專利名稱：從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于提供高溫氣體的從熱風爐蓄熱體組氣道兩端加熱的熱風爐。
背景技術：
高爐冶煉需要溫度足夠高的熱風，熱風爐是提供這種熱風的裝置。當前工業應用的熱風爐由爐殼、耐火襯、燃燒裝置、格子磚、爐箅子、閥門和通道系統所組成。受燃料的發熱值及燃料和助燃空氣初始溫度的限制，現有熱風爐的送風溫度一般在1000-1200℃左右，不能適應新的高風溫要求。需要特別注意的是，在如此高的溫度下，要想使溫度再提高非常困難，但哪怕使溫度再提高幾十度，對冶煉過程也是非常有益的。傳統熱風爐的不足之處在于1.爐內蓄熱體組兩端的溫差很大，蓄熱體組的熱容能力未能充分發揮作用，在同等供熱能力的條件下，體積大，投資高；2.爐內排出的煙氣溫度較高，影響熱風爐的熱效率，如果采用熱交換器來回收余熱，則需增加投資，且效果不夠理想；3.熱風爐能夠提供的熱風溫度的上限受燃氣質量的影響較大，特別是使用高爐煤氣時，難以適應1200℃以上高風溫的要求。
發明內容
本實用新型的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種風溫更高、蓄熱體的蓄熱能力更大、更容易提高熱效率、更安全的熱風爐。
為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為本實用新型的基本構思是，在熱風爐蓄熱體組的氣道兩端各設一個燃燒室，從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱，使熱風溫度更高，熱風爐蓄熱體組獲得更小的溫度梯度，以提高蓄熱體組的蓄熱能力。
為提高燃燒效率和對蓄熱體組的加熱溫度，可運用蓄熱燃燒技術，將煤氣與或助燃空氣加熱后燃燒。
蓄熱燃燒技術可使用蓄熱室或蓄熱式燒嘴。
上述構思下的熱風爐的蓄熱體組，還可以是通過管道和閥門系統保持兩兩相通的多個相對獨立的蓄熱體組組合而成，以保證燃燒過程的正常進行。
可使煤氣和助燃空氣的通道在熱風爐蓄熱體組兩端與熱風爐蓄熱體組氣流通道平行，冷風和熱風通道在熱風爐蓄熱體組兩側的側部與蓄熱體組氣流通道相交一個角度，也可使冷風和熱風通道在熱風爐蓄熱體組兩端與熱風爐蓄熱體組氣流通道平行，煤氣和助燃空氣的通道在熱風爐蓄熱體組兩側的側部與熱風爐蓄熱體組氣流通道相交一個角度。
在送風期，為使熱風爐內氣流流場均布，可在冷風進口與或熱風出口的部位設置環套，環套內設置多個風口。
為改善氣流進出的分布狀態，可使冷風進口與或熱風出口的中心線或中心對稱面與其徑向線之間保持一個便進出風大致沿切向進出的斜角。
同樣，在燃燒期，為使熱風爐內氣流均勻分布，可在煤氣、空氣進口與或煙氣出口的部位設置環套，環套內設置多個風口，便煤氣、空氣進口與或煙氣出口的中心線或中心對稱面與其徑向線之間保持一個便進出風大致沿切向進出的斜角。
為烘爐和低溫段的燃燒，在蓄熱體組兩側各設一臺點火器。
當上述熱風爐采用臥式單體式的結構時，能有效降低熱風爐高度，減小底部蓄熱體的蠕變，避免產生高空作業帶來的諸多不便，使蓄熱體組內的溫度梯度更小。
與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果1.在耐火材料、蓄熱體材料、控制系統和時間允許的條件下，即使采用低熱值燃氣和較低的熱風溫度也可以達到工藝所需的任意溫度，從而實現冶煉過程中風溫因素最大限度的優化；2.在同等條件下，與現有熱風爐相比送風時間更長；3.當采用蓄熱燃燒技術時，相對于現有技術熱風爐的效率更高，并且具有顯著的節能、環保效果；4.爐內蓄熱體組的內部溫差較小，且蓄熱體的溫度較高，因而單位蓄熱體的蓄熱能力更大；5.在熱風爐采用臥式單體式的結構時，能有效降低熱風爐高度，降低投資；減小底部蓄熱體的蠕變；設備安裝和維護更為方便；蓄熱體組內的溫度梯度更小。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述。
圖1為本實用新型實施例一從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐處于右側點火時的燃燒期系統示意圖；圖2為本實用新型實施例一從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐處于左側點火時的燃燒期系統示意圖；圖3為本實用新型實施例一從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐送風期系統示意圖；圖4為蓄熱室分解示意圖；圖5為煤氣、空氣在管道燃燒示意圖；圖6為熱風爐與蓄熱室整體連接示意圖；圖7為另一種蓄熱體組布置示意圖；圖8為A-A剖面示意圖；圖9為B-B剖面示意圖；圖10為實施二的蓄熱體組布置示意圖。圖中1.蓄熱室 2.煤氣蓄熱體 3.空氣蓄熱體 4.高溫閥門5.空氣燒嘴 6.煤氣燒嘴 7.熱風爐本體 8.熱風出口環套9.燃燒室 10.熱風爐蓄熱段11.燃燒室12.冷風進口環套 13.換向系統14.助燃風機15.引風機16.煙囪17.點火器具體實施方式
如圖1-3，是本實用新型的實施例一的系統圖，展示的是熱風爐采用臥式單體式的情況。從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐包括熱風爐本體7、蓄熱室1、空氣燒嘴5、煤氣燒嘴6、熱風出口環套8、冷風進口環套12、高溫閥門4、換向系統13、助燃風機14、引風機15、煙囪16、點火器17。其中熱風爐本體7包括燃燒室9、熱風爐蓄熱段蓄熱體組10、燃燒室11。
其中，所述的蓄熱段填充蓄熱體；所述蓄熱體可為蜂窩體、球體、7孔格子磚和19孔格子磚中的任何一種。蓄熱體的材質可為粘土質、高鋁質、莫來石質和硅質耐火材料。
蓄熱燃燒裝置的蓄熱室或蓄熱式燒嘴的蓄熱體為蜂窩體結構或球體結構，所述蜂窩體斷面為100mm×100mm，長200-400mm，每個孔為邊長2.5-3.0mm的正方形；所述球體結構直徑為15-30mm；材質可為粘土質、高鋁質、莫來石質和硅質耐火材料。
熱風爐本體可為臥式鋼制筒體，內襯耐火材料，在長度上分為燃燒室9、熱風爐蓄熱段10、燃燒室11，蓄熱段填充蓄熱體組10，燃燒室為空氣、煤氣燃燒的空間。
如圖1，在本體的兩端設多組蓄熱室或蓄熱式燒嘴，在燃燒期，煤氣、空氣經過燃燒室11側的蓄熱室1、高溫閥門4、煤氣燒嘴6、空氣燒嘴5或蓄熱式燒嘴燃燒時，產生的高溫煙氣，經過蓄熱段的蓄熱體組10，然后經過燃燒室9側的煤氣燒嘴6、空氣燒嘴5、高溫閥門4、蓄熱室1或蓄熱式燒嘴，加熱燃燒室9側的蓄熱室1內的煤氣蓄熱體2和空氣蓄熱體3或蓄熱式燒嘴的蓄熱體后，經閥門、管路系統、換向系統、引風機排入煙囪。
如圖2，在燃燒期，30-200S后，換向系統換向，煤氣、空氣經過燃燒室9側的蓄熱室1、高溫閥門4、煤氣燒嘴6、空氣燒嘴5或蓄熱式燒嘴燃燒時，產生的高溫煙氣，經過蓄熱段的蓄熱體組10，然后經過燃燒室11側的煤氣燒嘴6、空氣燒嘴5、高溫閥門4、蓄熱室1或蓄熱式燒嘴，加熱燃燒室11側的蓄熱室1內的煤氣蓄熱體2和空氣蓄熱體3或蓄熱式燒嘴的蓄熱體后，經閥門、管路系統、換向系統、引風機排入煙囪。
如圖3，在送風期，關閉熱風爐本體兩端的高溫閥門4，均壓后，開冷風和熱風的閥門，冷風經冷風進口環套12，進入熱風爐和蓄熱體組進行熱交換后，從熱風出口環套8進入熱風總管。
按照一定規律和程序熱風爐兩側蓄熱室或蓄熱式燒嘴交替工作。
高爐煤氣的著火點約530℃，實際控制在大于600℃。從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐初期工作時，煙氣溫度低，由點火器17將熱風爐烘至大于600℃，然后啟動蓄熱室或蓄熱式燒嘴。因此，蓄熱式燒嘴不是在全周朝都處于真正工作狀態，只有燃燒室9、11的溫度達到大于600℃后的周期，才真正工作。按熱風爐工況，分以下幾種情況1)熱風爐爐建成初期，熱風爐處于″涼″狀態，蓄熱室或蓄熱式燒嘴無法工作，靠設置在燃燒室9、11側的點火器17進行烘爐。先用燃燒室9側的點火器烘爐，然后燃燒室9、11側的點火器17輪流烘爐，開始煙氣溫度較低，蓄熱室或蓄熱式燒嘴的蓄熱體溫度較低，當熱電偶測得一側燃燒室溫度大于600℃，達到空氣、煤氣的著火點，空氣、煤氣接入這一側的蓄熱室或蓄熱式燒嘴，開始工作，同時，檢測另一側燃燒室的溫度，當也達到大于600℃，換向系統換向，空氣、煤氣接入另一側的蓄熱室或蓄熱式燒嘴，開始工作。這時蓄熱室或蓄熱式燒嘴進入真正工作狀態，停止點火器17，按烘爐曲線進行烘爐，直到烘爐結束。由于蓄熱段處于申部，烘爐結束時，燃燒室的溫度均達到1300--1500℃，為熱風爐投運創造了條件。
2)烘爐結束后，燃燒室的溫度均達到1300--1500℃，熱風爐處于憫爐狀態。投入燃燒前，熱電偶測得兩側燃燒段溫度，達600℃，即可按微機控制程序或控制器程序進行工作。
3)熱風爐在送風期結束后，熱風出口側燃燒室的溫度約1000--1500℃，冷風進口室燃燒是的溫度約300--500℃，熱風出口側燃燒室的溫度滿足煤氣燃燒的條件，先從熱風出口側燃燒室的蓄熱室或蓄熱式燒嘴送入煤氣和空氣，進行燃燒，冷風進口側燃燒室的蓄熱室或蓄熱式燒嘴處于蓄熱狀態。
當冷風進口側燃燒室的溫度大于600℃，換向系統換向，冷風進口側燃燒室的蓄熱室或蓄熱式燒嘴開始加熱煤氣、空氣，進行燃燒，熱風出口側燃燒室的蓄熱室或蓄熱式燒嘴處于蓄熱狀態。蓄熱室或蓄熱式燒嘴按微機控制程序或控制器程序進行工作，直到兩側燃燒室溫度達1300-1500℃。
每組蓄熱室或蓄熱式燒嘴可分隔為用于不同用途的兩部分，或如圖4分解為兩組用于不同用途的蓄熱室或蓄熱式燒嘴，或如圖5在管道內燃燒送入熱風爐，或如圖6蓄熱室或蓄熱式燒嘴與熱風爐連成整體。
圖7是實施例一中，另一種蓄熱體組的布置形式，它是由通過管道和閥門系統保持兩兩相通的多個相對獨立的蓄熱體組組合而成。圖中，10是多個相對獨立的蓄熱體組，通過各個閥門的開關組合和管道，可以保持它們的兩兩相通。
圖8是圖1中的A-A的剖面圖，它表示的是，在送入冷風的環套12內設置多個進風口時的一種結構。
圖9是圖1中的B-B的剖面圖，它表示的是，在導出熱風的環套8內設置多個出風口時的一種結構。
設一臺或兩臺(一用一備)助燃風機14，提供助燃空氣，其壓力要滿足蓄熱燃燒的要求，為5-15Kpa。
換向系統13可為換向機構或獨立的閥組，其后設一臺或兩臺(一用一備)引風機15和煙囪16，排放煙氣，煙氣溫度小于200℃。
作為一個完整的熱風爐系統，至少應當由本實施例所示的兩座熱風爐構成，考慮到檢修等情況，最好采用本實施例所示的三座熱風爐構成一個完整的熱風爐系統。
圖10是本實用新型采用了通過管道和閥門系統保持兩兩相通的多個相對獨立的蓄熱體組的實施例二的結構圖，為了簡化，圖中沒有畫出耐火襯。圖中各標號的含義，與圖1-3中的標號的含義相同。從圖中不難看出，在本實施例中，一方面，通過各閥門的開、關組合，可以對各個相對獨立的蓄熱體組10進行兩兩加熱，并使完成加熱后的相對獨立的蓄熱體組逐個進入送風的放熱階段；另一萬面，通過相關閥門的開、關配合，在任何一個相對獨立的蓄熱體組處于送風狀態時，對處于待命狀態的其余兩個相對獨立的蓄熱體組進行加熱，除非處于待命狀態的其余兩個相對獨立的蓄熱體組中有一個屬于高溫待命，暫時不需要加熱。
無論實施例一還是實施例二，可在爐殼上增設多個送往高爐的煤氣燒嘴6與/或空氣燒嘴5以及冷風進口環套12、熱風出口環套8，該環套的斷面形狀還可以是半圓形的或其他形狀。
權利要求1.一種從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，包括熱風爐本體、蓄熱燃燒裝置、高溫閥門、換向系統、助燃風機、引風機、煙囪、點火器、冷風熱風或煤氣空氣均勻配氣環行通道、閥門及管路系統，所述本體包括爐殼、耐火襯、燃燒室、蓄熱體組，其特征在于，熱風爐本體為橫放的圓柱形容器，其內蓄熱體組的氣道兩端各設一個燃燒室；其中一燃燒室通過空氣燒嘴、煤氣燒嘴和高溫閥門與一蓄熱燃燒裝置一端相連，另一個燃燒室通過空氣燒嘴、煤氣燒嘴和高溫閥門與另一蓄熱燃燒裝置一端相連；所述蓄熱燃燒裝置另一端通過管道與所述換向系統一端相連；所述換向系統另一端與空氣管道、煤氣管道、助燃風機、引風機和煙囪相連。
2.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，熱風爐的蓄熱體組，是通過管道和閥門系統保持兩兩相通的多個相對獨立的蓄熱體組的組合。
3.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，所述蓄熱燃燒裝置位于兩端燃燒室的兩側或外部，至少包括兩組蓄熱室或蓄熱式燒嘴，每組蓄熱室分隔為用于不同用途的兩部分或分解為兩組用于不同用途的蓄熱室。
4.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，在熱風爐本體外部與燃燒室空間對應的位置設有冷風進口環套和熱風出口環套；所述冷風進口環套和熱風出口環套的構造形式為鋼制的環行外殼，并與鋼制的爐殼焊接相連，內襯耐火材料，熱風爐本體被所述環行外殼遮住部分在爐殼和耐火材料層上開有10個進、出風口，并使冷風與或熱風進、出熱風爐時氣流的中心線與其徑向線之間保持一個夾角。
5.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，在熱風爐本體蓄熱體組兩側的燃燒室各設一臺點火器。
6.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，熱風爐本體的構造形式是最外層為鋼制筒體，內襯200-500mm厚耐火材料；所述的蓄熱段填充蓄熱體；所述蓄熱體可為蜂窩體、球體、7孔格子磚和19孔格子磚中的任何一種。
7.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，蓄熱燃燒裝置的蓄熱室或蓄熱式燒嘴的蓄熱體為蜂窩體結構或球體結構，所述蜂窩體斷面為100mm×100mm，長200-400mm，每個孔為邊長2.5-3.0mm的正方形；所述球體結構直徑為15-30mm。
8.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，所述換向系統為換向機構或獨立的閥門組，同時，在熱風爐本體燃燒室和蓄熱燃燒裝置之間或蓄熱燃燒裝置與換向系統之間設一高溫、高壓閥門。
9.如權利要求1所述的從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，其特征在于，設一臺或兩臺助燃風機，提供助燃空氣，其壓力要滿足蓄熱燃燒的要求，為5-15Kpa，換向系統后設一臺或兩臺引風機和煙囪，排放煙氣。
專利摘要一種從熱風爐蓄熱體組的氣道兩端加熱的熱風爐，屬于煉鐵領域。可解決現有熱風爐風溫不高、蓄熱體的蓄熱能力小的問題。它包括熱風爐本體、蓄熱燃燒裝置、高溫閥門、換向系統、助燃風機、刮風機、煙囪、點火器、冷風熱風或煤氣空氣均勻配氣環行通道、閥門及管路系統。其中熱風爐本體為橫放的圓柱形容器，內襯耐火材料。熱風爐本體內襯空間包括蓄熱段和燃燒室，所述燃燒室在本體內襯空間內蓄熱體組的氣道兩端各設一個，靠兩端燃燒室的周期性的工作，對熱風爐蓄熱體組進行加熱；蓄熱燃燒裝置位于熱風爐兩端燃燒室的兩側，至少包括兩組蓄熱室或蓄熱式燒嘴。本熱風爐可給高爐提供1300℃以上的熱風。
文檔編號C21B9/00GK2705465SQ20032013119
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月5日 優先權日2003年12月5日
發明者黃東生, 姚朝勝, 王榮恩, 任浩 申請人:山東省冶金設計院