一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置及方法，属于冶金工业生产技术领域，装置包括铁水包，异形包盖，异形包盖盖身上方凹槽设有燃气管道和氧气管道，铁水包半径R，盖身半径r，铁水包内壁与盖身外壁平行设置，二者间狭缝宽度a＝R

【技术实现步骤摘要】
一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置及方法

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[0001]本专利技术属于冶金工业生产
，具体涉及一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置及方法。

技术介绍
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[0002]钢铁行业是国民经济发展的重要行业，同时也是一种高能耗，高排放行业，是我国节能减排工作的关键领域。目前钢铁行业的能耗约占全国总能耗的15％，实现钢铁行业的节能减排迫在眉睫。
[0003]铁水包作为钢厂中的一种基本设备，其主要作用是承接高炉到转炉间铁水的运输。在实际应用中，为减少铁水在铁水包中的运输过程中出现过大温降而影响转炉出钢的质量，也为了避免铁水包内残存水分遇高温铁水发生爆炸发生危险事故，铁水包内衬在使用前必须进行烘烤处理。
[0004]当前国内钢厂较多采用天然气，焦炉煤气或混合煤气作为燃料，空气作为助燃气进行铁水包的烘烤；结构上多采用竖式布置，即烧嘴布置在包盖上，火焰或高温烟气从上到下进入铁水包，通过火焰辐射换热和高温烟气的对流换热进行烘烤；烘烤结束后烟气直接沿铁水包包口排出到厂房内。
[0005]按当前采用的铁水包烘烤方式将带来以下的问题：
[0006]采用天然气，焦炉煤气等高热值燃气作为燃气进行烘烤可是达到较高的烤包温度，但焦炉煤气和天然气作为一种优质燃气，其本身在企业内就是稀缺资源，且成本较高。作为钢厂生产中产生的副产物，高炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气的主要可燃成分为CO，虽然可燃烧但其热值较低，仅约为3000～7000kJ/Nm3，在燃烧时具有燃烧温度低、升温慢、火焰稳定性差等缺点，难以直接用于铁水包的烘烤。大多企业在应用这些低热值煤气进行烘烤时都需将其与天然气，焦炉煤气等优质燃气进行掺混才可以获得较高的火焰温度。这虽然在燃烧时采用了高炉煤气，但仍将消耗大量优质燃气，因此许多企业甚至选择将其直接燃尽排放而不使用，此类做法无疑这造成了资源的浪费，不利于节能。
[0007]传统的铁水包烘烤装置大多采用竖式布置，烧嘴设置在包盖上，火焰在包口附近喷出，高温火焰和高温烟气自上而下地进入到铁水包内部烘烤包衬，但由于大多铁水包深度较深，采用此种布置方式的铁水包烘烤装置会受制于喷出火焰的长度，导致火焰难以到达包底，在高度上造成包衬上存在高达100～150K的温差，影响了在铁水包烘烤过程中烘烤的均匀性，降低了包衬在烘烤时获得的平均温度。若要达到所期烘烤效果势必将延长烘烤时间，但这将造成资源的浪费。同时，较大的温差将引起铁水包的耐火材料内衬产生较大的热应力，造成耐火材料内衬的开裂等问题从而影响铁水包的使用寿命，造成经济损失。
[0008]传统的铁水包烘烤装置采用空气作为助燃气体，空气中仅存在21％O2起助燃作用，而79％的N2不参与燃烧反应，直接以高温烟气的形式排出。这些N2不但大幅增加了烟气体积，更在排烟过程中带走了大量热量，造成了余热资源的浪费。同时，空气中的N2在烘烤过程中由于高温的作用会和O2反应生成NO
x
随烟气排放。此外，烘烤时燃烧产生的烟气直接
沿包盖与铁水包间留出的缝隙排放到厂房内，造成了厂房内存在大量的烟气和热量污染，恶化了工人的工作环境。基于此，开发一种可燃用高炉煤气等低热值煤气，回收余热资源重新利用，有效减小包壁竖直方向上的温差并减少烘烤过程中尾气和污染物排放的铁水包烘烤装置将尤为重要。

技术实现思路
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[0009]为解决上述问题，本专利技术提出一种用于铁水包烘烤的烟气回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置及方法，本装置采用纯氧燃烧技术燃用高炉煤气等低热值煤气，有效提高高炉煤气等低热值煤气燃烧时的火焰温度和燃烧稳定性，大幅减少排出的烟气量和烟气中的污染物含量，同时提高铁水包烘烤时温度分布的均匀性，大幅减小温差。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其结构示意图如图1所示，俯视图如图2所示，包括铁水包1，异形包盖2和导线5，异形包盖2包括盖顶与圆台型盖身，盖顶与铁水包包口直接接触，圆台型盖身伸入铁水包内部，圆台型盖身带有凹槽，异形包盖2上方连接有燃气管道6和氧气管道9，二者在同一截面上，铁水包1半径为R，异形包盖2伸入铁水包1内部盖身半径为r，并与铁水包1内壁平行设置，二者间狭缝宽度为a，R2/(R2‑
r2)＝2.2～5.0。
[0012]铁水包半径R以铁水包顶部内半径计，盖身半径r以盖身顶部外半径计，r＝R
‑
a。
[0013]通过限定R2/(R2‑
r2)＝2.2～5.0以保证铁水包内高温烟气流速提高2.2～5.0倍。
[0014]所述的异形包盖2由钢结构外壳内敷设耐火材料内衬构成，包括与铁水包1包口直接接触的盖顶和伸入铁水包1内的盖身两部分。
[0015]所述的异形包盖2连接液压起重装置112，所述的液压起重装置112设置于固定架台111上，二者通过螺栓结构连接，所述的固定架台111通过地脚螺栓固定在地面上，所述的液压起重装置112通过连接臂113与异形包盖2盖顶连接。
[0016]所述的液压起重装置112与计算机系统连接。
[0017]所述的铁水包1内设有电子点火装置3，红外测温仪4，铁水包1底部设有测温点41。所述的电子点火装置3，红外测温仪4通过导线5与外部供电系统连接。
[0018]所述红外测温仪4安装在异形包盖2盖身底部，用于监测铁水包内部温度场分布。
[0019]所述的燃气管道6入口处设有燃气入口阀门61。
[0020]所述的燃气管道6外部设置翅片烟气管道7，所述的翅片烟气管道7为钢管内敷石棉材料，内部设置翅片，所述的翅片烟气管道7底端设置烟气管道入口81，顶部出口安装抽风机8。
[0021]所述的氧气管道9入口处设有氧气入口阀门91，所述的氧气管道9外设置冷却水管道10，所述冷却水管道10底部设置冷却水入口阀门101，顶部设置冷却水出口阀门102，所述的冷却水管道10与冷却水循环系统连接。
[0022]上述各阀门均为电磁阀，均连接计算机系统。
[0023]所述的燃气管道6和氧气管道9伸入铁水包内部，且伸入铁水包1部分以及相关导线5位于异形包盖2盖身的凹槽内。
[0024]所述燃气管道6斜插在异形包盖2盖身凹槽底部，与竖直方向呈7～10
°
夹角，所述
氧气管道9与燃气管道6采用对称布置斜插在异形包盖2凹槽底部。
[0025]所述燃气管道6和氧气管道9底部穿过异形包盖2并设置喷嘴，所述的电子点火装置3位于燃气管道6和氧气管道9喷嘴处，用以点燃燃气。
[0026]所述的燃气在燃气管到6和氧气管道9喷嘴中喷出后，在异形包盖盖身最底部混合，被电子点火装置3点然后在两喷嘴附近边混合边燃烧，形成扩散火焰。
[0027]所述燃气管道设计流量为150～400m3/h，喷嘴喷口压力为3.5kPa，氧气设计流量为50～250m3/h，喷嘴设计压力为0.4MPa，调节火焰长度为1.5～2m。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其特征在于，包括铁水包和异形包盖，所述的异形包盖包括盖顶与圆台型盖身，所述的盖顶由与铁水包包口直接接触，所述的圆台型盖身伸入铁水包内部，盖身上表面设置有燃气管道和氧气管道，铁水包半径为R，异形包盖盖身半径为r，铁水包内壁与盖身外壁平行设置，R2/(R2‑
r2)＝2.2～5.0。2.根据权利要求1所述的烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其特征在于，所述的异形包盖上通过连接臂连接液压起重装置，所述的液压起重装置设置于固定架台上，二者通过螺栓结构连接，所述的固定架台通过地脚螺栓固定在地面上。3.根据权利要求1所述的烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其特征在于，所述的异形包盖由钢结构内敷耐火材料内衬制成，异形包盖盖身下表面设有电子点火装置，红外测温仪，铁水包底部设有测温点；所述的电子点火装置与红外测温仪通过导线连接，所述红外测温仪用于监测铁水包内部温度场分布。4.根据权利要求1所述的烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其特征在于，所述的燃气管道入口处设有燃气入口阀门，所述的燃气管道外部设置翅片烟气管道，所述的翅片烟气管道为钢管内敷石棉材料，内部设置翅片，所述的翅片烟气管道底端设置烟气管道入口，顶部出口安装抽风机；所述的氧气管道入口处设有氧气入口阀门，所述的氧气管道外设置冷却水管道，所述冷却水管道底部设置冷却水入口阀门，顶部设置冷却水出口阀门，所述的冷却水管道与冷却水循环系统连接。5.根据权利要求3所述的烟气余热回收利用的纯氧燃烧式铁水包烘烤装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆波，胡贤忠，郭春宇，王通，刘玲杰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：