一种提高热风炉送风温度的系统及方法

技术领域

本发明涉及高炉技术领域，尤其涉及一种提高热风炉送风温度的系统及方法。

背景技术

热风炉作为高炉冶炼的重要附属设备，为高炉冶炼提供大约四分之一的热量，提高风温可以有效降低高炉燃料消耗，促进高炉生产稳定运行，是绿色低碳炼铁技术的重要发展方向之一。但是，随着高炉冶炼水平的提高，高炉煤气热值已降低至3000kJ/Nm

在全烧高炉煤气的条件下，为了将送风温度提高至1250℃～1300℃以上，还需要配置预热炉预热助燃空气，或者配置燃烧炉和高温换热器预热助燃空气，从而达到提高理论燃烧温度和送风温度的目的。但是以上方式不仅一次投资较高，而且设备繁多、运行维护成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高热风炉送风温度的系统及方法，不仅能得到较高温度的空气，而且增加的设备较少，控制和操作维护简单。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种提高热风炉送风温度的系统，包括煤气总管、烟道总管、空气总管、冷风总管、热风总管、以及至少两座热风炉；至少两座所述热风炉被交替配置为燃烧炉或送风炉；

各所述热风炉分别通过煤气支管与所述煤气总管连接，通过烟道支管与所述烟道总管连接，通过空气支管与空气总管连接，通过冷风支管与冷风总管连接，通过热风支管与热风总管连接；所述煤气支管上设有煤气阀，所述烟道支管上设有烟气阀，所述空气支管上设有空气阀，所述冷风支管上设有冷风阀，所述热风支管上设有热风阀；

所述热风总管连接高炉，向高炉输送热风，所述冷风总管连接鼓风机，所述空气总管连接助燃风机；

所述空气总管上设有第一混风室，所述第一混风室设于所述助燃风机和所述空气支管之间，所述热风总管和所述第一混风室之间连接有高温空气管，所述高温空气管上设有第一控制阀；所述第一控制阀用于控制所述热风总管内经所述高温空气管流向所述第一混风室的热风流量。

在一具体实施例中，所述热风总管上设有第二混风室，所述第二混风室设于所述高温空气管和所述热风支管之间，所述第二混风室与所述冷风总管连接，所述冷风支管与所述第二混风室之间的所述冷风总管上设有第二控制阀。

在一具体实施例中，所述第二混风室和所述高炉之间的所述热风总管上设有第一温度检测器。

在一具体实施例中，所述空气支管和所述第一混风室之间的所述空气总管上设有第二温度检测器。

在一具体实施例中，所述煤气支管、所述空气支管上均设有流量计。

在一具体实施例中，所述煤气支管上设有切断阀。

在一具体实施例中，所述第一控制阀包括第一调节阀和第一开关阀；所述第二控制阀包括第二调节阀和第二开关阀。

本发明还提供一种提高热风炉送风温度的方法，所述方法适用于如上所述的提高热风炉送风温度的系统，包括以下步骤：

将至少两座所述热风炉中的至少一座配置为送风炉，其余的配置为燃烧炉；

根据所述第一温度检测器检测到的温度信号调节所述第二控制阀，控制所述冷风总管内流入所述第二混风室的冷风流量，使得自所述热风总管进入所述高炉内的热风温度达到热风预设温度区间；

根据所述第二温度检测器检测到的温度信号调节所述第一控制阀，控制所述热风总管内经所述高温空气管流入所述第一混风室的热风流量，使得自所述热风总管进入所述第一混风室的热风和自所述助燃风机进入所述第一混风室的冷风进行混合后，自所述第一混风室流出的空气温度达到空气预设温度区间。

其中，自所述第一混风室流出的空气为中温空气，所述中温空气的温度为400℃～600℃，氧含量为21％～22％。

其中，所述中温空气流入被配置为燃烧炉的所述热风炉中助燃后，能提供1400℃以上的拱顶温度和1300℃以上的送风温度。

本发明的特点及优点是：

1、本发明所提供的提高热风炉送风温度的系统，可以利用热风炉自身产出的部分热风，提高热风炉烧炉用空气带入的物理热，为高炉提供1300℃以上的送风温度，具有设备简单、操作性好，一次投资低的特点。

2、本发明所提供的提高热风炉送风温度的方法不仅适用于新建热风炉系统，还适用于已有热风炉系统改造，可以在全烧低热值高炉煤气和不增加预热炉或燃烧炉等设备的条件下，将送风温度提高至1300℃以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所提供的提高热风炉送风温度的系统的结构示意图。

附图标号说明：

1、煤气总管；2、烟道总管；3、空气总管；4、冷风总管；5、热风总管；6、热风炉；7、煤气支管；8、烟道支管；9、空气支管；10、冷风支管；11、热风支管；12、高炉；13、鼓风机；14、助燃风机；15、煤气开关阀；16、煤气调节阀；17、烟气开关阀；18、空气开关阀；19、空气调节阀；20、冷风开关阀；21、热风开关阀；22、第一混风室；23、高温空气管；24、第二混风室；25、第一温度检测器；26、第二温度检测器；27、压力检测器；28、氧含量检测器；29、第一流量计；30、第二流量计；31、切断阀；32、第一调节阀；33、第一开关阀；34、第二调节阀；35、第二开关阀；36、拱顶温度检测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种提高热风炉6送风温度的系统，包括煤气总管1、烟道总管2、空气总管3、冷风总管4、热风总管5、以及至少两座热风炉6；至少两座热风炉6被交替配置为燃烧炉或送风炉，为高炉12持续提供高温热风；各热风炉6分别通过煤气支管7与煤气总管1连接，通过烟道支管8与烟道总管2连接，通过空气支管9与空气总管3连接，通过冷风支管10与冷风总管4连接，通过热风支管11与热风总管5连接；其中，煤气支管7上设有控制煤气通入热风炉6内的煤气阀，烟道支管8上设有控制热风炉6内烟气排出烟气阀，空气支管9上设有控制空气流入热风炉6内的空气阀，冷风支管10上设有控制冷风进入热风炉6内的冷风阀，热风支管11上设有控制热风送入高炉12内的热风阀；热风总管5的输出端连接高炉12，向高炉12输送热风，冷风总管4的输入端连接鼓风机13，为配置成送风炉的热风炉6提供冷风，空气总管3的输入端连接助燃风机14，为配置成燃烧炉的热风炉6提供助燃空气。示例性的，如图1所示，煤气阀包括用于控制煤气支路通断的煤气开关阀15和用于调节煤气流量的煤气调节阀16，烟气阀为用于控制支管通断的烟气开关阀17，空气阀包括用于控制空气支管9通断的空气开关阀18和用于调节空气流量的空气调节阀19，冷风阀为用于控制冷风支管10通断的冷风开关阀20，热风阀为用于控制热风支管11通断的热风开关阀21。在本实施例中，提高热风炉6送风温度的系统包括三座热风炉6，热风炉6采用蓄热式结构，内设置格子砖作为蓄热体，热风炉6上设有检测拱顶温度的拱顶温度检测器36。

其中，空气总管3上设有第一混风室22，第一混风室22设于助燃风机14和空气支管9之间，热风总管5和第一混风室22之间连接有高温空气管23，高温空气管23上设有第一控制阀；第一控制阀用于控制热风总管5内经高温空气管23流向第一混风室22的热风流量。具体的，如图1所示，沿空气总管3内的气体流动方向，助燃风机14的下游端设有第一混风室22，第一混风室22与高温空气管23的输出端连接，高温空气管23上设有用于控制热风总管5内经高温空气管23流向第一混风室22的热风流量的第一控制阀。如此，通过设置高温空气管23，将热风总管5与空气总管3连接，并通过高温空气管23上设置的第一控制阀控制热风总管5内流向第一混风室22的热风流量，进而控制自第一混风室22流向被配置成燃烧炉的热风炉6的助燃空气的温度，以使被配置成燃烧炉的热风炉6燃烧后能达到预设的拱顶温度，并能在被交替配置为送风炉后，将自冷风总管4进入的冷风加热变成高温热风后经热风总管5送入高炉12内。

在本实施例中，通过调节高温空气管23上设置的第一控制阀可以将热风总管5中5％～10％的高温热风送入第一混风室22，以将自第一混风室22流出的助燃空气调节成温度为400℃～600℃的中温空气，使得被配置成燃烧炉的热风炉6燃烧后能达到1400℃以上的拱顶温度，从而保证该热风炉6被交替配置成送风炉后能够提供1300℃以上的送风温度。

根据本发明的一个实施方式，如图1所示，第一控制阀包括用于调节热风流量的第一调节阀32和用于控制高温空气通断的第一开关阀33。此外，第一控制阀也可以采用可控制开合度的单一阀，本发明对此不做限制。

当所述第一控制阀包括用于调节热风流量的第一调节阀32和用于控制高温空气通断的第一开关阀33时，若被交替配置成送风炉的热风炉6提供的送风温度小于预设送风温度区间时，则开启所述第一开关阀33，将高温空气管23导通，使热风总管5内的高温热风流入第一混风室22与助燃风机14提供的助燃空气混合对其进行预热，此过程中通过调节所述第一调节阀32控制通入热风的混合比例以达到控制助燃空气预热温度的目的，流入第一混风室22的高温空气对空气总管3内的助燃空气进行预热，随后同升温后的助燃空气一起通入被交替配置成燃烧炉的热风炉6内与低热值的高炉煤气燃烧，当该热风炉6上设置的拱顶温度检测器36检测到的温度信号显示拱顶温度达到与预设送风温度区间对应的拱顶温度区间时，停止调节所述第一调节阀32，所述第一开关阀33与系统同步关闭，后续将该热风炉6交替配置成送风炉后，该热风炉6能将流入的冷风加热成预设送风温度区间的高温热风后送出。本发明所提供的提高热风炉6送风温度的系统，可以利用热风炉6自身产出的部分热风，提高热风炉6烧炉用空气带入的物理热，为高炉12提供1300℃以上的送风温度，具有设备简单、操作性好，一次投资低的特点。

根据本发明的一个实施方式，热风总管5上设有第二混风室24，第二混风室24设于高温空气管23和热风支管11之间，第二混风室24与冷风总管4连接，冷风支管10与第二混风室24之间的冷风总管4上设有第二控制阀。具体的，如图1所示，沿热风总管5内的气体流动方向，高炉12的上游端设有第二混风室24，第二混风室24和高炉12之间的热风总管5与高温空气管23的输入端连接，第二混风室24与冷风总管4连接，冷风总管4自冷风支管10至第二混风室24的管路上设置有用于控制冷风总管4内流向第二混风室24的冷风流量的第二控制阀。如此，通过设置第二混风室24，将冷风总管4与热风总管5连接，并通过冷风总管4上设置的第二控制阀控制冷风总管4内流向第二混风室24的冷风流量，进而控制自第二混风室24流向高炉12的高温空气的温度，以向高炉12提供合适温度的高温热风。

根据本发明的一个实施方式，如图1所示，第二控制阀包括用于调节冷风流量的第二调节阀34和用于控制冷风通断的第二开关阀35。此外，第二控制阀也可以采用可控制开合度的单一阀，本发明对此不做限制。

当所述第二控制阀包括用于调节冷风流量的第二调节阀34和用于控制冷风通断的第二开关阀35时，若被交替配置成送风炉的热风炉6提供的送风温度大于高炉12所需要的热风预设温度区间，则开启所述第二开关阀35，将冷风总管4与第二混风室24连通，并通过调节所述第二调节阀34控制通入的冷风流量以达到控制通入高炉12内的热风温度的目的，当通入高炉12内的热风温度达到热风预设温度区间时，停止所述调节第二调节阀34，所述第二开关阀35与系统同步关闭。

根据本发明的一个实施方式，如图1所示，第二混风室24和高炉12之间的热风总管5上设有第一温度检测器25，通过设置第一温度检测器25对自第二混风室24流向高炉12的高温空气进行温度检测，配合第二控制阀的调节，以向高炉12提供合适温度的高温热风。

根据本发明的一个实施方式，空气支管9和第一混风室22之间的空气总管3上设有第二温度检测器26。具体的，如图1所示，沿空气总管3内的气体流动方向，第一混风室22的下游端设有第二温度检测器26，如此，通过设置第二温度检测器26对自第一混风室22流出的气体进行温度检测，配合第一控制阀的调节，以向被配置成燃烧炉的热风炉6提供合适温度的助燃空气。进一步的，空气支管9和第一混风室22之间的空气总管3上还设有压力检测器27和氧含量检测器28，沿空气总管3内的气体流动方向，第二温度检测器26、压力检测器27和氧含量检测器28在第一混风室22的下游端间隔设置。

根据本发明的一个实施方式，煤气支管7、空气支管9上均设有流量计。具体的，如图1所示，煤气支管7上设有用于检测煤气通入量的第一流量计29，空气支管9上设有用于检测空气通入量的第二流量计30。如此，通过设置与煤气调节阀16相配合的第一流量计29，实现通入热风炉6内煤气流量的准确控制；通过设置与空气调节阀19相配合的第二流量计30，实现通入热风炉6内空气流量的准确控制。

根据本发明的一个实施方式，如图1所示，煤气支管7上设有切断阀31，以实现煤气的快速切断，提高使用安全性。

本发明还提供一种提高热风炉6送风温度的方法，该方法适用于如上所述的提高热风炉6送风温度的系统，包括以下步骤：

步骤S1：将至少两座热风炉6中的至少一座配置为送风炉，其余的配置为燃烧炉。

步骤S2：根据第一温度检测器25检测到的温度信号调节第二控制阀，控制冷风总管4内流入第二混风室24的冷风流量，使得自热风总管5进入高炉12内的热风温度达到热风预设温度区间。

步骤S3：根据第二温度检测器26检测到的温度信号调节第一控制阀，控制热风总管5内经高温空气管23流入第一混风室22的热风流量，使得自热风总管5进入第一混风室22的热风和自助燃风机14进入第一混风室22的冷风进行混合后，自第一混风室22流出的空气温度达到空气预设温度区间。具体的，在步骤S1中，煤气和助燃空气分别通过煤气支管7和空气支管9进入被配置成燃烧炉的热风炉6内进行燃烧，燃烧产生的高温烟气进入格子砖，并与格子砖进行热交换，高温烟气携带的热量被格子砖吸收后温度降低，随后自烟气支管进入烟气总管并经烟囱排放。随后，将格子砖被加热的热风炉6交替配置成送风炉，冷风经冷风支管10进入被配置成送风炉的热风炉6内，冷风穿过格子砖被格子砖加热后变成高温热风，并自热风支管11进入热风总管5，沿热风总管5到达第二混风室24。

在步骤S2中，通过调节第二控制阀，控制部分未经过热风炉6加热的冷风通入第二混风室24，与沿热风总管5到达第二混风室24的高温热风进行混合，为高炉12提供合适温度的高温热风。具体的，通过第一温度检测器25检测和第二调节阀34调节的配合，获得达到热风预设温度区间的高温热风。

在步骤S3中，通过调节第一控制阀，控制热风总管5内调温后的部分高温热风通入第一混风室22，与沿空气总管3流入第一混风室22的助燃空气进行混合，为被配置成燃烧炉的热风炉6提供预热后的空气。具体的，通过第二温度检测器26检测和第一调节阀32调节的配合，获得达到空气预设温度区间的助燃空气。在本实施例中，助燃风机14提供的助燃空气压力约为10kPa，温度为20℃～200℃，氧含量约为21％，热风总管5内调温后的高温热风压力约为450kPa、氧含量为24％～30％。

其中，三座热风炉6中至少有一座热风炉6被交替配置成送风炉，被依次配置成送风炉的热风炉6根据其内部的热负荷连续为高炉12提供流量和温度稳定的高温热风。

其中，自第一混风室22流出的空气为中温空气，中温空气的温度为400℃～600℃，氧含量为21％～22％。

其中，中温空气流入被配置为燃烧炉的热风炉6中与低热值的高炉煤气燃烧后，能提供1400℃以上的拱顶温度和1300℃以上的送风温度。

本发明所提供的提高热风炉6送风温度的方法不仅适用于新建热风炉6系统，还适用于已有热风炉6系统改造，可以在全烧低热值高炉煤气和不增加预热炉或燃烧炉等设备的条件下，将送风温度提高至1300℃以上。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。