[发明专利]一种环形炉和环形炉供热工艺

说明书

技术领域

本发明属于炉、窑工程类技术领域，涉及一种环形炉和环形炉供热工艺，特别是采用高炉煤气双蓄热式烧嘴和常规烧嘴联合供热的环形炉和环形炉供热工艺。

背景技术

蓄热燃烧(HTAC)技术可以极限回收废气余热，节约能源，并实现800～1100℃的高温空、煤气预热，有效解决了低热值的高炉煤气在推钢式加热炉、板坯炉等加热温度较高的热工设备上的利用问题，具有显著的经济效益和社会效益。近年来，随着国内能源紧缺问题的逐步突显，蓄热燃烧技术逐步为各大行业、尤其是钢铁行业所青睐。

HTAC技术需要周期性的换向来实现，对于供热负荷对称的加热设备更易于实现，事实上HTAC技术也在推钢式加热炉、板坯加热炉、均热炉、退火炉、台车炉、步进炉、罩式炉以及钢包烘烤器等供热负荷对称的加热设备上得到了成功应用。但是，要实现双蓄热烧嘴在大型环形炉上应用，有很多技术难题：

(1)HTAC技术需要周期性换向来实现，对供热负荷对称性要求较高，而环形炉内环相对于外环而言，炉表面积小，加上炉内辐射传热特性所决定，内环的供入热负荷比外环要小得多。供热负荷的不对称，是对称性要求相当强的HTAC技术很难适应的。

(2)环形炉工艺复杂，炉温加热工艺温度要求高，单靠蓄热式烧嘴很难提供满足工艺要求的温度场。

(3)环形炉结构特殊，内环可用空间相对较小，难以满足庞大的双蓄热烧嘴的安装要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种环形炉和环形炉供热工艺，解决蓄热烧嘴应用到环形炉上问题。本发明在整个环形炉上，采用蓄热式烧嘴和常规烧嘴联合供热。从炉尾到炉头，环形炉依次分为热回收段、预热段、加热段和均热段；环形炉的热回收段不布置供热设备，炉内烟气在流经此段时把热量传递给料坯，对料坯进行初步预热；环形炉的预热段内外环炉墙上布置调焰烧嘴，对环形炉供热，进一步预热料坯；环形炉加热段内外环炉墙布置蓄热式烧嘴，加热料坯；环形炉的均热段炉顶布置常规平焰烧嘴，均热料坯。本发明可满足庞大的蓄热烧嘴的安装要求和工艺要求的温度场，实现了低热值的高炉煤气在加热温度高的环形炉上的应用，可以极限回收废气余热，节约能源，并实现800～1100℃的高温空、煤气预热，有效解决了低热值的高炉煤气在环形炉的应用，可广泛应用在钢铁行业。

本发明的技术方案如下：

整个环形炉划分为热回收段、预热段、一加热段、二加热段、三加热段、一均热段和二均热段七个部分；热回收段不布置供热设备，在预热段环形炉的内外环炉墙上布置调焰烧嘴，在环形炉的一加热段、二加热段和三加热段内外环布置蓄热式烧嘴；在环形炉的一均热段、二均热段炉顶布置平焰烧嘴，对料坯均匀加热。

高炉煤气热值低，一般只有800×4.18kJ/Nm³，理论燃烧温度低，利用传统的燃烧技术，高炉煤气的燃烧温度不能满足环形炉加热工艺要求。采用高炉煤气蓄热式烧嘴，能把空、煤气预热到800～1100℃，大幅度提高了高炉煤气的燃烧温度，使低热值的高炉煤气在加热温度高的环形炉炉上的应用具备了可行性。

环形炉内环空间相对狭窄，可供的烧嘴安装空间相对较小。同时，环形炉内环相对于外环而言，炉表面积小，加上炉内辐射传热特性所决定，内环的供入热负荷比外环要小得多。因此，减少环形炉内环的烧嘴数量和供热负荷，环形炉内外环蓄热式烧嘴配比为2：3。

环形炉加热工艺要求高，后续轧制工艺要求料坯具有很高的温度均匀性，仅靠蓄热式烧嘴很难提供满足工艺要求的温度场，因此，在加热段之后设置采用常规平焰烧嘴供热的均热段，对料坯进行均匀加热。在整个环形炉上，布置了调焰烧嘴、平焰烧嘴和高炉煤气蓄热式烧嘴对环形炉进行联合供热，实现了高炉煤气蓄热烧嘴在供热负荷非对称的环形炉上应用，确保了炉内温度场满足加热工艺的要求。

高炉煤气热值较低，火焰稳定性较差，为确保高炉煤气双蓄热式烧嘴的稳定运行，尤其是在低温情况的正常工作，在双蓄热式烧嘴的空气箱和煤气箱之间设置了长明火，在低温工况下，用长明火点燃高炉煤气蓄热烧嘴。

在炉尾设置强制排烟风机，形成环形炉圆周方向上的抽力，把加热段的部分烟气抽到预热段和热回收段，而均热段的烟气则被抽吸到加热段，补充加热段部分烟气被抽走而留下得空缺；蓄热烧嘴配套的排烟风机形成径向抽力，在圆周方向抽力和径向抽力的共同作用下，环形炉内烟气主流运动是从均热段到热回收段的环形流动，其中，部分烟气从蓄热式烧嘴排出，其余烟气从炉尾排出。

附图说明

附图1为本发明的环形炉结构及烧嘴布置示意图