[实用新型]高温低氧外燃式热风炉

说明书

技术领域

本实用新型属于热风炉技术领域，提供高温低氧外燃式热风炉，适用于炼铁工业中高炉炼铁和熔融还原炼铁所用的热风炉。还可用于其它需要将气态介质加热到1000℃以上的工业技术领域中。

背景技术

在高炉炼铁工艺中采用热风炉加热鼓风已有近二百年历史，最初加热后风温只有149℃。随着技术的不断进步，目前最高风温已达1300℃。提高风温，可以大幅降低焦比，节约焦炭，提高高炉产量，还可充分利用低热值的高炉煤气，提高能源利用效率，减少煤气放散，节约能源，保护环境。

现代高炉普遍采用蓄热式热风炉加热鼓风。热风炉由蓄热室和燃烧室两部分组成。工作周期包括燃烧期和送风期。燃烧期内，利用煤气燃烧产生的高温烟气加热蓄热室格子砖，使格子砖储备热量，然后换炉至送风期。送风期则利用格子砖将冷风加热，再通过热风管道送至高炉使用。为满足高炉生产的连续性和可靠性，一座高炉一般配置3～4座热风炉。

热风炉按结构型式分为外燃式、外燃式、顶燃式三种。

外燃式热风炉发展时间较长，燃烧室和蓄热室同置于一个圆柱形炉壳内，并各处一侧。通过不断改进，目前的改进型外燃式热风炉已在一定程度上克服了传统外燃式热风炉拱顶耐火砖破损、掉砖，隔墙倾斜、开裂、短路，格子砖错乱、堵塞等缺点。但未能从根本上解决问题，限制因素较多，其中结构的稳定性至关重要，一般用于3200m³以下的高炉。

外燃式热风炉由外燃式热风炉演变而来，工作原理与外燃式热风炉相同，只是燃烧室和蓄热室分别处在两个独立的圆柱形壳体内，燃烧室和蓄热室的顶部以一定方式联接起来。外燃式与外燃式相比结构更趋合理，有利于强化燃烧，提高风温，缺点是结构复杂，占地面积大，钢材和耐火材料消耗多，建设投资高。

顶燃式热风炉的特点是利用热风炉的拱顶空间作为燃烧室，取消了侧部或外部的独立燃烧室。1978年，首钢2号高炉率先采用了顶燃式热风炉，这是世界上第一座大型顶燃式热风炉。这种热风炉具有结构对称，温度区间分布合理，占地小，投资少等优点。但传统的顶燃式热风炉受燃烧空间较小影响，很容易造成局部高温，使燃烧室温度变化剧烈，巨大的热应力会对拱顶和炉衬造成损坏。

随着炼铁工业的技术发展，提高风温已成为现代高炉的重要技术特征。现代热风炉要实现1250℃以上的高风温，寿命要大于30年，同时要降低CO₂、NO_X等污染物的排放，节约能源，实现长寿高效。

现有三种结构型式的热风炉均为常规热风炉，无论采用何种结构型式的燃烧器，其燃烧原理和特性并无本质区别。随着拱顶温度的提高，NO_X的生成将急剧加快，造成炉壳晶间应力腐蚀、污染环境等一系列问题。因此现有的常规热风炉一般将拱顶温度控制在1420℃以下，从而限制了风温的进一步提高。因此设计开发出一种改变常规热风炉燃烧过程，进一步提高风温，降低CO₂、NO_X排放的高温低氧长寿高效热风炉已成为克服上述技术缺陷的必然。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用高温低氧燃烧的外燃式热风炉；克服了现有技术的缺陷，改变了传统热风炉的燃烧过程，采用高温空气低氧燃烧技术，可利用低热值高炉煤气作为燃料显著提高风温、大幅度降低NO_X形成和排放。

本实用新型包括冷风入口、炉箅子及支柱、格子砖、蓄热室、炉衬、炉壳、高温低氧燃烧器、燃烧室、拱顶、热风出口、烟气出口；高温低氧燃烧器置于热风炉燃烧室的底部，燃烧室和蓄热室分别处在两个独立的圆柱形壳体内，燃烧室和蓄热室由拱顶空间的圆柱形通道连接，燃烧室的底部布置了分级燃烧高温低氧燃烧器，将预热到800℃以上的助燃空气(具体预热方式可采用预热炉或高温换热系统等预热装置，预热方式不属于实用新型内容)，通过高温低氧燃烧器中的分级燃烧和高温气流对燃烧产物卷吸，稀释反应区的含氧体积浓度，实现与传统燃烧过程完全不同的高温低氧燃烧。

本实用新型所述的高温低氧燃烧器由空煤气预燃室、两组煤气入口、环道、喷口和两组空气入口、环道、喷口组成，从上至下依次为：煤气、空气、空气、煤气，每组入口、环道和喷口包含1～20层，空煤气预燃室为圆柱形空间，由耐火材料砌筑而成。

本实用新型所述的燃烧室的形状为圆形、苹果形、椭圆形或眼睛形空间；拱顶的形状为圆形、椭圆形、抛物线形或悬链线形空间。