用于预热空气例如高炉空气的热风炉制造技术

本发明专利技术涉及现代高炉工厂或类似热过程的蓄热式热风炉，该热风炉装在原热风炉的炉壳中，其原蓄热物，如砖至少被部分去除。蓄热室中装有细粒料构成的新蓄热床，其换热面积与体积之比大于常规蓄热式热风炉的这一比值。本发明专利技术的热风炉不再具有先前采用的砖填充料，从而这样来布置气体空间：去除原砖填充料而在热风炉中增加到少一部分气体空间，并在此气体空间之外代以用于此预热过程的新换热床，即使该空间与此预热过程气密地隔开。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种现代高炉工厂或类似热过程的蓄热式热风炉，如Cowper式热风炉。通过加热气体，在该过程中间断地用两个或多个这种类型的热风炉来预热高炉气体或类似的欲输入的气体。本专利技术的热风炉包括两个布置在一炉壳中的，衬有耐火材料且彼此相通的炉室-称做燃烧室的第一炉室设有经加热的高炉空气或在此热风炉中加热过的类似气体的出口，和用作高炉煤气或类似加热用气体的入口;称做蓄热室的第二炉室，其中装有大量蓄热物，它们交替地被加热气体加热并向在此热风炉中被加热的高炉空气或类似气体放热，该蓄热室还有使冷的高炉空气或类似气体通入该室和从该室排出被冷却加热气体的导管。例如，热风炉用于工业燃料气体或作为燃料的废气的热回收，并将鼓入的空气预热到所需的高温。在所述的高温下，不能用常规的钢质热交换器，因而必须找到另外的解决方法。在1000℃以上的温度蓄热通常用蓄热式热交换器，其中耐火砖垛通常起着蓄热体的功能。比如，所谓的Cowper炉是一种蓄热式热交换器，高炉厂用它预热鼓入的室气，即高炉空气。这种Cowper炉一般为高30-40m的塔形，直径甚至达10m。它包括装在同一个或两个分开的相邻炉壳中的两个相邻的垂直炉室。经炉室拱顶各炉室在顶部相通。为获得加热气体，在加热阶段在该炉体中向上流动的高炉煤气于一个狭小的，称作燃烧室的炉室中燃烧。这样产生的加热气体从燃烧室中上部经其拱顶朝下供入蓄热室，当气体经该室流动时向该室中堆砌的砖垛放热。在蓄热室中可能有数千吨的砖。Cowper热风炉中所用的堆砌物一般作成砖的形状，如六角形的砖，它们有贯穿整个砖的通孔和沟槽。这些砖砌在构成蓄热室底的炉排上，砌筑的方式要能使气体通过砖及在相邻砖之间的流动。在加热阶段，这些砖被在燃烧室中由加了热的气体加热到约1000-1500℃，加热阶段过后，通过关闭高炉和Cowper式热风炉间的阀而切断高炉煤气。下一步在所谓的预热或利用阶段打开Cowper式炉的空气阀、冷的鼓风，即高炉室气朝上经砖垛供入，换言之以与前一阶段中的加热气流相反的方向供入。砖向空气放热使之变热。加过热的空气从蓄热室经燃烧室进而流到高炉燃料中。在Cowper式热风炉中鼓风被加热到950-1300℃。通常在高炉工厂中一座高炉配有3-5座Cowper式热风炉。Cowper式热风炉以这样一种方式间断运行即其中一些在加热阶段时，而另一些在空气预热，即利用阶段。经常采用三座Cowper式热风炉，这样其中两座处于加热阶段，另一座处于预热阶段。加热阶段的时间为约1-2小时，而空气的预热，换句话说即砖层的冷却阶段约为30分钟-1小时。就预热过程而言，期望减短不同阶段的时间，但从各阶段间的热交换的观点来看，这种可能性为无效空载时间所限制，这段时间与使用时间的长短基本上无关，它可能为2-8，甚至10分钟。高砖垛中的气流方向的改变化掉长得可观的时间。然而，空载时间主要是因这种不得不进行的改变而产生的，从而要使高炉中压力波动得以避免，鼓入的空气在其被引入高炉之前必须加压至适当的压力。因为Cowper式热风炉中、尤其是在蓄热室中的气体空间很大，所以其加压及压力的释放要化相当长得的时间。甚至4-5分钟。还要化时间打开和关闭各阀门。Cowper式热风炉是昂贵而庞大的设备。它的巨大的尺寸是由于它与其总体积相比是相当低效的热交换面积而造成的。Cowper式热风炉通常只有与砖垛总体积相比为约为30-40m2/m3的热交换面积。美国专利US2，272，108公开了一种预热装置，在其中的蓄热体布置在燃烧炉周围。所述公开文献的预热装置中的蓄热物是大块的固体粒子而不是砖。然而，该公开文件的这种布局达不到现代需求所提出的水平。比如，由这种布局而达到的加热气体和鼓入气体间的温度差不够小。现代高炉工厂不能用它，因为加热气体的温度相当低，经常只有约1200℃，其原因比如是现有高炉煤气的热值低于较早期的高炉煤气热值。而另一方面，高炉鼓风的温度应为1200°或最好是更高。这造成了加热气体和鼓入气体间要有甚小的温差。使用所述美国专利所提供的方法，该温差过高，用所推荐的这种装置，可能要采用比称为Cowper-预热装置更为庞大的结构。采用数量合理的蓄热物，US2，272，108的布局达不到足够高的鼓风温度。本专利技术旨在开发一种改进的气体预热装置。本专利技术的目的尤其是在于改进现有的Cowper式热风炉，以便缩短加热和预热阶段间的空载时间，并能采用变换更快的各阶段。本专利技术另一目的在于改进现有的Cowper式热风炉，以使此经改进的装置比先前的已知装置在蓄热应用方面更为有效及价廉。在完成上述目的方面，本专利技术的先进的预热装置的特征在于将该预热装置布置在现存的热风炉的外壳中，至少从其中部分取消比如由砖构成的旧的蓄热物;以设置细粒材料的蓄热床作为新的蓄热床。该蓄热床的热交换面积与总体积之比高于常规蓄热体系中的这一比率，结果为预热所要求的蓄热床体积小于此现代化预热装置以前所采用的砖垛体积的50%。在本专利技术的现代化的热风炉中不再采用先前用作填充物的砖垛，因为砖垛填充物的有效换热面积与其总体相比是小的，因而要求有大的空间，按照本专利技术，用细粒材料形成的蓄热床用作蓄热物，这种蓄热物由于有良好的换热性能，所以只需比先前所用的砖填充物少得多的空间，通过采用本专利技术的热风炉，就可能比先前更有利地获得热煤气的热，如高炉煤气的热，以用于预热进入的空气如用于高炉设备的鼓风。获得与常规Cowper式热风炉相比有明显能量节约的原因还在于由于有大的横截面积的薄的蓄热床，因而沿整个预热装置的压力差明显减小。当采用细粒材料构成的换热床作蓄热物时，根据本专利技术，老式的Cowper式热风炉就变得更有效和先进了，由于更大的换热面积-体积比，细粒材料形成的换热床与老式的先前所用的砖填充物相比只要小得多的空间。然而，为了能利用因新的，更有效的换热床所带来的这些优点，换热床与气体空间必须这样安排;即在用新的换热床的该热风炉的至少一部分增大的气体空间必须留在预热过程中所用的气体空间之外，换言之使之与预热过程气密地分隔开。这样才能利用更有效的换热床的优点。按本专利技术的较佳实施方案，老式的Cowper热风炉，比如，可以这样的方式简单地加以改进即将作为蓄热体运行的砖床全部或最好只是部分除去，而代之的填充料固体粒子，或其它细粒材料的换热床。在所述换热床中，填充料固体粒子或粒料尺寸，比如，是2-50mm，从而该热风炉的新蓄热体所要求空间较先前所用的蓄热体所需空间大为减小。可在布置在蓄热室上部的水平炉排上简便地构成此新的蓄热床。如果需要，该蓄热物或床还可安排在两个垂直或倾斜的炉排之间，从而易使炉排表面积增加得比该室的横截面积大。还可以将一个炉排装在另一炉排上部的方式安排多个炉排以增加炉排面积。老式Cowperer热风炉中的砖垛由于其中累积杂物减小了透气性及增加了压力损失，故必须不时地更新。利用这种更换，Cowper式热风炉可以相当小的结构变更而改进，而且旧的砖垛可换成本专利技术的蓄热体。当一个新的，其上有一层新的比砖填充层薄得多的蓄热体的炉被装在旧蓄热室上半部时，该室的下半部或以由此过程中完全隔离。这大大地缩小了使用蓄热室这一部分中的有害的，无用的气体空间。新炉排可以这样的高度布置仅基本上在其上方留有换热所需的空间和在该热风本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于预热高炉设备入炉气体及类似热过程的现代化蓄热式热风炉，两个或更多个所述热风炉被用于由加热气体间断地预热高炉空气或类似气体的过程，该热风炉包含两个布置在带衬炉壳中的，而且彼此相通的室（１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５２２；１８、２１８、３１８、４１８、５２４），其中－第一室（１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５２２），即燃烧室，设有在该热风炉中被加热的高炉空气或类似气体的出口导管（２６、２２６、３２６、４２６）及来自高炉的高炉煤气或类似气体的入口导管（２０、１２０；２２０、３２０、４２０）；－第二室（１８，２１８，３１８，４１８，５２４）；即蓄热室，设有蓄热物（４４、１４４、２４４、３４４、３４５、４４４，４４５，５３０），该蓄热物交替地被加热气体加热及向在该热风炉中被加热的高炉空气或类似气体放热，并且该蓄热室还设有向该室提供冷高炉空气或类似气体的，并自该室排放已冷却的加热气体的导管（３８、１３８、２３８、３３８、４３８），其特征在于：－该热风炉装在原热风炉的炉壳（１２、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２）中，从该原热风炉中至少部分地去除了原蓄热物，比如砖；－该蓄热物配有由细颗材料构成的蓄热床（４４、１４４、２４４、２４５、３４４、３４５、４４４、４４５、５３０），换热面积与体积之比大于该原蓄热式热风炉的这一相应的比，而且蓄热所需的该蓄热床的体积小于现代化之前所用的该蓄热填料层体积的５０％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：O阿帕拉蒂，M伊塔佩托，K韦斯特隆德，
申请(专利权)人：阿尔斯特罗姆公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]