專利名稱：一種高風溫長壽型兩級雙預熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鋼鐵工業高爐煉鐵工藝中熱風爐技術領域，特別是涉及一種高風 溫長壽型兩級雙預熱裝置，適用于熱風爐系統使用單一高爐煤氣，熱風爐溫度達130(TC及 以上，相配套的高爐有效容積達3200m3及以上，預熱裝置壽命與熱風爐系統同步。
背景技術：
從全世界范圍來看，大家都在努力提高熱風溫度，從而為提高噴煤量，節約寶貴 的焦炭而創造條件。 一些廠由于擁有多余的高熱值煤氣(焦爐煤氣或轉爐煤氣)，故獲得 130(TC及以上高風溫比較容易實現。但是由于各鋼鐵廠高熱值煤氣越來越緊張，這就迫使 人們考慮在采用單一高爐煤氣的情況下如何獲得125(TC以上的風溫(對于大型高爐要求 130(TC及以上的風溫)。目前國內許多鋼鐵廠在這方面做了大量的工作，涌現出了各種各樣 的工藝流程。實踐證明，各種各樣的工藝流程，都有其特點，為推動熱風爐風溫水平的提高 做出了一定的貢獻。但是仔細分析目前各廠采用的工藝流程，又或多或少的存在一定的缺 陷。在新設計的熱風爐或者舊熱風爐改造時，應該仔細研究，從而推動我國熱風爐高風溫技 術的進一步發展。
目前我國高爐熱風爐系統為了獲得高風溫所采取的措施中存在如下一些缺陷 1熱風溫度偏低。對于僅采用低溫熱管換熱器而預熱高爐煤氣和助燃空氣的熱風 爐系統，在采用單一高爐煤氣的情況下，其風溫水平一般不會超過1200°C ，故這種工藝流程 已經不能滿足高風溫的要求； 2.預熱系統的壽命不能與熱風爐本體同步，且在大型高爐熱風爐系統上應用有一 些缺陷。為了達到125(TC熱風溫度，目前國內普遍采用的是附加燃燒爐加中溫換熱器的 組合方式，將助燃空氣和煤氣預熱到較高溫度，從而滿足125(TC的高風溫。中溫換熱器主 要有兩種類型，一種為擾流子中溫管式換熱器(煙氣溫度一般不超過60(TC )，另外一種為 強制油循環中溫管式換熱器。前者由于工藝特點及制造水平限制，實踐證明不能和高爐壽 命同步，更不能和熱風爐壽命同步，其使用壽命一般為IO年左右；當高爐大型化以后，這種 換熱器的體積變得非常龐大，節省投資的優勢不明顯；而且一般只能將煤氣和空氣預熱到 300°C ，風溫最高一般只能達到1250°C而無法達到1300°C及以上，且一旦系統出現故障，對 熱風溫度的影響較大。目前帶附加燃燒爐的預熱系統的助燃風機都是單獨配置，且附加燃 燒的助燃空氣也未充分利用廢煙氣的余熱進行預熱。 3對熱風爐系統總體熱效率重視不夠。在首鋼2號高爐率先利用舊的熱風爐，加以 適當的改造，用來預熱助燃空氣，以獲得60(TC的助燃空氣以來，國內很多高爐也采用了類 似的系統，從而獲得125(TC的風溫。但是在采用這樣的系統時，往往對熱風爐系統的總體 熱效率重視不夠，這里面不僅僅有投資限制上的考慮，往往主要的原因還是認識上存在偏 差。在國內已經投產的高爐的熱風爐系統中，在配置蓄熱式熱風爐預熱助燃空氣的情況下， 一般只配置助燃空氣低溫熱管或者煤氣低溫熱管換熱器，而不是兩者同時配置。這樣做的 缺點有二條。 一是根據熱風爐系統得熱平衡計算，在只配置一種介質低溫預熱的情況，將導
3致大量煙氣能量排向大氣，不僅導致環境的惡化，也降低了整個熱風爐系統的總體熱效率， 一些觀點認為，由于現在的高爐都在追求高噴煤比，故噴煤系統肯定需要一部分熱風爐煙 氣用來制粉。但是通過整個噴煤系統和熱風爐系統煙氣平衡的計算，噴煤制粉系統需要的 熱風爐煙氣量占熱風爐系統的煙氣只是很小一部分，根本無法全部消化。還有一部分人認 為，部分沒有換熱的熱風爐煙氣可以直接用來制粉，取消制粉系統的煙氣爐。實踐證明這樣 的系統存在一些缺陷，因而未得到鋼鐵廠的普遍采用(只有個別鋼鐵廠采用，國內某鋼鐵 廠采用的條件，一是熱風爐距制粉距離較近，而是熱風爐為4座，這樣煙氣溫度較為恒定)。 第二個缺點是目前普遍的做法是只進行空氣的低溫熱管換熱，而不進行煤氣的低溫熱管換 熱。這樣做其實并不好，因為，為了環保和節能，各鋼鐵廠目前普遍接受了高爐煤氣干法除 塵系統，不僅在中型高爐上得到了大量使用，而且在國內大型高爐上(3200 5500m3)也獲 得了許多應用。在實踐過程中，發現干法除塵系統的煤氣的低溫冷凝液具有很強的酸腐蝕 性，在許多鋼鐵廠出現了管道和設備的點腐蝕。而進行煤氣的低溫熱管換熱，既提高了熱風 爐系統總的熱效率，又減少甚至消除了煤氣的低溫冷凝，從而為熱風爐系統的長期安全生 產創造了條件。

發明內容本實用新型的目的在于提供一種高風溫長壽型兩級雙預熱裝置，解決了預熱系統
的壽命不能與熱風爐本體同步，以及最大限度利用熱風爐煙氣余熱以提高熱風爐整體熱效
率等問題；適用于現代化的大型高爐的熱風爐系統(高爐有效容積大于等于3200m3)。 本實用新型包括集中助燃風機，助燃空氣和煤氣低溫熱管換熱器，二級助燃空氣
蓄熱式預熱爐，熱風爐，以及用于連接它們之間的高爐煤氣、空氣、煙氣管道。配置二級助燃
空氣蓄熱式預熱爐預熱助燃空氣的情況下，同時配置助燃空氣低溫熱管和煤氣低溫熱管換
熱器。助燃空氣(包括熱風爐和二級助燃空氣蓄熱式預熱爐所需要的所有助燃空氣)從集
中助燃風機出來后，經過常溫空氣總管輸送到助燃空氣低溫熱管換熱器被預熱到約19(TC。
集中助燃風機和助燃空氣低溫熱管換熱器之間通過常溫空氣總管相連。經過低溫預熱后的
助燃空氣通過低溫空氣總管后，分成五根支管，其中的四根兩兩分別與兩座二級助燃空氣
蓄熱式預熱爐相連，另外一根通過冷空氣混風管道及冷空氣混風閥與混風爐相連。 煤氣管網和煤氣低溫熱管換熱器之間通過一根煤氣總管相連，煤氣低溫熱管換熱
器出口設置兩根煤氣管道，分別與二級助燃空氣蓄熱式預熱爐和熱風爐相連。 二級助燃空氣蓄熱式預熱爐和熱風爐各自的煙道總管在煙氣換熱器入口前匯合
成一根廢煙氣總管后與煙氣換熱器相連。二級助燃空氣蓄熱式預熱爐的助燃空氣和煤氣分
別通過其助燃空氣燃燒閥和煤氣燃燒閥進入預熱爐混合燃燒，完成對二級助燃空氣蓄熱式
預熱爐蓄熱。二級助燃空氣蓄熱式預熱爐蓄熱完成后，將其切換到送風狀態，這時來自低溫
空氣總管的空氣( 190°C )通過二級助燃空氣蓄熱式預熱爐冷風管道和冷空氣閥進入二
級助燃空氣蓄熱式預熱爐，與其內的格子磚換熱后，產生的高溫空氣經過熱空氣閥進入混
風爐，與流經冷空氣混風管道和冷空氣混風閥進入混風爐的低溫空氣( 190°C )混合，產
生的中溫助燃空氣(450 700°C )通過中溫助燃空氣管道輸送到熱風爐，用于熱風爐的燃燒。 來自管網的高爐煤氣(包括所有的熱風爐和二級助燃空氣蓄熱式預熱爐燃燒需要的所有高爐煤氣)，經過煤氣低溫熱管換熱器預熱到約20(TC后，然后通過兩根煤氣管道 分別輸送到二級助燃空氣蓄熱式預熱爐和熱風爐，與各自的助燃空氣混合燃燒，完成各自 的燃燒過程。 二級助燃空氣蓄熱式預熱爐和熱風爐各自燃燒產生的高溫煙氣，其熱量被各自蓄 熱室的格子磚吸收后，通過各自煙道閥的廢煙氣最高溫度被控制在45(TC，然后通過各自的 煙氣管道匯總到煙氣換熱器入口 ，這樣所有的廢煙氣都盡可能參與助燃空氣和煤氣的低溫 換熱。完成換熱后的廢煙氣最終通過共用煙閨排入大氣。 本實用新型在配置二級助燃空氣蓄熱式預熱爐預熱助燃空氣的情況下，同時配置 助燃空氣低溫熱管和煤氣低溫熱管換熱器，且二級助燃空氣蓄熱式預熱爐用助燃空氣也利 用廢煙氣預熱，大大提高了整個熱風爐系統的熱效率，整個預熱系統的使用壽命與熱風爐 本體同步，滿足了現代高爐長期高風溫穩定運行的要求。國內現有的預熱系統追求的只是 125(TC的風溫水平，而本實用新型實現了 130(TC的風溫水平。煤氣采用低溫熱管換熱器進 行預熱的目的，不僅利用廢煙氣的余熱，提高熱風爐系統總的熱效率，而且根據目前國內的 生產實踐，煤氣采用低溫熱管換熱器進行預熱后，其溫度大大超過煤氣結露溫度，消除煤氣 低溫冷凝，減少了煤氣管道的酸腐蝕，從而為熱風爐系統的長期安全生產創造了條件。 熱風爐和二級助燃空氣蓄熱式預熱爐所需要的所有助燃空氣都由集中助燃風機 提供，而不是將兩者分開，使設備功能集中，減少了設備的臺數，簡化了工藝流程，為熱風爐 和二級助燃空氣蓄熱式預熱爐所有助燃空氣都經過助燃空氣低溫熱管換熱器創造了條件。 采用本專利后，在煤氣和空氣低溫熱管換熱器長期使用以后換熱效率變低而需要 重新充填換熱介質時，熱風爐系統仍然能夠穩定地為高爐提供125(TC的熱風溫度。 而這種預熱系統的配置，反過來又為熱風爐本體的優化設計創造了條件。由于采 用了這種完善的預熱系統，熱風爐的廢氣溫度可以提高到450°C，可以減少熱風爐本體的格 子磚使用量，熱風爐本體的建設投資可以降低5%。 本實用新型的優點在于提高熱風爐煙氣溫度，縮小熱風爐尺寸，從而減少熱風爐 本體投資；助燃空氣采用二級預熱，即助燃空氣預熱由一級熱管換熱器和二級蓄熱式預熱 爐組合而成；煤氣采用熱管換熱器。這樣獲得的效果是l.獲得了較高的助燃空氣溫度和 適當的煤氣預熱溫度，從而在采用單一高爐煤氣的情況下獲得130(TC及以上的熱風溫度； 2.在獲得130(TC及以上的熱風溫度的情況下，整個熱風爐系統的熱效率仍保持在很高的 水平；3.助燃空氣二級預熱采用蓄熱式熱風爐，與熱風爐本體壽命保持同步；4.在助燃空 氣和煤氣低溫預熱系統失效時而進行檢修時，仍然能夠獲得較高的熱風溫度，從而保證高 爐始終在高風溫水平下操作。

圖1為本實用新型熱風爐系統使用單一高爐煤氣獲得130(TC及以上高風溫的長 壽型兩級雙預熱系統流程圖。其中，高爐1、熱風閥2、熱風爐3、熱風爐煙道總管4、熱風爐 冷風閥5、兩級預熱后中溫助燃空氣管道6、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐煙道總管7、混風爐 8、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐9、煙氣換熱器10、煤氣低溫熱管換熱器11、助燃空氣低溫熱 管換熱器12、集中助燃風機13、共用煙囪14、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐煤氣燃燒閥15、二 級助燃空氣蓄熱式預熱爐冷空氣閥16、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐助燃空氣燃燒閥17、低溫空氣總管18、廢煙氣總管19、煤氣管道20、煤氣管道21、冷空氣混風閥22、熱管23、常溫 空氣總管24、、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐冷風管道25、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐助燃 空氣管道26、冷空氣混風管道27、熱空氣閥28、二級助燃空氣蓄熱式預熱爐煙道閥29、熱風 爐煙道閥30、煤氣總管31、煤氣管網3具體實施方式圖1為本實用新型的一種具體實施方式
。助燃空氣(包括熱風爐3和二級助燃空 氣蓄熱式預熱爐9所需要的所有助燃空氣)由集中助燃風機13送出，通過常溫空氣總管 24，經助燃空氣低溫熱管換熱器12預熱到約190。C，經過低溫預熱后的助燃空氣流經低溫 空氣總管18后，分成五根支管，其中的四根兩兩分別與兩座二級助燃空氣蓄熱式預熱爐9 相連，另外一根通過冷空氣混風管道27與混風爐8相連。二級助燃空氣蓄熱式預熱爐的助 燃空氣和煤氣分別通過其助燃空氣燃燒閥17和煤氣燃燒閥15進入預熱爐9混合燃燒，完 成對二級助燃空氣蓄熱式預熱爐9的蓄熱。二級助燃空氣蓄熱式預熱爐9蓄熱完成后，將 其切換到送風狀態，這時來自低溫空氣總管的空氣( 190°C)通過二級助燃空氣蓄熱式預 熱爐冷風管道25和冷空氣閥16進入二級助燃空氣蓄熱式預熱爐9，與其內的格子磚換熱 后，產生的高溫空氣經過熱空氣閥28進入混風爐8，與流經冷空氣混風管道27和冷空氣混 風閥22進入混風爐8的低溫空氣( 190°C )混合，產生的中溫助燃空氣(450 700°C ) 通過中溫助燃空氣管道6輸送到熱風爐3，用于熱風爐3的燃燒。來自煤氣管網32的高爐 煤氣，經過煤氣總管31進入低溫熱管換熱器11預熱后，分別通過煤氣管道21和煤氣管道 20輸送到蓄熱式預熱爐9和熱風爐3，然后與各自的助燃空氣混合，完成各自的燃燒。 與格子磚換熱完成后產生的廢煙氣流經二級助燃空氣蓄熱式預熱爐煙道閥29和 煙道總管7，與熱風爐3產生的廢煙氣(通過熱風爐煙道閥30和熱風爐煙道總管4輸送) 相互混合，通過廢煙氣總管19輸送到達煙氣換熱器IO，經過煙氣換熱器10換熱，換熱后的 廢煙氣通過共用煙囪14排向大氣。煙氣換熱器10、煤氣低溫熱管換熱器11和助燃空氣低 溫熱管換熱器之間的換熱是通過熱管23及熱管內充填的液體來進行的。來自高爐鼓風機 房的冷風經過熱風爐冷風閥5，與熱風爐3內的格子磚換熱后，再通過熱風爐3的熱風閥2 送往高爐1。
權利要求一種高風溫長壽型兩級雙預熱裝置，包括集中助燃風機，助燃空氣和煤氣低溫熱管換熱器，二級助燃空氣蓄熱式預熱爐，熱風爐，以及用于連接它們之間的高爐煤氣、空氣、煙氣管道；其特征在于，在配置二級助燃空氣蓄熱式預熱爐預熱助燃空氣的情況下，同時配置助燃空氣低溫熱管和煤氣低溫熱管換熱器；集中助燃風機和助燃空氣低溫熱管換熱器之間通過常溫空氣總管相連；經過低溫預熱后的助燃空氣通過低溫空氣總管后，分成五根支管，其中的四根兩兩分別與兩座二級助燃空氣蓄熱式預熱爐相連，另外一根通過冷空氣混風管道及冷空氣混風閥與混風爐相連。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，煤氣管網和煤氣低溫熱管換熱器之間通 過一根煤氣總管相連，煤氣低溫熱管換熱器出口設置兩根煤氣管道，分別與二級助燃空氣 蓄熱式預熱爐和熱風爐相連。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，二級助燃空氣蓄熱式預熱爐和熱風爐各 自的煙道總管在煙氣換熱器入口前匯合成一根廢煙氣總管后與煙氣換熱器相連。
專利摘要一種高風溫長壽型兩級雙預熱裝置，屬于鋼鐵工業高爐煉鐵工藝中熱風爐技術領域。包括集中助燃風機，助燃空氣和煤氣低溫熱管換熱器，二級助燃空氣蓄熱式預熱爐，熱風爐，以及用于連接它們之間的高爐煤氣、空氣、煙氣管道。在配置二級助燃空氣蓄熱式預熱爐預熱助燃空氣的情況下，同時配置助燃空氣低溫熱管和煤氣低溫熱管換熱器；優點在于提高熱風爐煙氣溫度，縮小熱風爐尺寸，從而減少熱風爐本體投資；獲得較高的助燃空氣溫度和適當的煤氣預熱溫度，從而在采用單一高爐煤氣的情況下獲得1300℃及以上的熱風溫度，熱風爐系統整體熱效率保持在很高的水平；助燃空氣二級預熱采用蓄熱式熱風爐，與熱風爐本體壽命保持同步。
文檔編號C21B9/14GK201525853SQ20092017295
公開日2010年7月14日 申請日期2009年8月20日 優先權日2009年8月20日
發明者倪蘋, 張衛東, 張建, 張福明, 彭月芬, 李欣, 梅叢華, 毛慶武, 錢世崇, 銀光宇 申請人:北京首鋼國際工程技術有限公司