[发明专利]一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的装置及加热方法

说明书

技术领域：

本发明涉及热工技术领域，具体地讲是一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的装置及加热方法。

技术背景：

目前，环形炉采用的燃料比较丰富，包括天然气及多种煤制气，其中热脱焦油煤气是环形炉加热管坯燃料之一。传统的环形炉加热工艺废气排放所带走的热量通常占燃料供入量的50%以上，即使装上空气换热器，其节能率也仅在15～25%之间，仍有30～50%的热量随废气排入大气中，因而环形炉产能（或炉底强度）较低。

近年来，蓄热式燃烧技术在工业炉设计中得到推广，蓄热式技术一般通过蓄热体的吸热或放热反复切换与被预热介质进行热交换，可将助燃空气等预热到1000℃左右，从而达到提高工业炉热效率及产能之目的。

虽然蓄热燃烧技术已经在冶金行业的推钢式加热炉、板坯加热炉、均热炉、退火炉、台车炉、罩式炉以及钢包烘烤器等多种加热设备上得以成功应用，但是，这些加热设备有一个共同点，那就是供热负荷是对称的。而环形炉本身结构的特点是，其内环相对于外环而言，炉墙表面积小很多，导致内环的供热负荷也比外环小，从而导致蓄热燃烧技术在环形炉上的应用效果不理想。

另外，由于钢管钢种多样，升温速率等加热工艺要求各不同，而且大部分管坯的加热工艺温度要求非常苛刻，所以，用于轧制前管坯加热的环形炉不仅有要求严格的预热段、加热段和均热段，并且要求各段还要有不同的温度分布或加热工艺，才能保证钢管质量。对于环形炉蓄热燃烧技术很难达到不同管坯的加热工艺温度要求。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的装置。

本发明的另一目的是提供一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的加热方法。

本发明主要解决现有的环形炉加热前管坯产能低的问题，而是根据环形炉热工过程不同以及热脱焦油煤气可采用多种燃烧方式的特点，使热脱焦油煤气按常规燃烧方式与蓄热式燃烧方式在环形炉上同时进行，在充分利用热脱焦油煤气资源前提下，大幅提高环形炉产能，提高环形炉燃烧热脱焦油煤气热效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的装置，它包括环形炉，环形炉上有进料口和出料口，环形炉上分预热区、加热区和均热区，其特殊之处在于风机通过换热器和第一热风管道与预热区相通连接，预热区部位的环形炉内外壁上设预热烧嘴，风机通过换热器和第二热风管道与均热区相通连接，均热区部位的环形炉内外壁上设均热烧嘴，风机为均热区、预热区提供助燃空气，温度在350~450℃，形成一种供风方式；风机通过冷风管网与加热区相通连接，在加热区部位的环形炉内外壁上设蓄热烧嘴的蓄热箱和热脱焦油煤气烧嘴，二者配对安装，组成单独自身蓄热烧嘴，以解决环形炉蓄热不对称的问题；风机为蓄热烧嘴的蓄热箱提供冷风，经蓄热换向系统将冷风与蓄热箱内蓄热体进行热交换，将冷风加热成1000℃左右的热风，即为热脱焦油煤气烧嘴提供高温助燃空气，形成另一种供风方式；在冷风管网上设电动调节阀，通过电动调节阀来控制这两种燃烧方式所用助燃风，二者的参数是不同的，从而实现了环形炉多种燃烧形式的混烧。

本发明的提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的方法，其特殊之处在于包括如下工艺步骤：

a预热区：利用助燃风采用传统的加热方式，使环形炉预热区形成的温度场温度梯度渐进升高；有效防止部分管坯加热初期因温度场变化较大而产生内裂纹的问题；

b均热区：利用助燃风采用温和的加热方式，缩小管坯内外温差；保证管坯的加热质量，防止管坯表面温度过高（可能造成管坯表面融化或脱碳等）、管坯内温差偏大等影响钢管表面质量或内在质量的种种情况发生；

c加热区：采用蓄热燃烧，提高助燃空气的温度，提高热脱焦油煤气的理论燃烧温度，提高管坯在加热区的热流密度，即提高加热速度。

本发明所述的一种提高环形炉燃烧热脱焦油煤气产能的装置及加热方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、采用一台风机、供风管网与不同燃烧方式的烧嘴连接，改变了环形炉传统的燃烧方式，使环形炉能够同时存在两种及以上的燃烧方法；在不改变煤气压力、热值的情况下，利用换热器、蓄热燃烧等技术所产生助燃空气（热焓不同）与热脱焦油煤气燃烧方式的不同，可改变环炉加热管坯在不同位置的热流密度，特别是使管坯在加热区的加热能力大幅提高，这种燃烧方法可优化环形炉热工参数且非常稳定可靠；2、蓄热燃烧系统的蓄热箱、热脱焦油煤气烧嘴分开布置安全、可靠；3、充分融合两种及以上燃烧方式，设备投资省，实现热脱焦油煤气高效利用，大幅提高环形炉产能，从而提高企业经济效益。