一種改進的蓄熱式輥底加熱爐的製作方法

2023-06-04 07:08:31 4

專利名稱：一種改進的蓄熱式輥底加熱爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種用於薄板坯連鑄連軋生產線上的蓄熱式輥底加熱爐，屬於 軋鋼設備技術領域。
背景技術：
在薄板坯連鑄連軋生產工藝中，輥底加熱爐起著非常重要的作用，它在加熱 連鑄機生產出來的薄板坯的同時，還存儲高溫板坯，板坯溫度從800 1050°C加熱到 1150士 10°C，加熱好的板坯留在輥底爐內待軋，這樣依靠輥底爐就可把連鑄和軋機生產兩 種不同的生產工藝連在一起，發揮薄板坯連鑄連軋的優勢，提高生產線的產量，因此，輥底 爐的長度一般為200 300米，其中只有加熱爐入口的60 80米的爐長用於板坯加熱，其 它各段的加熱爐只是用於板坯的保溫、待軋，起到一個緩衝的作用。在燃料燃燒過程中所產 生的高溫煙氣，溫度一般在1150°C以上直接通過煙道排出爐外，雖然在煙道中都布置了空 氣和煤氣的換熱器，可以將空氣和煤氣溫度預熱到400°C，但是，由於空氣和煤氣的管線長， 實際到達燒嘴前的空氣和煤氣溫度只有150°C左右，因此輥底式加熱爐的熱效率通常只有 15 20%，而常規的連續加熱爐的熱效率一般在50%以上。因此熱效率低，燃料消耗高是 該類型加熱爐的一個致命缺陷。目前在常規的軋鋼加熱爐上通常都採用蓄熱式燃燒作為鋼坯等原料的加熱方式， 這種燃燒方式燒嘴I、II成對使用，I燒嘴燃燒時所產生的高溫廢氣由對面的II燒嘴吸入， 加熱蓄熱箱內的蓄熱體，這時在II燒嘴的蓄熱箱內發生熱交換過程，蓄熱體的最高溫度升 到1000°C以上，煙氣溫度降低到150°c後從II燒嘴尾部排出，而I燒嘴內的蓄熱體溫度也 隨之逐步降低，風溫也逐步降低，在一個周期後，I、II燒嘴的換向燃燒，重複剛才的燃燒過 程，因此，無論是從I燒嘴或者是從II燒嘴通過的、助燃熱空氣溫度在1000°C以上，而排出 的煙氣溫度都在150°C以下，相比於以往在輥底爐上採用的常規燃燒來說，蓄熱式燃燒煙氣 排煙溫度在150°C以下，而不是將1150°C的高溫煙氣直接排出，因此，採用蓄熱式燃燒的輥 底爐的熱效率要比常規燃燒的輥底爐高出很多。但是作為常規的蓄熱式燃燒來說，空氣或煤氣預熱溫度都非常高，通常能夠達到 iooo°c，因此，所有的蓄熱燃燒均採用了外混方式燃燒，蓄熱後的空氣或煤氣在爐膛內邊混 合、邊燃燒，蓄熱式燒嘴的火焰長度一般都在3 6米。而輥底爐的內寬只有2米，如果採 用普通的蓄熱式燃燒技術則會出現從I燒嘴排出的燃料和空氣還未能在加熱爐內完全燃 燒，就被對面的II燒嘴吸入，從而在II燒嘴內發生二次燃燒，而在一個狹小的空間內，由於 空氣和煤氣充足而發生二次燃燒，其燃燒溫度將達到1400°c以上，從而出現各種不可預知 的後果，輕則會出現燒嘴內超溫，重則燒熔蓄熱體、燒壞爐牆等各種現象。另外，蓄熱式燃燒 的設備複雜，體積龐大，相對而言，普通的蓄熱式燒嘴不能在結構相對簡單的輥底爐上安裝 使用。由於現有技術的蓄熱式燃燒技術不能直接應用在輥底式加熱爐上，如何針對輥底 式加熱爐的特點，重新進行蓄熱式技術的開發，使得蓄熱式技術在輥底加熱爐上得到應用
3是技術人員面臨的新課題。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠應用蓄熱式燃燒技術、提高鋼坯 加熱質量、降低煤氣消耗的改進的輥底加熱爐。解決上述技術問題的技術方案是一種改進的蓄熱式輥底加熱爐，它包括爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴為多 個，在爐膛內沿爐長方向，在爐子兩側上層均勻布置，蓄熱式燒嘴內有煤氣噴口和空氣噴 口，煤氣噴口布置在燒嘴中心，空氣噴口沿煤氣噴口四周方向均勻布置，每個蓄熱式燒嘴分 別與空氣管道、煤氣管道、煙氣管道相連接。上述改進的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴內的煤氣通道為蝸形通道，空氣通道 內設置了渦流導向通道。上述改進的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴的煤氣通道中安裝了一個可使煤氣沿 其外壁形成中空筒狀旋轉氣流的錐形煤氣分流短管。上述改進的蓄熱式輥底加熱爐，蓄熱式燒嘴的燒嘴磚環繞的空氣通道內布設有蓄 熱體。上述改進的蓄熱式輥底加熱爐，煤氣管道與蓄熱式燒嘴的連接處有煤氣快切閥。本實用新型的優點在於每個蓄熱式燒嘴的空氣、煙氣、煤氣自成一個系統，燒嘴 採用同心射流方式，蓄熱後的空氣與煤氣噴出後，沿一個固定的角度在爐內相遇，從而能夠 保證火焰長度；蓄熱室水平全部嵌在爐牆內，這樣使得每個蓄熱室的供熱能力增大，同等產 量下，應用本技術的蓄熱式加熱爐較常規蓄熱式加熱爐上節約1/5煤氣消耗，採用蓄熱燃 燒技術，空氣預熱溫度> 1000°C (僅比爐溫低50 80°C)，排煙溫度< 150°C ；因而，可以 大幅度地回收煙氣中的餘熱。

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是圖1的剖面結構示意圖；圖3是蓄熱式燒嘴的外部視圖；圖4是蓄熱式燒嘴俯視方向的剖面結構示意圖。圖中標號如下爐體1、蓄熱式燒嘴2、煤氣管道3、煙氣管道4、爐輥5、空氣管道6、 爐牆7、煤氣主管道8、煤氣快切閥9、空氣主管道10、煙氣手動閥門11、空氣手動閥門12、空 氣/煙氣換向閥13、煤氣管道法蘭14、蓄熱體15、燒嘴磚16、空氣噴口 17、煤氣噴口 18
具體實施方式
本實用新型包括蓄熱式輥底爐的爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴。在該加熱爐中，加熱 爐助燃空氣採用的是蓄熱式，冷空氣在蓄熱式燒嘴內蓄熱，經過蓄熱的空氣溫度可以達到 1000°C以上。而作為燃料的煤氣不蓄熱，也不進行預熱，由系統中的快切閥控制，在蓄熱式 燒嘴內煤氣的開啟與關閉和空氣的進入、煙氣的排出一起組成了一個完整的燃燒過程。在本實用新型中，蓄熱式加熱爐採用若干個蓄熱式燒嘴，燒嘴採用流量脈衝控制，布置在輥底爐的上層，在爐子兩側沿爐長方向均勻布置，通過高溫氣流的擾動，實現整個加 熱爐爐膛溫度均勻，最終達到物料均勻加熱。另有部分燃燒後產生的高溫煙氣從爐膛下部 排出，從而起到加熱板坯下部的作用，使板坯上下表面的溫差控制在10°C以內。圖1給出了蓄熱式加熱爐的結構圖，它包括爐體1，其上分別裝有空氣管道6、煙氣 管道4，該空氣管道6、煙氣管道4與空氣/煙氣換向閥13 (如圖3示)一端聯通，空氣/煙 氣換向閥13的另一端與空氣管道6、空氣側排煙氣管道4聯通，煤氣管道3中間通過煤氣快 切閥9 (如圖3示)聯通，外部的空氣管道6、煙氣管道4和煤氣管道3與爐體1內的蓄熱式 燒嘴2內各自管道聯通。圖2給出了蓄熱式加熱爐的剖面結構，該蓄熱式燒嘴2全部水平嵌在爐牆7內，分 布在爐子兩側被加熱鋼坯的上方，每一個蓄熱式燒嘴2內部，在通道中間均布置一定數量 的蓄熱體15 (如圖4示)，冷的空氣通過蓄熱式燒嘴2的蓄熱體15時，完成熱交換過程，通 過空氣噴口 17 (如圖4示)與爐膛相通，直接噴入爐內。圖3、4給出了是蓄熱式燒嘴2的結構，它包括煤氣噴口 18、空氣噴口 17、燒嘴磚 16、蓄熱體15。每個蓄熱式燒嘴2的空氣、煙氣、煤氣自成一個系統，燒嘴採用同心射流方 式，煤氣噴口 18布置在燒嘴中心，空氣噴口 17沿煤氣四周方向均勻布置。蓄熱後的空氣與 煤氣噴出後，沿一個固定的角度在爐內相遇，從而能夠保證火焰長度。上述每一個蓄熱式燒 嘴2的空氣、煤氣在蓄熱式燒嘴2內成一個特定的角度布置，最終形成蝸型火焰，起到縮短 火焰的作用，同時還可防止不完全燃燒的發生。在燒嘴工作期間，煤氣(常溫，不預熱、不蓄 熱)通過蓄熱式燒嘴2的煤氣管道3進入燒嘴磚16內煤氣通道，從燒嘴磚16內煤氣通道 往爐子內噴入，煤氣和空氣在燒嘴內部開始相遇，為了強化煤氣和空氣的混合過程，煤氣將 按照燒嘴磚16內煤氣通道的蝸形通道，改變走向，而且在空氣的通道內還設置了渦流導向 通道，使空氣產生了切向分速度，在旋轉前進的情況下和煤氣相遇，確保燃料和空氣以較大 的角度在爐內進行混合，使燃料和空氣在爐膛內迅速完成熱交換過程，火焰的長度為1 2 米。具體工作實施過程如下爐體兩側相對位置的蓄熱式燒嘴，其工作狀態分為A狀態和B狀態。A狀態，爐體 右側蓄熱式燒嘴蓄熱體的溫度較高，給助燃空氣預熱，處於燃燒狀態；左側蓄熱式燒嘴中高 溫煙氣給蓄熱體蓄熱，處於排煙狀態。B狀態，爐體右側蓄熱式燒嘴中高溫煙氣給蓄熱體進 行蓄熱，處於排煙狀態，而左側蓄熱式燒嘴蓄熱體的溫度較高，給助燃空氣預熱，處於燃燒 狀態。在A狀態時，空氣、煤氣經各自管道通過空氣/煙氣換向閥，煤氣快切閥進入右側的蓄 熱式燒嘴，空氣流經蓄熱體後，被加熱到接近爐膛溫度，然後經過空氣噴口進入爐膛，煤氣 以常溫經過煤氣噴口入爐，由於空氣噴口、煤氣噴口交錯布置，入爐後，空氣煤氣立即燃燒， 加熱鋼坯；此時，左側蓄熱式燒嘴處於排煙狀態，高溫煙氣從左側噴口進入蓄熱式燒嘴，水 平流經蓄熱式燒嘴，煙氣餘熱傳遞給蓄熱體後，以低於150°C的溫度經空氣/煙氣換向閥、 煙氣管道排入煙囪，最終排到大氣中。B狀態的情況與此相反，形成周而復始的交替燃燒過 程，A、B兩個狀態形成一個工作周期，兩次換向之間的時間固定，保證燃燒所需要的空氣溫 度，同時也使得排出的煙氣溫度低於150°C，起到節能的作用。本實用新型的蓄熱式燒嘴全部水平嵌在爐牆內，使得每個蓄熱式燒嘴的供熱能力 增大，同等產量下，應用本技術的蓄熱式加熱爐較常規蓄熱式加熱爐在能源消耗上要降低1/5。空氣預熱溫度> 1000°C (僅比爐溫低50 80°C )，排煙溫度< 150°C ；因而，可以大 幅度地回收煙氣中的餘熱。 本實用新型採用全分散蓄熱燃燒控制系統，可以靈活地控制爐溫、爐壓的均勻性。 換向閥與燃燒噴口就近布置，最大限度減少交叉汙染所帶來的不安全因素。空氣/煙氣換 向閥採用三通換向閥，煤氣採用電磁閥進行快速切斷，閥體小，結構簡單，重量輕，維護簡 單，閥體壽命長；控制系統設定蓄熱室排煙溫度的主要依據是煙氣露點溫度以及設備的最 高許用溫度。一般將排煙溫度設定在130 180°C，採用定時換向為主、定溫換向為輔的方 式對排煙溫度進行控制。
權利要求一種改進的蓄熱式輥底加熱爐，它包括爐體[1]、爐膛和蓄熱式燒嘴[2]，其特徵在於所述的蓄熱式燒嘴[2]為多個，在爐膛內沿爐長方向，在爐子兩側上層均勻布置，蓄熱式燒嘴[2]內有煤氣噴口[18]和空氣噴口[17]，煤氣噴口[18]布置在蓄熱式燒嘴[2]中心，空氣噴口[17]沿煤氣噴口[18]四周方向均勻布置，每個蓄熱式燒嘴[2]分別與空氣管道[6]、煤氣管道[3]、煙氣管道[4]相連接。
2.根據權利要求1所述的改進的蓄熱式輥底加熱爐，其特徵在於蓄熱式燒嘴[2]內 的煤氣通道為蝸形通道，空氣通道內設置了渦流導向通道。
3.根據權利要求2所述的改進的蓄熱式輥底加熱爐，其特徵在於蓄熱式燒嘴[2]的 煤氣通道中安裝了一個可使煤氣沿其外壁形成中空筒狀旋轉氣流的錐形煤氣分流短管。
4.根據權利要求3所述的改進的蓄熱式輥底加熱爐，其特徵在於蓄熱式燒嘴[2]的 燒嘴磚[16]環繞的空氣通道內布設有蓄熱體[15]。
5.根據權利要求4所述的改進的蓄熱式輥底加熱爐，其特徵在於煤氣管道[3]與蓄 熱式燒嘴[2]的連接處有煤氣快切閥[9]。
專利摘要一種改進的蓄熱式輥底加熱爐，屬於軋鋼設備技術領域，通過應用蓄熱式燃燒技術，提高鋼坯加熱質量和降低煤氣消耗，其技術方案是它包括爐體、爐膛和蓄熱式燒嘴，蓄熱式燒嘴為多個，沿爐長方向，在爐子兩側上層均勻布置，蓄熱式燒嘴內有煤氣噴口和空氣噴口，煤氣噴口布置在燒嘴中心，空氣噴口沿煤氣噴口四周方向均勻布置，每個蓄熱式燒嘴分別與空氣管道、煤氣管道、煙氣管道相連接。本實用新型的優點在於蓄熱式燒嘴採用同心射流方式，蓄熱後的空氣與煤氣噴出後，沿一個固定的角度在爐內相遇，從而能夠保證火焰長度；蓄熱室水平全部嵌在爐牆內，這樣使得每個蓄熱室的供熱能力增大，同等產量下，應用本技術較常規蓄熱式加熱爐節約1/5煤氣消耗。
文檔編號C21D9/56GK201648473SQ20102011451
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者丁國偉, 史東日, 張兆利, 杜秀珍, 王春峰, 耿立唐, 胡德紅 申請人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司