一种利用热风炉中温烟气预热助燃空气和煤气的工艺及设备制造技术

一种利用热风炉中温烟气预热助燃空气和煤气的工艺及设备。它主要是解决现有预热工艺复杂、占地大、或热效率差等技术问题。其技术方案要点是：从热风炉中温区引部分中温烟气与正常烟道排出的低温烟气混合或热交换获得较高热值烟气通过换热器预热得到具有较高热值的助燃空气和煤气，根据蓄热室的热工特性和气体流动、分布特点，将烟气引出点设在烧炉期间蓄热室中温区气流偏低处提前引出，使蓄热室断面的气流趋于均匀；在该处上下截面采用具有承上起下功能的格子砖，让气体能水平流动进行交换，部分引出以预热助燃空气和煤气。它工艺简单，投资省，占地少，热效率高，工艺合理。它适用于新建和改造性的热风炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于炼铁工艺的、利用热风炉中温烟气对助燃空气和煤气进行预热的工艺及专用设备。
技术介绍
如何提高高炉入炉风温，是当前炼铁工作者所面临的紧迫的课题一方面，由于焦煤资源的短缺，要求高炉冶炼需增加喷煤量，从而减少入炉焦比。但高炉冶炼增加喷煤量后，会带来风口燃烧温度降低，煤粉燃烧率下降。为确保增加喷煤量后的冶炼效果，可采用富氧工艺。但国内钢铁厂通常会受到富余氧源的限制以及冶炼成本的增加等原因的制约，高富氧工艺还很难在短时间内得到广泛推广。因此，提高高炉入炉风温是当前降低入炉焦比、增加喷煤量的有效而经济的措施，也是必然选择。另一方面，随着高炉的大型化，原料条件的不断改善和冶炼水平的提高，高炉煤气热值在不断贫化；而钢铁厂普遍所面临的窘境是高热值的煤气(焦炉煤气)短缺，而低热值的煤气(高炉煤气)富余。因此，当前钢铁厂所面临的现实是如何利用低热值的高炉煤气，使热风炉获得高风温。这是摆在炼铁工作者面前的一个重要课题。要使热风炉获得高风温，必须提高热风炉的燃烧温度；而要提高燃烧温度，必须提高燃烧介质的化学能和物理能。在化学能不变的情况下，则须设法提高其物理能。多年来，炼铁工作者对热风炉采用单烧高炉煤气获得高风温做了大量的探索和实践，其主要内容和形式归纳如下1、利用送风后的热风炉的余热进行助燃空气预热，以提高热风炉的燃烧温度(如1988年，北京冶金工业出版，项钟庸、郭庆弟撰写的“蓄热式热风炉”)，此法工艺复杂，且每座高炉须有四座以上的热风炉，在现实中难于推广。2、采用前置烟气炉技术。此技术分为两种(1)利用高炉改造的机会，新建热风炉，将淘汰的旧热风炉改造成前置烟气炉并兼作换热器，将热风炉烧炉的助燃空气预热到一定的温度，提高热风炉的燃烧温度，如首钢2号高炉(《炼铁》2004(2)15-18。黄东辉、韩向东撰写的“首钢2号高炉利用旧热风炉预热助燃空气的实践”)；(2)新建前置烟气炉，产生中温烟气通过预热器将热风炉烧炉的助燃空气和煤气预热到一定的温度，提高热风炉的燃烧温度，如鞍钢、宝钢和太钢(《炼铁》2004(1)53-56。刘高高、袁熙志、吴秋廷撰写的“热风炉前置预热技术的应用”)。采用前置烟气炉的技术，可使热风炉的拱顶温度达到1400℃～1450℃，入炉风温达到1200℃～1250℃，在实践中取得了效果。但也存在如下问题①工艺比较复杂，占地大。一般改造性的高炉因受场地的限制，布置烟气炉及其管线极其困难；②前置烟气炉的热效率差，从能源利用的角度来看，经济上是否合算，需作进一步的论证。因该技术的能源转换多了一道烟气炉的环节，而且烟气炉的温度一般控制在1000℃以下，采用高炉煤气烧炉尚需较高的空气过剩系数，低热值的煤气热焓尚不能充分发挥。③热风炉拱顶温度提高之后，带来排烟温度升高的问题。为保证炉箅子支柱的使用安全温度，热风炉需适当增大蓄热面积。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种更加节能、成本较低的利用热风炉中温烟气预热助燃空气和煤气的工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是首先，从热风炉中温区引部分中温烟气与正常烟道排出的低温烟气混合或热交换获得较高热值烟气通过换热器预热助燃空气和煤气，从而得到具有较高热值的助燃空气和煤气，以提高热风炉的燃烧温度；然后，根据蓄热室的热工特性和气体流动、分布特点，将烟气引出点设在烧炉期间蓄热室中温区气流偏低处提前引出，减少了其气流阻损，增大其气体流量，使蓄热室断面的气流趋于均匀；再在该处上下截面采用具有承上起下功能的格子砖，让气体水平流动进行交换，部分引出以预热助燃空气和煤气。烟道内采用保温材料，并设置引烟气管道，在混合烟气的高温段预热助燃空气，在低温段预热煤气；或混合烟气同时预热助燃空气和煤气；或设置引烟气管道和附加烟道，引出的中温烟气单独预热助燃空气，烟道废气预热煤气。也可从热风炉蓄热室中温区引出部分烟气。本专利技术的另一个目的是提供一种更加节能、成本较低的用于利用热风炉中温烟气预热助燃空气和煤气工艺的设备。所采用的技术方案是煤气预热装置1经热风炉2通烟气换热3，空气预热装置4经热风炉2通烟气换热3。所述热风炉2由2个或2个以上的热风炉并联而成。本专利技术的有益效果是它通过利用热风炉的低温和中温混合(或不混合)烟气预热其助燃空气和煤气，使高炉入炉风温达到1250℃。它工艺简单，投资省，占地少。用能合理，转化环节少，因此，其热效率高；经计算，可提高燃烧温度160℃，仅需增加高炉煤气燃烧量16-17％。且工艺合理，可缩短热风炉的烧炉时间，使蓄热室平截面上气流分布均匀，提高热风炉效率。它适用于新建和改造性的热风炉。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。图2是用于热风炉预热助燃空气和煤气工艺的设备连接结构示意图。具体实施例方式利用热风炉的燃烧废烟气采用热管换热器预热助燃空气和煤气的技术已在上个世纪八十年代和九十年代的国内钢铁厂逐步推开，通常热风炉排出的烟气温度在280℃-300℃，可将空、煤气同时预热至160℃左右，提高高炉入炉风温70℃左右。要进一步地提高其预热效果，需将烟气温度提高。本工艺旨在有效地提高烟气温度，使换热后的助燃空气和煤气达到一定的热焓，提高热风炉的燃烧温度，从而获得1250℃的入炉风温。其工艺流程见图1。首先，从热风炉中温区引部分中温烟气与正常烟道排出的低温烟气混合或热交换获得较高热值烟气通过换热器预热助燃空气和煤气，从而得到具有较高热值的助燃空气和煤气，以提高热风炉的燃烧温度；然后，根据蓄热室的热工特性和气体流动、分布特点，例如根据内燃式热风炉蓄热室内的气流分布特点左右对称而前后不对称性，送风期与燃烧期的不对称性；将烟气引出点设在烧炉期间蓄热室中温区气流偏低处提前引出，减少了其气流阻损，增大其气体流量，使蓄热室断面的气流趋于均匀；再在该处上下截面采用具有承上起下功能的格子砖，让气体水平流动进行交换，部分引出以预热助燃空气和煤气。烟道内采用保温材料，并设置引烟气管道，在混合烟气的高温段预热助燃空气，在低温段预热煤气；或混合烟气同时预热助燃空气和煤气；或设置引烟气管道和附加烟道，引出的中温烟气单独预热助燃空气，烟道废气预热煤气。也可只从热风炉蓄热室中温区引出部分烟气。所述工艺采用的设备连接是高炉煤气通煤气预热装置1通热风炉2燃烧后通烟气换热3，空气经空气预热装置4通热风炉2助燃后通烟气换热3。所述热风炉2由2个或2个以上的热风炉并联而成。参阅图2。1、工艺计算工艺计算的数据依据本公司4号高炉(1800m3)内部保密实验得来。为保证高炉入炉风温1250℃，热风炉的理论燃烧温度按1500℃考虑。计算结果如下计算结果之一800℃的中温烟气量～40％，热风炉正常排出的平均烟气为300℃其量～60％，两者混合后的温度为～520℃。经换热器换热后，助燃空气温度为445℃，煤气温度为270℃，换热器排出的废气温度为180℃。热交换计算结果见表1。表1热交换计算表(热值单位为kcal/m3) 计算结果之二900℃的中温烟气量～32％，热风炉正常排出的平均烟气为300℃其量～68％，两者混合后的温度为500℃。经换热器换热后，助燃空气温度为330℃，煤气温度为330℃，换热器排出的废气温度为160℃。热交换计算结果见表2。表2热交换计算表(热值单位为kcal/m3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用热风炉中温烟气预热助燃空气和煤气的工艺，其特征是：从热风炉中温区引部分中温烟气与正常烟道排出的低温烟气混合或热交换获得较高热值烟气通过换热器预热助燃空气和煤气，从而得到具有较高热值的助燃空气和煤气，以提高热风炉的燃烧温度；根据蓄热室的热工特性和气体流动、分布特点，将烟气引出点设在烧炉期间蓄热室中温区气流偏低处提前引出，减少了其气流阻损，增大其气体流量，使蓄热室断面的气流趋于均匀；在该处上下截面采用具有承上起下功能的格子砖，让气体能水平流动进行交换，部分引出以预热助燃空气和煤气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉明，
申请(专利权)人：湖南华菱湘潭钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]