃烧装置、高温阀门、换向系统、助燃风机、引风机、烟囱、点火器、冷风热风或煤气空气均匀配气环行通道、阀门及管路系统组成，其特征在于，在热风炉蓄热体组的气道两端各设一个燃烧室，靠气道两端燃烧室的周期性的工作，实现对热风炉蓄热体组的加热，使整个热风炉蓄热体组温度分布均匀一致。
2.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，热风炉的蓄热体组，可以是通过管道和阀门系统保持两两相通的多个相对独立的蓄热体组组合而成。
3.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，蓄热燃烧装置位于两端燃烧室的两侧或外部，至少包括两组蓄热室或蓄热式烧嘴，每组蓄热室可分隔为用于不同用途的两部分或分解为两组用于不同用途的蓄热室。
4.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，可使煤气和助燃空气的通道在热风炉蓄热体组两端与热风炉蓄热体组气流通道平行，冷风和热风通道在热风炉蓄热体组两侧的侧部与蓄热体组气流通道相交一个角度，也可使冷风和热风通道在热风炉蓄热体组两端与热风炉蓄热体组气流通道平行，煤气和助燃空气的通道在热风炉蓄热体组两侧的侧部与热风炉蓄热体组气流通道相交一个角度。
5.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，在送风期，为使热风炉内气流均匀分布，可在冷风进口与或热风出口的部位设置环套，环套内设置多个风口，使冷风进口与或热风出口的中心线或中心对称面与其径向线之间保持一个使进出风大致沿切向进出的斜角，同样，在燃烧期，为使热风炉内气流均匀分布，可在煤气、空气进口与或烟气出口的部位设置环套，环套内设置多个风口，使煤气、空气进口与或烟气出口的中心线或中心对称面与其径向线之间保持一个使进出风大致沿切向进出的斜角。
6.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，为了烘炉和在蓄热式烧嘴不具备工作条件的低温段的燃烧，在蓄热体组两侧各设一台点火器，直到创造条件保证蓄热式烧嘴可以投入工作，蓄热式烧嘴投入工作后，点火器停止工作，点火器燃烧焦炉煤气。
7.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，热风炉本体为钢制筒体，内衬耐火材料，在长度上分为燃烧室1、蓄热段、燃烧室2，蓄热段填充蓄热体组，蓄热段蓄热体可为各种结构(如蜂窝体、球体、7孔格子砖、19孔格子砖等)，材质可为粘土质、高铝质、莫来石质、硅质耐火材料，蓄热段蓄热体的耐火度、荷重软化点、热震等理化指标要满足工况要求，燃烧室为空气、煤气燃烧的空间。
8.、如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，蓄热燃烧装置的蓄热室或蓄热式烧嘴的蓄热体可为蜂窝体结构和球体结构，材质可为粘土质、高铝质、莫来石质、硅质耐火材料、其耐火度、荷重软化点、热震等理化指标要满足工况要求。
9.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，换向系统可为换向机构或独立的阀门组，同时，在热风炉本体燃烧室和蓄热燃烧装置之间或蓄热燃烧装置与换向系统之间设一高温、高压阀门。
10.如权利要求1所述的从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，其特征在于，设一台或两台(一用一备)助燃风机，提供助燃空气，其压力要满足蓄热燃烧，为5-15Kpa。换向系统后设一台或两台(一用一备)引风机和烟囱，排放烟气，烟气温度小于200℃。
全文摘要
本发明涉及一种从热风炉蓄热体组的气道两端加热的热风炉，用于解决现有热风炉风温不高的问题。它由本体、蓄热燃烧装置、高温阀门、换向系统、助燃风机、引风机、烟囱、点火器、冷风热风或煤气空气均匀配气环行通道及管路组成。其特征在于，在热风炉蓄热体组的气道两端各设一个燃烧室，靠两端燃烧室的交替工作，对热风炉蓄热体组加热，蓄热燃烧装置位于两端燃烧室的两侧或外部，至少包括两组，热风炉本体可为卧式单体式结构。本发明的有益效果热风温度提高100－500℃；提高热风炉效率；热风炉蓄热体组的内部温差小，蓄热体的蓄热能力大；当该热风炉采用卧式单体式结构时，能降低热风炉高度。
文档编号C21B9/08GK1624159SQ20031012360
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月5日 优先权日2003年12月5日
发明者黄东生, 姚朝胜, 王荣恩, 任浩 申请人:山东省冶金设计院