一种热风炉高温预热系统及方法与流程

本发明涉及高炉炼铁技术领域，特别涉及一种热风炉高温预热系统及方法。

背景技术：

现如今，经过几代人的努力，高炉炼铁工艺已明确了发展方向，高风温作为其中重要的一条原则，也越来越受到大家的重视。提高热风温度，不仅能提高喷煤量、降低焦比、节约焦炭资源，在强化高炉冶炼、提高铁水产量、降低环境污染等方面也有一定的促进作用。钢铁联合企业中高炉煤气在热风炉系统中直接燃烧用于提高风温，是目前能够找到的最为高效的使用的方法，比钢铁联合企业中高炉煤气用来发电效率提高30-40％。

前些年大家为了提高热风温度常采用一种较简单的方式，即高炉煤气中掺烧一定量的高热值煤气，如焦炉煤气、转炉煤气等；随着冶金行业的技术发展，各钢铁厂高热值煤气越来越紧张，甚至有些钢铁厂就没有可使用的高热值煤气，这迫使人们开始使用单一低热值的高炉煤气，附加高温预热系统来实现高风温(1250℃及以上)。

经过多年的技术发展，高温预热系统已经形成了多种模式，分别为：①高温空气预热炉加混风炉；②4座热风炉，2座燃烧，1座送风，1座预热；③热风炉自身高温烟气管道加换热器；④燃烧炉与换热器组合。换热器种类有板式和管式换热器。但是，以上四种模式存在使用时有安全隐患，投资多，运行成本高，使用寿命短的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种热风炉高温预热系统及方法，解决了或部分解决了现有技术中高温预热系统存在使用时有安全隐患，投资多，运行成本高，使用寿命短的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热风炉高温预热系统包括：低温煤气管道、煤气管式换热器、高温煤气管道、常温助燃空气管道、空气板式换热器、高温助燃空气管道、高温烟气供给装置、热风炉烟道总管、烟气混合室、第一烟道管、第二烟道管、第三烟道管、第四烟道管及烟囱；所述低温煤气管道与所述煤气管式换热器的煤气进气端连通，所述高温煤气管道与所述煤气管式换热器的煤气出气端连通；所述常温助燃空气管道与所述空气板式换热器的空气进气端连通，所述高温助燃空气管道与所述空气板式换热器的空气出气端连通；所述高温烟气供给装置的进气端与所述低温煤气管道连通，所述高温烟气供给装置的出气端与所述烟气混合室的第一进气端连通；所述热风炉烟道总管与所述烟气混合室的第二进气端连通；所述第一烟道管的进气端与所述烟气混合室的出气端连通，所述第一烟道管的出气端与所述煤气管式换热器的烟气进气端连通；所述第二烟道管的进气端与所述煤气管式换热器的烟气出气端连通，所述第二烟道管的出气端与所述烟囱连通；所述第三烟道管的进气端与所述烟气混合室的出气端连通，所述第三烟道管的出气端与所述空气板式换热器的烟气进气端连通；所述第四烟道管的进气端与所述空气板式换热器的烟气出气端连通，所述第四烟道管的出气端与所述烟囱连通。

进一步地，所述第一烟道管上设置有第一烟道调节切断阀；所述第三烟道管上设置有第二烟道调节切断阀；所述低温煤气管道上设置有第一切断阀；所述高温煤气管道上设置有第二切断阀；所述常温助燃空气管道上设置有第三切断阀；所述高温助燃空气管道上设置有第四切断阀；所述第二烟道管上设置有第一烟道阀；所述第四烟道管上设置有第二烟道阀。

进一步地，所述高温烟气供给装置包括：燃烧炉煤气管道、燃烧炉、燃烧炉助燃空气管道及高温烟道管；所述燃烧炉煤气管道的进气端与所述低温煤气管道连通，所述燃烧炉煤气管道的出气端与所述燃烧炉的第一进气端连通；所述燃烧炉助燃空气管道的出气端与所述燃烧炉的第二进气端连通；所述高温烟道管的进气端与所述燃烧炉的出气端连通，所述高温烟道管的出气端与所述烟气混合室的第二进气端连通。

进一步地，所述高温烟道管的出气端与所述烟气混合室的底部连通。

进一步地，所述燃烧炉煤气管道上设置有燃烧炉煤气调节阀、第五切断阀及燃烧炉煤气燃烧阀，所述第五切断阀设置在所述燃烧炉煤气调节阀与燃烧炉煤气燃烧阀之间，所述燃烧炉煤气燃烧阀设置在所述第五切断阀与所述燃烧炉的第一进气端之间；所述燃烧炉助燃空气管道上设置有燃烧炉助燃空气调节阀及燃烧炉助燃空气燃烧阀，所述燃烧炉助燃空气燃烧阀设置在所述燃烧炉助燃空气调节阀与所述燃烧炉的第二进气端之间。

进一步地，所述高温烟气供给装置还包括：燃烧炉助燃风机；所述燃烧炉助燃风机的出气端与所述燃烧炉助燃空气管道的进气端连通。

进一步地，所述热风炉烟道总管与所述烟气混合室同心轴设置。

进一步地，所述烟气混合室内设置有扰流片。

进一步地，所述热风炉高温预热系统还包括：第一连通管道、第二连通管道及第三连通管道；所述第一连通管道的进气端与所述低温煤气管道连通，所述第一连通管道的出气端与所述高温煤气管道连通；所述第二连通管道的进气端与所述常温助燃空气管道连通，所述第二连通管道的出气端与所述高温助燃空气管道连通；所述第三连通管道的进气端与所述烟气混合室的出气端连通，所述第三连通管道的出气端与所述烟囱连通；其中，所述第一连通管道上设置有第六切断阀，所述第二连通管道上设置有第七切断阀，所述第三连通管道上设置有第八切断阀。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种热风炉高温预热方法，包括以下步骤：煤气管网的部分煤气进入高温烟气供给装置，部分煤气在所述高温烟气供给装置内燃烧产生高温烟气，输送给烟气混合室；热风炉烟道总管将热风炉产生的热风炉烟气输送给所述烟气混合室；所述高温烟气与所述热风炉烟气在烟气混合室混合后，通过第一烟道管输送给煤气管式换热器，通过第三烟道管输送给空气板式换热器；低温煤气管道将煤气管网另一部分的煤气输送给煤气管式换热器，另一部分的煤气与高温烟气在煤气管式换热器内进行换热，换热后的另一部分煤气通过高温煤气管道输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第二烟道输送到烟囱；常温助燃空气管道将助燃空气输送给空气板式换热器，空气与高温烟气在空气板式换热器内进行换热，换热后的空气通过高温助燃空气管道输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第四烟道输送到烟囱。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于低温煤气管道与煤气管式换热器的煤气进气端连通，高温煤气管道与煤气管式换热器的煤气出气端连通，常温助燃空气管道与空气板式换热器的空气进气端连通，高温助燃空气管道与空气板式换热器的空气出气端连通，所以，低温煤气管道外接煤气管网，将煤气管网的大部分煤气输送给煤气管式换热器，常温助燃空气管道将外界助燃空气输送给空气板式换热器，采用煤气管式换热器和空气板式换热器组合预热模式，煤气管式换热器抗腐蚀，安全系数高，平台布置少，烟气阻损小，采用空气板式换热器，占地空间小，换热效率高，使用两者组合模式，为在热风炉烟道总管上设置混合室，不需设置高温烟气引风机创造了有力条件，由于高温烟气供给装置的进气端与低温煤气管道连通，高温烟气供给装置的出气端与烟气混合室的第一进气端连通，热风炉烟道总管与烟气混合室的第二进气端连通，所以，煤气管网的另一部分煤气通过低温煤气管道进入高温烟气供给装置，另一部分煤气在高温烟气供给装置内燃烧产生高温烟气，输送给烟气混合室，热风炉烟道总管将热风炉产生的热风炉烟气输送给烟气混合室，高温烟气与热风炉烟气在烟气混合室混合，烟气混合室设置在热风炉烟道总管上，不需额外设置高温烟气引风机，节约动力消耗，既节省了占地空间，使管道布置更紧凑，也节约了材料用量和运行成本，由于第一烟道管的进气端与烟气混合室的出气端连通，第一烟道管的出气端与煤气管式换热器的烟气进气端连通，第二烟道管的进气端与煤气管式换热器的烟气出气端连通，第二烟道管的出气端与烟囱连通，第三烟道管的进气端与烟气混合室的出气端连通，第三烟道管的出气端与空气板式换热器的烟气进气端连通，第四烟道管的进气端与空气板式换热器的烟气出气端连通，第四烟道管的出气端与烟囱连通，所以，混合后的高温烟气与热风炉烟气通过第一烟道管输送给煤气管式换热器，通过第三烟道管输送给空气板式换热器，高温烟气在煤气管式换热器内与一部分的煤气进行换热，换热后的一部分煤气通过高温煤气管道输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第二烟道输送到烟囱，高温烟气在空气板式换热器内与助燃空气进行换热，换热后的空气通过高温助燃空气管道输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第四烟道输送到烟囱，可以在实现高风温，流程简单，安全可靠，投资少，运行成本低，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例提供的热风炉高温预热系统的结构示意图；

图2为图1中热风炉高温预热系统中烟气混合室的结构示意图；

图3为图2中烟气混合室中扰流片的安装示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种热风炉高温预热系统包括：低温煤气管道1、煤气管式换热器2、高温煤气管道3、常温助燃空气管道4、空气板式换热器5、高温助燃空气管道6、高温烟气供给装置7、热风炉烟道总管8、烟气混合室9、第一烟道管10、第二烟道管11、第三烟道管12、第四烟道管13及烟囱14。

低温煤气管道1与煤气管式换热器2的煤气进气端连通，高温煤气管道3与煤气管式换热器2的煤气出气端连通。

常温助燃空气管道4与空气板式换热器5的空气进气端连通，高温助燃空气管道6与空气板式换热器5的空气出气端连通。

高温烟气供给装置7的进气端与低温煤气管道1连通，高温烟气供给装置7的出气端与烟气混合室9的第一进气端连通。

热风炉烟道总管8与烟气混合室9的第二进气端连通。

第一烟道管10的进气端与烟气混合室9的出气端连通，第一烟道管10的出气端与煤气管式换热器2的烟气进气端连通。

第二烟道管11的进气端与煤气管式换热器2的烟气出气端连通，第二烟道管11的出气端与烟囱14连通。

第三烟道管12的进气端与烟气混合室9的出气端连通，第三烟道管12的出气端与空气板式换热器5的烟气进气端连通。

第四烟道管13的进气端与空气板式换热器5的烟气出气端连通，第四烟道管13的出气端与烟囱14连通。

本申请具体实施方式由于低温煤气管道1与煤气管式换热器2的煤气进气端连通，高温煤气管道3与煤气管式换热器2的煤气出气端连通，常温助燃空气管道4与空气板式换热器5的空气进气端连通，高温助燃空气管道6与空气板式换热器5的空气出气端连通，所以，低温煤气管道1外接煤气管网15，将煤气管网15的大部分煤气输送给煤气管式换热器2，常温助燃空气管道4将外界助燃空气输送给空气板式换热器5，采用煤气管式换热器2和空气板式换热器5组合预热模式，煤气管式换热器2抗腐蚀，安全系数高，平台布置少，烟气阻损小，采用空气板式换热器5，占地空间小，换热效率高，使用两者组合模式，为在热风炉烟道总管8上设置混合室，不需设置高温烟气引风机创造了有力条件，由于高温烟气供给装置7的进气端与低温煤气管道1连通，高温烟气供给装置7的出气端与烟气混合室9的第一进气端连通，热风炉烟道总管8与烟气混合室9的第二进气端连通通，所以，煤气管网15的另一部分煤气通过低温煤气管道1进入高温烟气供给装置7，另一部分煤气在高温烟气供给装置7内燃烧产生高温烟气，输送给烟气混合室9，热风炉烟道总管8将热风炉产生的热风炉烟气输送给烟气混合室9，高温烟气与热风炉烟气在烟气混合室9混合，烟气混合室9设置在热风炉烟道总管8上，不需额外设置高温烟气引风机，节约动力消耗，既节省了占地空间，使管道布置更紧凑，也节约了材料用量和运行成本，由于第一烟道管10的进气端与烟气混合室9的出气端连通，第一烟道管10的出气端与煤气管式换热器2的烟气进气端连通，第二烟道管11的进气端与煤气管式换热器2的烟气出气端连通，第二烟道管11的出气端与烟囱14连通，第三烟道管12的进气端与烟气混合室9的出气端连通，第三烟道管12的出气端与空气板式换热器5的烟气进气端连通，第四烟道管13的进气端与空气板式换热器5的烟气出气端连通，第四烟道管13的出气端与烟囱14连通，所以，混合后的高温烟气与热风炉烟气通过第一烟道管10输送给煤气管式换热器2，通过第三烟道管12输送给空气板式换热器5，高温烟气在煤气管式换热器2内与一部分的煤气进行换热，换热后的一部分煤气通过高温煤气管道3输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第二烟道11输送到烟囱，高温烟气在空气板式换热器5内与助燃空气进行换热，换热后的空气通过高温助燃空气管道6输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第四烟道13输送到烟囱，可以在实现高风温，流程简单，安全可靠，投资少，运行成本低，使用寿命长。

具体地，本申请的煤气管式换热器2换热列管竖直排列，双箱体并联布置，串联使用，烟气走壳程，煤气走管程，抗腐蚀，安全系数高，平台布置少，烟气阻损小。本申请的空气预热选用空气板式换热器5，占地空间小，换热效率高，使用两者组合模式，也为本高温预热装置可在热风炉烟道总管上设置烟气混合室，不需设置高温烟气引风机创造了有力条件。

具体地，第一烟道管10上设置有第一烟道调节切断阀16，通过调节第一烟道调节切断阀16的开度，可以控制进入煤气管式换热器2的高温烟气的烟气量，从而控制煤气预热后的温度。

第三烟道管12上设置有第二烟道调节切断阀17，通过调节第二烟道调节切断阀17的开度，可以控制进入空气板式换热器5的高温烟气的烟气量，从而控制助燃空气预热后的温度。

低温煤气管道1上设置有第一切断阀18，高温煤气管道3上设置有第二切断阀19，常温助燃空气管道4上设置有第三切断阀20，高温助燃空气管道6上设置有第四切断阀21，第二烟道管11上设置有第一烟道阀22，第四烟道管13上设置有第二烟道阀23。

当对煤气及助燃空气进行预热时，第一切断阀18、第二切断阀19、第三切断阀20、第四切断阀21、第一烟道阀22及第二烟道阀23均处于打开状态，当要对设备进行检修时，第一切断阀18、第二切断阀19、第三切断阀20、第四切断阀21、第一烟道阀22及第二烟道阀23均处于关闭状态。

具体地，高温烟气供给装置7包括：煤气管道7-1、燃烧炉7-2、燃烧炉助燃空气管道7-3及高温烟道管7-4。

燃烧炉煤气管道7-1的进气端与低温煤气管道1连通，燃烧炉煤气管道7-1的出气端与燃烧炉7-2的第一进气端连通。

燃烧炉助燃空气管道7-3的出气端与燃烧炉7-2的第二进气端连通。

高温烟道管7-4的进气端与燃烧炉7-2的出气端连通，高温烟道管7-4的出气端与烟气混合室9的第二进气端连通。

燃烧炉煤气管道7-1将低温煤气管道1的部分煤气输送给燃烧炉7-2，燃烧炉助燃空气通过燃烧炉助燃空气管道7-3进入燃烧炉7-2，使煤气与助燃空气在燃烧炉燃烧，产生高温烟气，高温烟气通过高温烟道管7-4进入烟气混合室9。

高温烟道管7-4的出气端与烟气混合室9的底部连通，便于燃烧炉7-2产生的高温烟气进入烟气混合室9内，便于高温烟气与热风炉产生的热风炉烟气混合。在本实施方式中，高温烟道管7-4的出气端可通过连接管7-11与烟气混合室9的底部连通。

燃烧炉煤气管道7-1上设置有燃烧炉煤气调节阀7-5、第五切断阀7-6及燃烧炉煤气燃烧阀7-7，第五切断阀7-6设置在燃烧炉煤气调节阀7-5与燃烧炉煤气燃烧阀7-7之间，燃烧炉煤气燃烧阀7-7设置在第五切断阀7-6与燃烧炉7-2的第一进气端之间。

燃烧炉助燃空气管道7-3上设置有燃烧炉助燃空气调节阀7-8及燃烧炉助燃空气燃烧阀7-9，燃烧炉助燃空气燃烧阀7-9设置在燃烧炉助燃空气调节阀7-8与燃烧炉7-2的第二进气端之间。

通过调节燃烧炉煤气调节阀7-5的开度，可以控制进入燃烧炉7-2的煤气流量，通过调节燃烧炉助燃空气调节阀7-8，可以控制进入燃烧炉7-2的空气流量，从而控制燃烧炉7-2产生的烟气量和烟气温度。

燃烧炉煤气燃烧阀7-7及燃烧炉助燃空气燃烧阀7-9便于煤气燃烧。

当对煤气及助燃空气进行预热时，第五切断阀7-6处于打开状态，当要对设备进行检修时，第五切断阀7-6处于关闭状态。

采用三阀或四阀连锁调控温度模式，即通过燃烧炉煤气调节阀7-5和燃烧炉助燃空气调节阀7-8，这两个阀门调节燃烧炉空、煤气流量，控制燃烧炉7-2产生的烟气量和烟气温度，同时，第一烟道管10上设置有第一烟道调节切断阀16或第三烟道管12上设置有第二烟道调节切断阀17，通过这个阀门在一定范围内调节流入空气板式换热器5和煤气管式换热器2中的烟气量，从而控制空、煤气预热后的温度。

高温烟气供给装置还包括：燃烧炉助燃风机7-10。

燃烧炉助燃风机7-10的出气端与燃烧炉助燃空气管道7-3的进气端连通。

燃烧炉助燃风机7-10动作产生燃烧炉助燃空气，助燃空气通过燃烧炉助燃空气管道7-3进入燃烧炉7-2。

参见图2-3，具体地，热风炉烟道总管8与烟气混合室9同心轴设置，便于热风炉烟道总管8输送的热风炉烟气进入烟气混合室9内。

烟气混合室9内设置有扰流片24，通过扰流片24使燃烧炉7-2产生的高温烟气与热风炉烟道总管8输送的热风炉烟气在较短的距离内充分混合。

具体地，热风炉高温预热系统还包括：第一连通管道25、第二连通管道26及第三连通管道27。

第一连通管道25的进气端与低温煤气管道1连通，第一连通管道25的出气端与高温煤气管道3连通。

第二连通管道26的进气端与常温助燃空气管道4连通，第二连通管道26的出气端与高温助燃空气管道6连通。

第三连通管道27的进气端与烟气混合室9的出气端连通，第三连通管道27的出气端与烟囱14连通。

其中，第一连通管道25上设置有第六切断阀28，第二连通管道26上设置有第七切断阀29，第三连通管道27上设置有第八切断阀30。

当对煤气及助燃空气进行预热时，第六切断阀28、第七切断阀29及第八切断阀30处于关闭状态，当要对设备进行检修时，第六切断阀28、第七切断阀29及第八切断阀30处于打开状态，煤气依次通过低温煤气管道1、第一连通管道25及高温煤气管道3进入热风炉，助燃空气依次通过常温助燃空气管道4、第二连通管道26及高温助燃空气管道进入热风炉，高温烟气依次通过烟气混合室9及第三连通管道27进入烟囱14，保证热风炉正常运行，保证设备安全。

基于相同的发明构思，本申请还提供一种热风炉高温预热方法，包括以下步骤：

步骤1，煤气管网15的部分煤气进入高温烟气供给装置7，部分煤气在高温烟气供给装置7内燃烧产生高温烟气，输送给烟气混合室9。

步骤2，热风炉烟道总管8将热风炉产生的热风炉烟气输送给烟气混合室9。

步骤3，高温烟气与热风炉烟气在烟气混合室9混合后，通过第一烟道管10输送给煤气管式换热器2，通过第三烟道管12输送给空气板式换热器5。

步骤4，低温煤气管道1将煤气管网15另一部分的煤气输送给煤气管式换热器2，另一部分的煤气与高温烟气在煤气管式换热器5内进行换热，换热后的另一部分煤气通过高温煤气管道3输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第二烟道11输送到烟囱14。

步骤5，常温助燃空气管道4将助燃空气输送给空气板式换热器5，空气与高温烟气在空气板式换热器5内进行换热，换热后的空气通过高温助燃空气管道6输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第四烟道13输送到烟囱14。

为了更清楚介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

燃烧炉煤气管道7-1将低温煤气管道1的部分煤气输送给燃烧炉7-2，燃烧炉助燃空气通过燃烧炉助燃空气管道7-3进入燃烧炉7-2，使煤气与助燃空气在燃烧炉燃烧，产生高温烟气，高温烟气通过高温烟道管7-4进入烟气混合室9。

热风炉烟道总管8将热风炉产生的热风炉烟气输送给烟气混合室9。高温烟气与热风炉烟气在烟气混合室9混合后，通过第一烟道管10输送给煤气管式换热器2，通过第三烟道管12输送给空气板式换热器5。

低温煤气管道1将煤气管网15另一部分的煤气输送给煤气管式换热器2，另一部分的煤气与高温烟气在煤气管式换热器5内进行换热，换热后的另一部分煤气通过高温煤气管道3输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第二烟道11输送到烟囱14。

常温助燃空气管道4将助燃空气输送给空气板式换热器5，空气与高温烟气在空气板式换热器5内进行换热，换热后的空气通过高温助燃空气管道6输送给热风炉，换热后的高温烟气通过第四烟道13输送到烟囱14。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。