专利名称：一种多用途的热风炉助燃空气高温预热系统的制作方法
一种多用途的热风炉助燃空气高温预热系统技术领域
本发明属于冶金行业热风炉技术领域，特别是提供了一种多用途的热风炉助燃空 气高温预热系统，适用于炼铁工艺中高炉炼铁和熔融还原炼铁用到的热风炉系统，特别适 用于高炉大修改造期间的热风炉系统改造或热风炉系统单独进行的检修或改造。
背景技术：
随着钢铁产业竞争的日益加剧和对炼铁工艺越来越高的环保要求，世界和我国的 高炉都在加速向大型化发展。高炉大型化的主要途径是新建高炉和原地大修改造，而高炉 大修改造对钢铁企业的影响是非常大的，因此要尽量缩短大修时间，减小对企业的影响。热 风炉作为高炉系统的重要组成部分，其主要作用是为高炉提供高温热风，为高炉实现强化 冶炼、降低焦比、增加产量创造条件。高炉扩容大修改造时，一般都需要对热风炉进行相应 升级改造，而每座高炉一般配置3 4座热风炉，热风炉系统的施工周期要大于高炉，因此 热风炉系统一般先于高炉本体进行大修改造，具体方法是原有高炉仍保持生产，热风炉逐 个进行改造，由不改造或改造完的热风炉为高炉提供热风。由于工作的热风炉数量减少了， 原有的风温和风量无法同时满足，或者减风量保风温，或者减风温保风量，二者都会造成高 炉减产，能耗增加，对企业造成较大影响。另外热风炉在高温下运行一段时间后，可能需要 在高炉不停炉的条件下进行较大的检修，这对高炉也会产生很大影响。
随着高炉大型化的不断发展，高炉要求的风温水平也越来越高，以提高喷煤比，节 约宝贵的焦炭。但国内钢铁厂普遍缺乏高热值煤气，为了在单烧高炉煤气的条件下实现 1250°C以上的风温，必须对空气或煤气进行预热。目前，已有多种预热工艺投入使用，其中， 首钢京唐钢铁厂^OOm3特大型高炉采用助燃空气两级预热+高炉煤气低温预热的工艺流 程，先利用低温热管换热器将助燃空气和高炉煤气低温预热至200°C左右，同时回收烟气余 热，然后利用2座小预热炉将助燃空气高温预热至500°C以上，保证热风炉系统单烧高炉煤 气即可为高炉稳定提供1250°C以上的高风温。该工艺流程的最大优点是寿命长、工作稳 定、热效率高，预热炉设计寿命与热风炉相同，且工作可靠，不存在日久失效的问题，即使低 温热管换热器失效需要检修，单靠预热炉预热助燃空气仍能保证较高的热风温度。该工艺 流程已成功应用于首秦、迁钢、京唐等钢铁厂，炉容涵盖了 1200m3、1800m3、2500m3、4000m3、 5500m3等多个级别，其使用效果得到了业主的普遍好评。该工艺流程不但可应用于新建 高炉工程，更可应用于高炉大修改造，由于高炉大修改造后对风温要求相应提高，因此完全 可利用此工艺流程满足要求，同时还要结合工程实际，灵活组合工艺路线，有效利用旧有设 施，并尽可能的减小大修改造对企业的影响。发明内容
本发明的目的在于提供一种多用途的热风炉助燃空气高温预热系统，实现单烧高 炉煤气就能为高炉稳定提供1250°C以上的高温热风。将该工艺应用于高炉大修改造工程 或热风炉系统单独检修或改造时，可将预热炉临时当作热风炉使用，为高炉提供热风，解决由于热风炉逐个检修或改造造成的热风炉系统能力不足的问题，当热风炉系统检修或改造 完成，预热炉仍作为助燃空气的高温预热装置正常使用。另一方面，在高炉大修改造或检修 时，本高温预热工艺还可与原有热风炉相结合，将旧热风炉改造为空气预热炉，为新建热风 炉提供高温预热的助燃空气，有效利用旧有设施实现高风温。
本发明包括以下组成热风炉，切断阀，调节阀，热风炉用煤气管，热风炉用空气 管，热风管，烟道，冷风管，临时热风阀，临时热风管，临时冷风阀，临时冷风管，预热炉，混风 炉，预热炉用煤气管，预热炉用空气管，热空气管，冷空气管，混风管，风机。热风炉用煤气管 为热风炉提供燃烧用煤气；热风炉用空气管位于混风炉和热风炉之间，将混风炉和热风炉 连接起来，为热风炉提供助燃空气；热风管位于热风炉和高炉之间，向高炉输送高温热风； 烟道用于排走热风炉和预热炉产生的废烟气；冷风管用于向热风炉输送冷风；临时热风管 位于热空气管和热风管之间，将热空气管和热风管连接起来，用于向高炉输送预热炉产生 的热风；临时冷风管位于冷空气管和冷风管之间，将冷空气管和冷风管连接起来，用于向预 热炉输送冷风；预热炉用于高温预热热风炉用空气；混风炉将混风管送来的冷空气和热空 气管送来的热空气混合，确保供入热风炉的空气的温度稳定在设定值；预热炉用煤气管为 预热炉提供燃烧用煤气；预热炉用空气管为预热炉提供助燃空气；热空气管位于预热炉和 混风炉之间，将预热炉和混风炉连接起来，将预热炉产生的热空气送入混风炉；冷空气管用 于向预热炉输送冷空气；混风管用于向混风炉输送冷空气；助燃风机用于向预热炉和热风 炉提供燃烧用空气。
本发明用于高炉大修改造工程或热风炉系统单独检修或改造工程时，根据工程进 度的不同，预热炉将发挥不同的作用，最大限度的减小热风炉检修改造对高炉生产造成的 影响，在大修改造结束，正式投产后，还可确保热风炉系统单烧高炉煤气即可稳定的为高炉 提供1250°C以上的高温热风，具体工艺路线如下。
在高炉大修改造或热风炉检修改造之前，先行建设两座预热炉，建设预热炉期间， 原有的高炉和热风炉可正常生产不受影响。
预热炉建成后，在预热炉的热空气管和热风炉的热风管之间安装一段临时热风 管，临时热风管的两头安装临时热风阀；在预热炉的冷空气管和热风炉的冷风管之间安装 一段临时冷风管，临时冷风管两头安装临时冷风阀。这样，将冷风供入预热炉，就可利用预 热炉直接为高炉送风，通过控制临时热风阀和临时冷风阀可方便的拆装临时管道而不影响 高炉和不检修的热风炉的正常生产。
预热炉和临时管道都建成后，开始逐座检修或改造热风炉。一座热风炉检修或改 造期间，由其余热风炉及预热炉为高炉送风，由于有预热炉的补充，风温和风量不会波动太 大，可有效减小热风炉检修或改造对高炉的影响。
如果是高炉大修改造工程，当热风炉的检修或改造接近中后期时，高炉已具备大 修改造条件，高炉停炉，开始大修改造。在高炉大修改造期间，热风炉完成剩余检修改造任 务，并拆除临时热风阀、临时热风管、临时冷风阀及临时冷风管，拆除的临时阀门可作为热 风炉的热风阀和冷风阀的备品备件。
如果是热风炉系统单独检修或改造工程，等热风炉都检修或改造完毕后，拆除临 时热风阀、临时热风管、临时冷风阀及临时冷风管，拆除的临时阀门可作为热风炉的热风阀 和冷风阀的备品备件。
检修或改造工程结束后，热风炉和预热炉正式投入使用，此时，预热炉恢复本职工 作，采用1烧1送的工作制度，燃烧期燃烧高炉煤气为蓄热室储存热量，送风期将热风炉用 助燃空气预热至450°c以上，为热风炉系统单烧高炉煤气为高炉稳定提供1250°c以上的高 温热风创造条件。
将本发明应用于高炉大修改造工程或热风炉系统单独检修或改造工程时，热风炉 和预热炉的形式可根据工程实际灵活选择，不受限制。本发明还可与高炉旧有的或新建的 低温预热装置配合使用，通过回收烟气余热，将热风炉和预热炉用的空气和煤气进行预热， 提高系统热效率，节能降耗，保护环境。
本发明还可充分利用旧有热风炉，将旧热风炉改造为预热炉，有效提高热风炉系 统送风温度。
对于要求易地新建热风炉的高炉大修改造项目，如果对旧热风炉不加利用直接拆 除，将造成巨大的浪费；如果作为热风炉继续使用，又无法与改造后高炉的风温风压相匹 配，令企业感到进退两难。
这种条件下，可充分结合本发明，将旧热风炉改造为预热炉，为新建热风炉提供高 温预热的助燃空气，具体工艺路线如下。
高炉大修改造前，先行建设新建热风炉，原有高炉和热风炉正常生产。
新建热风炉的施工建设进入中后期时，开始高炉的大修改造，同时开始旧热风炉 的改造，包括旧热风炉本体改造，旧热风管改造，空气管改造等，另外还要新建混风炉。
高炉大修改造完成，高炉正式投产，新建热风炉和改造完成的预热炉(旧热风炉) 也正式投入使用，由预热炉为新建热风炉提供预热温度大于450°C的助燃空气，为热风炉系 统单烧高炉煤气为高炉稳定提供1250°C以上的高温热风创造条件。
本发明对预热炉和热风炉的形式没有限制，因此对使用不同形式热风炉的高炉大 修改造项目具有普遍适应性。将旧热风炉改造为预热炉时，本发明同样可以与高炉旧有的 或新建的低温预热装置配合使用，通过回收烟气余热，将热风炉和预热炉用的空气和煤气 进行预热，提高系统热效率，节能降耗，保护环境。
本发明用于新建高炉项目时，热风炉系统与高炉同步投产，此时高温预热工艺流 程如下。
助燃风机提供温度约为35°C左右的空气，产生的空气分为三部分，一部分进入混 风炉混风用，一部分用于预热炉燃烧，还有一部分用于与预热炉换热形成热空气。
预热炉用煤气来自煤气管网，经预热炉用煤气管进入预热炉燃烧，为预热炉内的 蓄热室提供热量。燃烧产生的废烟气经烟道排走。
预热炉的蓄热室经燃烧期储存热量后，在送风期将冷空气经冷空气管送入预热 炉，吸收蓄热室的热量后成为热空气，热空气经热空气管进入混风炉，与混风管来的冷空气 混合，形成温度满足要求的热风炉用空气，经热风炉用空气管进入热风炉参与燃烧。
热风炉用煤气来自煤气管网，经热风炉用煤气管进入热风炉燃烧，为热风炉内的 蓄热室提供热量。燃烧产生的废烟气经烟道排走。
热风炉的蓄热室经燃烧期储存热量后，在送风期将冷风经冷风管送入热风炉，吸 收蓄热室的热量后成为热风，热风经热风管送入高炉使用。
预热炉的数量为2座，采用1烧1送的工作制度。热风炉的数量为3座或4座，3座热风炉的正常工作制度为2烧1送，4座热风炉的正常工作制度为3烧1送或2烧2送。 热风炉的具体形式可以是顶燃式或内燃式或外燃式。预热炉的形式可以与热风炉相同，也 可以与热风炉不同。
本工艺可以与各种低温预热装置配合使用，例如热管式换热器或板式换热器等， 利用低温预热装置可以有效回收烟气余热，节能降耗，保护环境。将热风炉和预热炉用的煤 气经低温预热装置预热至20(TC左右，再送入热风炉和预热炉燃烧；将热风炉和预热炉用 的空气经低温预热装置预热至200°C左右，再经预热炉预热至450°C以上后供热风炉使用， 确保在单烧高炉煤气的条件下，为高炉稳定提供1250°C以上的高温热风。
综上所述，本发明是一种可应用于高炉大修改造项目或热风炉系统单独检修或改 造项目或新建高炉项目的高温预热工艺流程。针对不同工程的具体要求，合理安排施工顺 序，充分利用旧有设施，预热炉在不同的施工阶段完成不同的工艺任务，确保将热风炉检修 或改造对高炉产生的影响减小到最低。正式投产后，本发明可确保热风炉系统在单烧高炉 煤气的条件下为高炉稳定提供1250°C以上的高温热风。
本发明的主要优势包括
1)项目适应性强，高炉大修改造项目或热风炉系统单独检修或改造项目或新建高 炉项目均适用；
2)用于高炉大修改造项目时，可最低限度的减小热风炉检修改造对高炉产生的影 响，解决热风炉与高炉施工周期不匹配的问题；
3)用于热风炉系统单独检修或改造项目时，先期建成的预热炉可作为临时热风炉 使用，可解决由于某座热风炉检修改造造成的热风炉系统蓄热能力不足的问题，使高炉生 产不受影响。
4)用于高炉大修改造项目时，可充分利用旧有热风炉，将其改造为预热炉，通过发 掘设备潜能，将热风炉系统的送风温度大大提高；
5)单烧高炉煤气即可为高炉稳定提供1250°C以上的高温热风，有效利用了低热 值燃料，为高炉节能降耗创造条件；
6)对热风炉和预热炉的形式无要求，且寿命长，不会失效；
7)可与各种低温预热装置灵活组合，有效回收烟气余热，实现低碳排放。
图1是本发明的一种结构示意图。其中，1号热风炉1、2号热风炉2、3号热风炉 3、切断阀4、调节阀5、临时热风阀6、临时热风管7、热风管8、热风炉用煤气管9、热风炉用 空气管10、烟道11、冷风管12、临时冷风阀13、临时冷风管14、冷空气总管切断阀15、1号预 热炉16、2号预热炉17、混风炉18、混风管19、热空气管20、预热炉用煤气管21、预热炉用空 气管22、冷空气管23、风机24。
具体实施方式
图1是本发明的具体实现方式。
将本发明应用于高炉大修改造项目时，在高炉和热风炉改造之前，先行建设预热 炉及相应管道，包括1号预热炉16、2号预热炉17、热空气管20、预热炉用煤气管21、预热炉用空气管22、冷空气管23、风机M，在各个管道上安装好相应的切断阀和调节阀。此外，还 要完成临时热风阀6、临时热风管7、临时冷风阀13、临时冷风管14的安装。
预热炉、预热炉相应管道、临时管道及临时阀门安装调试完毕，预热炉烘炉完成 后，预热炉可正式投入使用。此时1号预热炉16、2号预热炉17均作为热风炉使用，协助热 风炉为高炉送风，而热风炉开始进入检修改造阶段。
首先改造3号热风炉3，3号热风炉3改造期间，由未改造的1号热风炉1、未改造 的2号热风炉2、1号预热炉16、2号预热炉17为高炉送风，由1号预热炉16号和2号预热 炉17送风时，冷空气总管切断阀15关闭，冷风经临时冷风阀13、临时冷风管14、冷空气管 23进入1号预热炉16和2号预热炉17，与1号预热炉16和2号预热炉17中的蓄热室换 热变成热风，经热空气管20、临时热风阀6及临时热风管7进入热风管8，然后送入高炉使 用。
如果没有1号预热炉16和2号预热炉17为高炉送风，3号热风炉3改造期间，只 能由1号热风炉1和2号热风炉2采用1烧1送的工作制度，供入高炉的热风的风温和风 量将大幅减少，严重影响高炉生产。有1号预热炉16和2号预热炉17协助1号热风炉1 和2号热风炉2为高炉送风，可将这种影响减到最小，确保高炉正常生产。
3号热风炉3改造完成投入使用后，开始改造2号热风炉2，2号热风炉2改造期 间，由改造完成的3号热风炉3、未改造的1号热风炉1、1号预热炉16及2号预热炉17为 高炉送风，预热炉送风流程与前述相同。
2号热风炉2改造末期，高炉停产，开始大修改造，1号热风炉1也同时开始改造。 由于高炉已停产，不再需要送风，开始保护性拆除临时热风阀6、临时热风管7、临时冷风阀 13及临时冷风管14，拆下来的临时热风阀6和临时冷风阀13可作为热风炉阀门的备品备 件，不会造成浪费。
混风炉18和混风管19的施工建设可与预热炉的建设同时进行，也可与热风炉改 造同时进行，具体根据施工安排确定。
高炉与热风炉改造完成正式投产后，预热炉负责为热风炉提供高温预热的助燃空 气。1号预热炉16与2号预热炉17采用1烧1送的工作制度。1号预热炉16处于燃烧期 时，空气和煤气分别经预热炉用空气管22和预热炉用煤气管21进入1号预热炉16燃烧， 热量储存在蓄热室内，燃烧产生的废烟气经烟道11排走。1号预热炉16处于燃烧期时，2 号预热炉17处于送风期，冷空气经冷空气管23进入2号预热炉17，从蓄热室吸收热量成为 热空气，经热空气管20进入混入炉18。在混风炉18中，来自混风管19的冷空气与来自热 空气管20的热空气混合，形成温度大于450°C的高温助燃空气，高温助燃空气经热风炉用 空气管10进入热风炉参与燃烧。
热风炉与预热炉的形式可以是顶燃式、内燃式、外燃式或球式热风炉，热风炉与预 热炉的形式可以相同，也可以不同，不影响使用效果。
可与低温预热装置配合使用，利用低温预热装置回收烟气余热，对空气和煤气进 行预热，提高系统热效率，节能降耗，实现低碳排放。
通过合理安排施工顺序，灵活组合工艺流程，实现了预热炉的多功能化，将热风炉 检修或改造对高炉造成的影响降到了最小，检修或改造后实现了单烧高炉煤气即可为高炉 稳定提供1250°C以上高风温的目标，为钢铁企业稳定生产，节能减排做出。
权利要求
1. 一种多用途的热风炉助燃空气高温预热系统，包括热风炉，切断阀，调节阀，热风 炉用煤气管，热风炉用空气管，热风管，烟道，冷风管，临时热风阀，临时热风管，临时冷风 阀，临时冷风管，预热炉，混风炉，预热炉用煤气管，预热炉用空气管，热空气管，冷空气管， 混风管，风机；其特征在于热风炉用煤气管为热风炉提供燃烧用煤气；热风炉用空气管位 于混风炉和热风炉之间，将混风炉和热风炉连接起来，为热风炉提供助燃空气；热风管位于 热风炉和用户之间，向用户输送高温热风；烟道用于排走热风炉和预热炉产生的废烟气； 冷风管用于向热风炉输送冷风；临时热风阀和临时热风管位于热空气管和热风管之间，将 热空气管和热风管连接起来，用于向用户输送预热炉产生的热风；临时冷风管位于冷空气 管和冷风管之间，将冷空气管和冷风管连接起来，用于向预热炉输送冷风；预热炉用于高温 预热热风炉用空气；混风炉将混风管送来的冷空气和热空气管送来的热空气混合，确保供 入热风炉的空气的温度稳定在设定值；预热炉用煤气管为预热炉提供燃烧用煤气；预热炉 用空气管为预热炉提供助燃空气；热空气管位于预热炉和混风炉之间，将预热炉和混风炉 连接起来，将预热炉产生的热空气送入混风炉；冷空气管用于向预热炉输送冷空气；混风 管用于向混风炉输送冷空气；风机用于向预热炉和热风炉提供燃烧用空气；系统由预热炉为热风炉提供高温预热的助燃空气，助燃空气预热温度大于450°c，热风 炉单烧低热值的高炉煤气，为高炉提供1250°C以上的高温热风炉。
全文摘要
一种多用途的热风炉助燃空气高温预热系统，属于冶金行业热风炉技术领域。包括热风炉，切断阀，调节阀，热风炉用煤气管，热风炉用空气管，热风管，烟道，冷风管，临时热风阀，临时热风管，临时冷风阀，临时冷风管，预热炉，混风炉，预热炉用煤气管，预热炉用空气管，热空气管，冷空气管，混风管，风机。该系统可应用于高炉大修改造项目或热风炉系统单独检修或改造项目或新建高炉项目，预热炉既可为高炉提供高温热风，又可为热风炉提供高温预热助燃空气，确保将热风炉检修或改造对高炉产生的影响减小到最低。
文档编号C21B9/14GK102041337SQ20111000676
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者倪苹, 姚轼, 张福明, 李欣, 梅丛华, 毛庆武, 许云, 钱世崇, 银光宇 申请人:北京首钢国际工程技术有限公司