高風溫高爐空煤氣預熱方法
2023-10-30 17:45:27 2
專利名稱：高風溫高爐空煤氣預熱方法
技術領域：
本發明涉及一種高爐煉鐵方法，特別是一種高爐熱風爐燃用空氣、煤氣的預熱方法。
目前，隨著高爐煉鐵技術(包括噴煤技術)的發展，高爐要求熱風溫度越來越高(1200℃以上)。為了達到高風溫，高爐的熱風爐除燃燒低熱值的高爐煤氣外，還必須摻燒相當比例的高熱值焦爐煤氣。對於大部分鋼鐵廠，焦爐煤氣都十分寶貴。八十年代以來，不少高風溫高爐熱風爐採用煙氣餘熱回收裝置將其燃用的高爐煤氣和助燃空氣預熱到130～150℃，收到了節省30％左右焦爐煤氣的效果。但是還必須燃用70％左右的高熱值煤氣(焦爐煤氣)。為了充分利用高爐煤氣，現有技術通常採用燃燒高爐煤氣的燃燒爐產生的高溫煙氣對高爐煤氣、助燃空氣進行預熱的方法，例如中國專利申請CN1188808A「一種高爐熱風爐煤氣、助燃空氣雙預熱的工藝方法」，公開了如下的技術方案利用燃燒高爐煤氣的高溫煙氣(約1000℃)摻入大量的熱風爐低溫煙氣(250℃)降到600℃以下，再加熱熱風爐燃用的高爐煤氣和助燃空氣，使其溫度達到約300℃，從而確保在全燒高爐煤氣的條件下，送風溫度達到1100～1200℃。該方案存在的問題有(1)將煙氣發生爐燃燒高爐煤氣產生的高溫煙氣(900～1000℃)摻入大量的低溫煙氣，降溫到600℃以下再加以利用，這樣從高溫到低溫是一個熵增過程，即「用」的減少過程，即能量的浪費過程。另外，如果煙氣在900～1000℃時就開始利用加熱助燃空氣，則在換熱器中，對數平均溫差就遠大於降為600℃以下再利用其換熱的對數平均溫差，前者傳熱效果好得多，在傳遞相同的熱量時，前者傳熱面積少，換熱器體積小，重量輕。(2)低溫煙氣比高溫煙氣多一倍以上，必須使用風機升壓或抽引後才能摻入高溫煙氣，當其經換熱器降為低溫煙氣時，又被引風機抽回送入高溫煙氣，這部分煙氣就這樣周而復始地循環，白白地使引風機消耗大量的電能。(3)250℃以上的熱風爐煙氣未加利用就排入煙囪，餘熱資源未能充分利用。
本發明的目的是充分利用高爐熱風爐煙氣餘熱，提高進熱風爐燃燒的高爐煤氣和助燃空氣溫度，確保在全燒高爐煤氣的條件下使熱風爐送風溫度進一步提高。
為實現上述目的，本發明提出的技術解決方案為一種高風溫高爐空煤氣預熱方法，用熱風爐煙氣對熱風爐燃用空氣、高爐煤氣進行第一次預熱，煙氣發生爐燃燒高爐煤氣，產生的高溫煙氣對高爐煤氣、空氣進行第二次預熱。
第一次預熱是同時對燃用空氣、高爐煤氣進行預熱。
第一次預熱是用溫度為280～320℃的熱風爐煙氣將燃用空氣、高爐煤氣由常溫加熱至130～150℃。
第一次預熱是採用分離型熱管換熱器。
第二次預熱是先後對燃用空氣、煤氣進行預熱。
第二次預熱是由900～1000℃的高溫煙氣先將助燃空氣加熱至400～450℃，再將高爐煤氣加熱至300～350℃。
第二次預熱是使用單管型熱管換熱器。
圖1為本發明高風溫高爐空煤氣預熱方法的工藝系統圖。
下面結合說明書附圖對本發明做進一步詳細敘述。
本發明的關鍵在於(1)熱風爐排出的低溫煙氣餘熱資源全部作為第一級預熱高爐煤氣和助燃空氣的熱源使它們由常溫升到130～150℃。(2)利用高爐煤氣在煙氣發生爐內生成的高溫煙氣約900℃作為第二級預熱高爐煤氣和助燃空氣的熱源，在換熱器內使該兩種氣體繼續升溫到350～450℃。
如圖1所示，本發明採用了兩級預熱，第一級預熱採用分離型熱管換熱器，它由三臺換熱器組成，其中的煙氣換熱器2布置在熱風爐8通向煙囪1的煙氣管道Y上，空氣換熱器4布置在熱風爐8原有的助燃空氣管道K上，煤氣換熱器3布置在熱風爐原有的高爐煤氣管道M上。熱風爐排出的300℃左右的煙氣由總煙道Y導入煙氣換熱器2，該換熱器的芯管內的工作介質吸收煙氣熱量汽化成蒸汽，蒸汽沿著多排上升管分別進入並聯的空氣換熱器4和煤氣換熱器3的芯管內，分別加熱管外側常溫的助燃空氣和高爐煤氣至130～150℃。放熱後的蒸氣凝結為液體沿下降管流回煙氣換熱器2芯管內參與下一次循環。
一路未預熱的高爐煤氣送入煙氣發生爐5，經燃燒得到約900℃的高溫煙氣，煙氣發生爐5和鼓風機9出口接入管相接。高溫煙氣先進入煙氣/空氣換熱器6下箱體加熱多支熱管蒸發端，然後再導入煙氣/煤氣換熱器7下箱體加熱多支熱管蒸發端。即這兩臺熱管換熱器的蒸發端(煙氣側)為串聯，冷凝端(空氣側和煤氣側)為並聯。
第二級預熱採用兩臺單管型熱管換熱器，單管型熱管換熱器的蒸發側為煙氣側即下箱體，煙氣/空氣換熱器6和煙氣/煤氣換熱器7兩者的煙氣側為串聯布置。將第一次預熱達到130～150℃的助燃空氣和高爐煤氣分別送入第二級預熱的煙氣/空氣換熱器6和煙氣/煤氣換熱器7的上箱體，即兩臺單管型熱管換熱器的冷凝側，兩種氣體分別被多支熱管加熱，煙氣發生爐5燃燒高爐煤氣產生的高溫煙氣(約900℃)先進入煙氣/空氣換熱器6，把助燃空氣加熱到400～450℃，煙氣降為約550℃，經過煙道Y再進入煙氣/煤氣換熱器7，把高爐煤氣加熱到300～350℃，煙氣降為180℃，經分支煙道、總煙道和煙囪1排入大氣。400～450℃的助燃空氣和300～350℃的高爐煤氣分別進入熱風爐8燃燒室參與燃燒，可把拱頂溫度燒到1450℃以上，確保送風溫度達到1250～1310℃。
與現有技術(CN1188808A)相比，本發明充分地利用了高爐熱風爐的煙氣餘熱資源，可以把助燃空氣預熱到400～450℃，把高爐煤氣預熱到300～350℃，分別提高了50℃和150℃，從而使高風溫高爐在全燒高爐煤氣的情況下，熱風爐送風溫度提高了50℃～110℃，達到1250～1310℃。高爐煉鐵過程可節約焦碳(每噸鐵節約焦碳10～20公斤)，降低生產成本，設施投資回收期為一年左右。並取消了耗電較多的低溫煙氣循環風機，從而節省電耗(對4000立方米高爐，可節省電耗180度/小時)。如不節約焦碳，則可以節約大量焦爐煤氣(對4000立方米高爐，可節約焦爐煤氣1萬立方米/小時)。
權利要求
1．一種高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於用熱風爐煙氣對熱風爐燃用空氣、高爐煤氣進行第一次預熱，煙氣發生爐燃燒高爐煤氣，產生的高溫煙氣對高爐煤氣、空氣進行第二次預熱。
2．根據權利要求1所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第一次預熱是同時對燃用空氣、高爐煤氣進行預熱。
3．根據權利要求2所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第一次預熱是用溫度為280～320℃的熱風爐煙氣將燃用空氣、高爐煤氣由常溫加熱至130～150℃。
4．根據權利要求3所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第一次預熱是採用分離型熱管換熱器。
5．根據權利要求1所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第二次預熱是先後對燃用空氣、高爐煤氣進行預熱。
6．根據權利要求5所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第二次預熱是由900～1000℃的高溫煙氣先將助燃空氣加熱至400～450℃，再將高爐煤氣加熱至300～350℃。
7．根據權利要求6所述的高風溫高爐空煤氣預熱方法，其特徵在於所述的第二次預熱是使用單管型熱管換熱器。
全文摘要
本發明涉及一種高風溫高爐空煤氣預熱方法，是用280～320℃熱風爐煙氣同時對熱風爐燃用空氣、高爐煤氣第一次預熱至130～150℃，煙氣發生爐燃燒高爐煤氣，產生900～1000℃的高溫煙氣先後對空氣和高爐煤氣進行第二次預熱達到300～450℃。本發明充分利用熱風爐煙氣餘熱，把助燃空氣、高爐煤氣的預熱溫度再分別提高了50℃和150℃，在全燒高爐煤氣的條件下使送風溫度達到1250～1310℃。可節約焦爐煤氣或焦碳，節省電耗，降低生產成本。
文檔編號C21B9/14GK1237639SQ9910780
公開日1999年12月8日 申請日期1999年5月31日 優先權日1999年5月31日
發明者謝澤民 申請人:寶山鋼鐵(集團)公司