采用生物质气的冶金钢铁加热炉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用生物质气的冶金钢铁加热炉系统，其包括冶金钢铁加热炉加热炉、生物质气化反应系统及生物质可燃气管道输送系统。在加热炉中设有燃烧装置和燃气管道，其中，所述加热炉的燃气管道与一生物质气化反应系统直接连接，该生物质气化反应系统包括生物质原料供给装置、生物质流化床气化反应器、气化介质供给装置、以及设置于该生物质流化床气化反应器之外的两级以上的分离装置，所述的两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置。本发明专利技术直接利用生物质气化反应系统现场制备可燃的生物质气代替传统的化石能源作为燃料供加热炉使用，并可实现多台气化反应系统并联供气给加热炉，不仅可以节省运输成本，而且对环境的污染少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶金加热炉系统，更具体地讲，本专利技术涉及一种采用生物质气的 冶金钢铁加热炉系统。
技术介绍
在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括 有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭 或使钢锭内部温度均勻的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。连续加热炉包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉，但习惯 上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主 要特点是料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料 的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不 随时间变化而仅沿炉子长度变化。按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预 热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较 高，以利于实现快速加热。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉 料坯的断面温度均勻。用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。习惯上还按炉内 安装烧嘴的供热带划分炉段，依供热带的数目把炉子称为一段式、二段式，以至五段式、六 段式等。50 60年代，由于轧机能力加大，而推钢式炉的长度受到推钢长度的限制不能太 长，所以开始在进料端增加供热带，取消不供热的预热段，以提高单位炉底面积的生产率。 连续加热炉通常使用气体燃料、重油或粉煤，有的烧块煤。最近几年是我国钢铁产业大发展时期，大型钢铁企业因产品结构调整，新建或改 建项目大部分是热带、中厚板及冷轧、镀锌、彩涂等。地方中小型和民营钢铁企业多是建设 和生产棒线材、窄中宽带及型钢等产品。中小型钢铁厂，“滚雪球”式发展，由小到中，进一步发展到年产几百万吨钢铁产品 的大型企业。这些企业多数不建焦炉，在轧钢加热炉的燃料选择遇到问题。小产量的加热 炉还可以烧煤或煤粉，但因劳动条件极差又严重污染环境，受到限制。新建轧钢生产线动辄 就是年产几十万吨，甚至百万吨，追求大卷重，高成材率；加热炉小时产量上百吨，加热的坯 料长度最短6m，一般是9m，12m，最长的达16m ；加热质量要求高，钢坯温差控制在30°C。因 此，加热炉再烧煤，在技术上是完全不可行的。烧热脏煤气因工艺布置困难，也受到限制；可 以选择烧重油，但运行成本高。而这些企业所建的小、中高炉产生的多余煤气，如果不利用 而被迫放散，既污染环境，又浪费能源。此外，煤、煤粉或重油等燃料需各种运输过程从异地 运送到生产现场供加热炉使用，由于煤、煤粉或重油等属于易燃易爆物品，容易发生事故， 要求严格，造成运输成本高。化石和矿物能源的危机使得人们更加重视可再生能源的利用。而生物质能就是一 种可再生、可储存与替代、储量巨大、碳平衡的绿色能源。生物质能的本质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。据统计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗量 的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1%。生物质能源原料分布广、储量大、成本 低、应用范围广，理论上说，取之不尽，用之不竭。它还是唯一可以转化为清洁燃料的可再生 能源，其有害物质(硫和氮等)含量仅为中质烟煤的1/10，同时其能源利用可实现温室气体 CO2零排放。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种采用生物质气的冶金钢铁加热炉 系统，直接利用生物质原料现场制备可燃的生物质气作为燃料供加热炉使用，不仅可以节 省运输成本，而且对环境的污染少。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为一种采用生物质气的冶金钢铁加热炉 系统，其包括加热炉，在加热炉中设有燃烧装置和燃气管道，其中，加热炉的燃气管道与一 生物质气化反应系统直接连接，该生物质气化反应系统包括用于制备生物质燃气的生物质 流化床气化反应器；为该生物质流化床气化反应器提供反应原料的生物质原料供给系统； 设置于该生物质流化床气化反应器之外、并对该生物质流化床气化反应器之反应产物进行 分离的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装 置；以及为流化床气化反应器提供气化介质的气化介质供给系统。优选地，在上述冶金钢铁加热炉系统中，生物质流化床气化反应器包括设置于其 中部区域的第一进料口和第二进料口、设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及 设置于其上部区域的物料出口；其中，生物质流化床气化反应器的第一进料口与生物质原 料供给装置相接合，生物质流化床气化反应器的气化介质入口与气化介质供给装置相接 合；第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出口以及 设置于其底部的循环出口 ；其中，第一分离装置的物料入口与生物质流化床气化反应器的 物料出口相接合，第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与生物质流化床气化反应器 的第二进料口相接合；以及第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区 域的物料入口、设置于其底部的循环出口 ；其中，第二分离装置的物料入口与第一分离装置 的物料出口相接合，第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与生物质 流化床气化反应器的第二进料口相接合。在本专利技术的生物质气化反应系统中，生物质原料 如颗粒状的生物质原料在生物质流化床气化反应器与气化介质发生反应，生物质的聚合物 如纤维素等发生热解、氧化、还原、重整等复杂的系列反应，得到CO、H2和CH4等燃气，其中， 热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化成为小分子碳氢化合物。气化介质供给装置可以 包括风送装置，如鼓风机，风送装置通过管道连接于生物质流化床气化反应器底部的气化 介质入口，将气化介质从生物质流化床气化反应器的底部吹入。进一步地，燃烧装置包括设置在加热炉的炉墙中的蓄热室和燃烧器，蓄热室内设 有多个蓄热体处理孔，多个蓄热体处理孔之间设有烧嘴孔，蓄热体处理孔与烧嘴孔在径向 连通，在蓄热体处理孔内放置陶瓷蓄热体，在烧嘴孔内放置燃烧器。在首次点燃生物质气 时，由燃烧器点火引燃生物质气，从烧嘴孔向炉内加热，同时蓄热体处理孔内的陶瓷蓄热体 也吸收燃烧的热量保持高温状态。当生产流程的原因需短暂停止燃烧加热时，燃气管道停 止向燃烧装置输送生物质气，当再次启动燃烧加热而输送生物质气时，燃烧器不需重新点火，陶瓷蓄热体的表面温度足够高而引燃生物质气。陶瓷蓄热体的存在延长了燃烧器的使 用寿命，提高了点火效率。进一步地，燃烧装置分别设置在加热炉顶部以及侧面的炉墙上，燃气管道包括燃 气总管与燃气分管，燃气总管的进气口设置在加热炉顶部上方，燃烧装置通过燃气分管与 燃气总管连接相通。设置在加热炉顶部的燃烧装置成水平直线排列，设置在加热炉两侧炉 墙上的燃烧装置成垂直直线排列并对称分布，燃气总管呈倒U型，跨立在加热炉外，燃气总 管的进气口居中设置，各燃气分管与燃气总管垂直连接。燃气总管通过燃气分管将生物质 气输送到分布在加热炉顶部和侧面的燃烧装置中，因为生物质气自上而下的输送方式使得 生物质气可均勻分配到燃烧装置中，同时燃烧装置自上而下的排列方式保证了加热炉内温 度的均勻一致，有利于提高产品的加热成功率。进一步地，在各蓄热体处理孔之间设置隔板，在每一蓄热体处理孔外设有封闭孔 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用生物质气的冶金钢铁加热炉系统，其包括加热炉，在加热炉中设有燃烧装置和燃气管道，其中，所述加热炉的燃气管道与一生物质气化反应系统直接连接，该生物质气化反应系统包括：用于制备生物质燃气的生物质流化床气化反应器；为所述生物质流化床气化反应器提供反应原料的生物质原料供给系统；设置于所述生物质流化床气化反应器之外、并对所述生物质流化床气化反应器之反应产物进行分离的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置；以及为所述流化床气化反应器提供气化介质的气化介质供给系统。

【技术特征摘要】
一种采用生物质气的冶金钢铁加热炉系统，其包括加热炉，在加热炉中设有燃烧装置和燃气管道，其中，所述加热炉的燃气管道与一生物质气化反应系统直接连接，该生物质气化反应系统包括用于制备生物质燃气的生物质流化床气化反应器；为所述生物质流化床气化反应器提供反应原料的生物质原料供给系统；设置于所述生物质流化床气化反应器之外、并对所述生物质流化床气化反应器之反应产物进行分离的两级以上的分离装置，该两级以上的分离装置至少包括第一分离装置和第二分离装置；以及为所述流化床气化反应器提供气化介质的气化介质供给系统。2.如权利要求1所述的冶金钢铁加热炉系统，其中，所述的生物质流化床气化反应器包括设置于其中部区域的第一进料口和第二进料口、 设置于其底部的气化介质入口和废弃物出口、以及设置于其上部区域的物料出口 ；其中，所 述生物质流化床气化反应器的第一进料口与所述生物质原料供给装置相接合，所述生物质 流化床气化反应器的气化介质入口与所述的气化介质供给装置相接合；所述的第一分离装置包括设置于其上部区域的物料入口、设置于其中部区域的物料出 口以及设置于其底部的循环出口 ；其中，所述第一分离装置的物料入口与所述生物质流化 床气化反应器的物料出口相接合，所述第一分离装置的循环出口通过第一输送装置与所述 生物质流化床气化反应器的第二进料口相接合；以及所述的第二分离装置包括设置于其顶部的燃气出口、设置于其上部区域的物料入口、 设置于其底部的循环出口 ；其中，所述第二分离装置的物料入口与所述第一分离装置的物 料出口相接合，所述第二分离装置的循环出口通过第二输送装置和第一输送装置与所述生 物质流化床气化反应器的第二进料口相接合。3.如权利要求1所述的冶金钢铁加热炉系统，其中，所述燃烧装置包括设置在加热炉 的炉墙中的蓄热室和燃烧器，蓄热室内设有多个蓄热体处理孔，多个蓄热体处理孔之间设 有烧嘴孔，蓄热体处理孔与烧嘴孔在径向连通，在蓄热体处理孔内放置陶瓷蓄热体，在烧嘴 孔内放置燃烧器。4.如权利要求3所述的冶金钢铁加热炉系统，其中，所述燃烧装置分别设置在加热炉 顶部以及侧面的炉墙上，燃气管道包括燃气总管与燃气分管，燃气总管的进气口设...

【专利技术属性】
技术研发人员：常厚春，马革，刘安庆，赵广健，覃勇付，陈平，陈燕芳，
申请(专利权)人：广州迪森热能技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]