《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》涉及一种加热瓦斯气的工艺，特别涉及一种采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置。

截至2010年12月，中国国内外石化行业油页岩提取石油工艺中，大多采用燃烧炉和管式换热器工艺加热瓦斯气，该工艺主要存在以下缺陷：由于烟气温度高且不易控制，换热管束易烧损，寿命短；高温瓦斯气在管束表面易积碳，降低换热效率，换热管束积碳严重时，会导致管束堵塞，使换热过程失效；对于管式换热器而言，没有清除积碳的有效方法；管束表面易积碳，在过剩空气条件下可发生燃烧，从而烧损管束；送出的热瓦斯气呈现周期性波动，无法保持恒定的出口温度。

图1是《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》的工艺流程图；

图2是顶燃式加热炉的立面结构示意图。

2017年12月11日，《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》获得第十九届中国专利优秀奖。

见图1，采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，该工艺采用蓄热式加热炉1加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室2混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气。

见图2，蓄热式加热炉，包括陶瓷燃烧器3、燃烧室4、蓄热室5、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器3、燃烧室4、蓄热室5依次相连接。加热炉可采用顶燃式加热炉（如图2所示）、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。

见图1，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道22、蓄热室蓄热体23、高温瓦斯出口管道24、混合室2，低温瓦斯入口管道22连接蓄热体23一侧，在低温瓦斯入口管道22上设有低温瓦斯入口切断阀6；蓄热体23另一侧连接高温瓦斯出口管道24，在高温瓦斯出口管道24上设有高温瓦斯出口切断阀9；高温瓦斯出口管道22与混合室2相连通，混合室2还通过连接管道28与低温瓦斯入口管道22连接，在连接管道28上设有低温瓦斯混合切断阀7和低温瓦斯混合调节阀8；混合室2气体出口通过连接管道与干馏炉连通。助燃空气进气系统包括助燃风机16、助燃风机入口空气调节阀17、助燃空气调节阀11、助燃空气入口切断阀10、空气管道25，助燃风机16通过空气管道25与陶瓷燃烧器3连接，与陶瓷燃烧器3入口相连接的空气管道上设有助燃空气调节阀11和助燃空气入口切断阀10；助燃风机16的空气入口侧设有助燃风机入口空气调节阀17。煤气进气系统包括煤气管道26、煤气入口切断阀12、煤气调节阀13，煤气管道26与陶瓷燃烧器相连接，与陶瓷燃烧器3入口相连接的煤气管道上设有煤气入口切断阀12和煤气调节阀13。烟气系统包括主烟道15、烟气风机20、烟气出口切断阀14，主烟道15与蓄热室底部相连接，主烟道15连接烟气风机20，在主烟道15上设有烟气出口切断阀14。主烟道15还通过连接管道27与助燃风机16相连通，在该连接管道27上设有助燃风机入口烟气切断阀18和助燃风机入口烟气调节阀19。

采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，包括以下步骤：

（1）燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器3后，经充分混合进入燃烧室4燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室5将蓄热体23加热，换热后的低温烟气经主烟道15送出；

（2）送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室5，流经蓄热体23被加热至高温，形成的高温瓦斯气经高温瓦斯出口管道24进入混合室2，在混合室2高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出。

（3）所述的蓄热燃烧阶段与送风阶段连续进行，循环交替；为了安全生产和检修的需要，一个加热系统一般由3座加热炉和1个混合室及相应设施组成，3座加热炉采用2烧（即2座加热炉处于燃烧期，格子砖被加热）1送（即1座加热炉处于送风期，瓦斯气被加热）的工作制度，或当其中一座加热炉检修时，其余2座加热炉仍可正常工作，此时采用1烧一送的工作制度。当加热炉处于燃烧蓄热阶段（燃烧期）时，低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9关闭，助燃空气入口切断阀10、煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14开启，助燃空气和煤气进入陶瓷燃烧器3后，经充分混合后进入燃烧室4燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室5将格子砖蓄热体23加热至需要的温度，换热后的低温烟气经主烟道15送至其他用户（如烘干等）。当加热炉处于送风加热阶段（加热期）时，低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9开启，助燃空气入口切断阀10、煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14关闭，低温瓦斯气由蓄热室下方进入蓄热室5，流经格子砖蓄热体23时被加热至高温，高温瓦斯气经连接管道进入混合室2，与来自连接管道28的低温瓦斯气混合成恒温瓦斯气送给干馏炉或其他用户。

由于系统内的积碳与热瓦斯温度成正比，因此燃烧室燃烧温度不宜过高，该发明采用过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度。通过控制助燃风机入口空气调节阀17、助燃风机入口烟气切断阀18、助燃风机入口烟气调节阀19来控制燃烧室燃烧温度和过剩空气比例。换炉时，易燃易爆瓦斯气与空气接触，具备爆炸条件，通过控制烟气氧气含量、回收炉内残留瓦斯气体、设置爆破膜或安全阀的方法来防止可燃气体爆炸。由加热期向燃烧期换炉时，因炉内残留气体为高温可燃瓦斯气，助燃空气进入后会产生局部燃烧甚至爆炸，为防止瓦斯爆炸，该发明采取以下措施：一是控制燃烧强度，即控制助燃空气流量（空气流量为正常烧炉时流量的50％及以下），此时关闭煤气入口切断阀12、低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，开启烟气出口切断阀14、助燃空气入口切断阀10、调节助燃空气调节阀11以控制助燃空气流量。二是强制向炉内通入烟气驱赶残留瓦斯气，即在换炉时关闭低温瓦斯入口切断阀6、煤气入口切断阀12、助燃空气入口切断阀10、烟气出口切断阀14，开启高温瓦斯出口切断阀9，启动烟气风机20，从蓄热室下方强制通入烟气，将炉内残留瓦斯驱除至高温瓦斯出口管道24后再转入燃烧期。在热瓦斯出口支管设氧气检测以确定炉内是否有残留瓦斯。

由燃烧期向加热期换炉时，炉内残留气体为高温烟气，烟气中含有约3％的氧气，循环瓦斯气进入炉内也会发生局部燃烧，甚至发生爆炸，同时换炉期间炉内残存烟气进入循环瓦斯气中，循环瓦斯气质量受到影响。为防止瓦斯爆炸并保证循环瓦斯气质量不受烟气的影响，该发明采取以下措施：一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，即关闭助燃空气入口切断阀10、低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，开启煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14，将炉内残留烟气驱赶至主烟道中，然后换炉转入加热期。在烟道支管上设置测氧仪器和煤气成分测量（测量CO或H2浓度）来控制煤气入口切断阀12、烟气出口切断阀14的关闭，或延时关闭。

其二是在由燃烧期向加热期换炉时，通过提前减小助燃风机入口空气调节阀17开度降低空气过剩系数，控制炉内残留废气含氧量低于安全浓度，烟道支管上测氧仪器检测氧气含量以控制闷炉或换炉。其三是在主烟道上设置防爆膜21，当系统一旦发生爆炸，系统压力超限时，防爆膜21自动开启泄压，以保证整个系统的安全。关于定期清除积碳，该发明采用烧损法清除积碳。一般为利用定期检修时间，一年集中离线（即停炉检修）清理一次。清理积碳的基本方法是在炉内燃烧室温度高于600℃时，关闭低温瓦斯入口切断阀6、高温瓦斯出口切断阀9，煤气入口切断阀12、开启烟气出口切断阀14、助燃空气入口切断阀10，由助燃风机16强制将空气通入燃烧室4，通入的空气与耐火砖表面的积碳发生燃烧反应，将积碳烧掉，烟气由烟囱排入大气。

采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置专利目的

《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》的目的是提供一种采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置，该工艺及装置通过蓄热式加热炉燃气燃烧产生的热量传递给蓄热体，低温瓦斯气与加热的蓄热体换热成为高温瓦斯气，并提供了安全防爆措施，并能够有效清除加热炉内的积碳。

采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置技术方案

《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》的技术方案是：采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺，该工艺采用蓄热式加热炉加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气。

该工艺包括以下步骤：

（1）燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器后，经充分混合进入燃烧室燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室将蓄热体加热，换热后的低温烟气经主烟道送出。

（2）送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室，流经蓄热体被加热至高温，形成的高温瓦斯气经连接管道进入混合室，在混合室高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出。

（3）所述的燃烧蓄热阶段与送风阶段连续进行，循环交替；由送风加热阶段向燃烧蓄热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可：一是控制燃烧强度，即控制助燃空气的流量；二是强制向炉内通入烟气驱赶残留的瓦斯气至高温瓦斯管道中。由燃烧蓄热阶段向送风加热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可：一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，二是提前减小助燃风机入口空气调节阀的开度降低空气过剩系数，控制加热炉炉内残留烟气含氧量低于安全值；三；三是在烟道主管和支管设置防爆膜或安全阀。为减少加热炉内的积碳，燃烧室的燃烧温度不宜过高；采用输入过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度和烟气中含氧浓度。采用烧损法定期清除积碳，在加热炉检修期，由助燃风机强制将空气通入燃烧室，通入的空气与加热炉内壁耐火砖表面的积碳发生燃烧反应，将积碳烧掉，烟气由烟囱排入大气。

实现所述工艺的蓄热式加热炉，包括燃烧器、燃烧室、蓄热室、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器、燃烧室、蓄热室依次相连接，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道、蓄热室蓄热体、高温瓦斯出口管道、混合室，低温瓦斯入口管道连接蓄热体一侧，蓄热体另一侧连接高温瓦斯出口管道，高温瓦斯出口管道与混合室相连通，混合室还与低温瓦斯入口管道连接；混合室气体出口通过连接管道与干馏炉或其它用户连通。所述的加热炉可采用顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。所述的烟气系统的烟道上设有防爆膜或安全阀；为防止助燃空气阀和煤气阀泄漏发生爆炸，在煤气支管和助燃空气支管设放散阀。助燃空气进气系统包括助燃风机和空气管道，空气管道连接燃烧器，助燃风机入口侧设有助燃风机入口空气调节阀；助燃风机与主烟道之间还设有连接管道，在连接管道上设有助燃风机入口烟气切断阀和助燃风机入口烟气调节阀。

采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置改善效果

《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》的有益效果是：该工艺及装置通过蓄热式加热炉燃气燃烧产生的热量传递给蓄热体，低温瓦斯气与加热的蓄热体换热成为高温瓦斯气，并提供了安全防爆措施，并能够有效清除加热炉内的积碳；可为石化行业油页岩提取石油工艺或用户提供恒定温度的热瓦斯气体。

1.《采用蓄热式加热炉加热瓦斯气的工艺及装置》特征在于，该工艺采用蓄热式加热炉加热瓦斯气，加热后的高温瓦斯气与低温瓦斯气在混合室混合，向用户提供所需的恒温瓦斯气，该工艺包括以下步骤：

（1）燃烧蓄热阶段；助燃空气与煤气进入燃烧器后，经充分混合进入燃烧室燃烧，燃烧产生的高温烟气进入蓄热室将蓄热体加热，换热后的低温烟气经主烟道送出；

（2）送风加热阶段；低温瓦斯气进入蓄热室，流经蓄热体被加热至高温，形成的高温瓦斯气经连接管道进入混合室，在混合室高温瓦斯气与低温瓦斯气混合，形成用户所需的恒温瓦斯气输出；

（3）所述的燃烧蓄热阶段与送风阶段连续进行，循环交替；由送风加热阶段向燃烧蓄热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用以下措施之一或两种措施均可：一是控制燃烧强度，即控制助燃空气的流量；二是强制向炉内通入烟气驱赶残留的瓦斯气至高温瓦斯管道中；由燃烧蓄热阶段向送风加热阶段换炉时，需要采取以下防爆措施，采用其中之一或两种或两种以上均可：一是换炉时用烧炉煤气驱赶烟气至主烟道中，二是提前减小助燃风机入口空气调节阀的开度降低空气过剩系数，控制加热炉炉内残留烟气含氧量低于安全值；三是在烟道主管和支管设置防爆膜或安全阀；为减少加热炉内的积碳，燃烧室的燃烧温度不宜过高；采用输入过剩空气和掺混烟气的方法来降低燃烧室的温度和烟气中含氧浓度。

2.实现权利要求1所述工艺的蓄热式加热炉，其特征在于，包括燃烧器、燃烧室、蓄热室、循环瓦斯气系统、助燃空气进气系统、煤气进气系统、烟气系统，燃烧器、燃烧室、蓄热室依次相连接，循环瓦斯气系统包括低温瓦斯入口管道、蓄热室蓄热体、高温瓦斯出口管道、混合室，低温瓦斯入口管道连接蓄热体一侧，蓄热体另一侧连接高温瓦斯出口管道，高温瓦斯出口管道与混合室相连通，混合室还与低温瓦斯入口管道连接；混合室气体出口通过连接管道与干馏炉或其它用户连通；助燃空气进气系统包括助燃风机和空气管道，空气管道连接燃烧器，助燃风机入口侧设有助燃风机入口空气调节阀；助燃风机与主烟道之间还设有连接管道，在连接管道上设有助燃风机入口烟气切断阀和助燃风机入口烟气调节阀。

3.根据权利要求2所述的蓄热式加热炉，其特征在于，所述的加热炉可采用顶燃式加热炉、外燃式加热炉、或内燃式加热炉。

4.根据权利要求2所述的蓄热式加热炉，其特征在于，所述的烟气系统的烟道上设有防爆膜或安全阀；为防止助燃空气阀和煤气阀泄漏发生爆炸，在煤气支管和助燃空气支管设放散阀。

蓄热式加热炉按预热介质种类可分为如下两种方式：同时预热空气和煤气式和空气单预热方式。

按结构形式来分可以分为烧嘴式和通道式，其中烧嘴式又分为全分散换向和群组换向两种方式。

按运料方式来分，蓄热式加热炉分为推钢式和步进式。

全分散换向烧嘴式蓄热加热炉能够实现单个烧嘴自动控制，与常规加热炉操作类似，能够满足各种钢种对炉温的不同要求，实现炉温的灵活控制；群组换向蓄热式加热炉一般将某一段的烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求；通道式蓄热式加热炉一般是全通道整体控制，不能实现炉温的灵活调整，只能满足少数钢种的加热要求，而不能满足大多数钢种对炉温加热的需求。

蓄热式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规加热炉的结合体，主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统以及燃料、供风和排烟系统构成。蓄热室是蓄热式加热炉烟气余热回收的主体，它是填满蓄热体的室状空间，是烟气和空气流动通道的一部分。在加热炉中，蓄热室总是成对使用，一台炉子可以用一对，也可以用几对，甚至几十对。在国内的一些大型加热炉上，最多用到四十几对。蓄热式余热回收的优点炉温更加均匀由于炉温分布均匀，加热质量大大改善，产品合格率大幅度提高。燃料选择范围更大适合轻油、重油、天然气、液化石油气等各种燃料，尤其是对低热值的高炉煤气、发生炉煤气具有很好的预热助燃作用，扩展了燃料的应用范围。因此，炉子燃料消耗量大幅度降低。对于一般大型加热炉，可节能25%～30%；对于热处理炉，可节能30%～65%。NOX生成量更低采用传统的节能技术，助燃空气预热温度越高，烟气中NOX含量越大；而采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度高达800℃的情况下，炉内NOX生成量反而大大减少。由于蓄热式燃烧是在相对的低氧状态下弥散燃烧，没有火焰中心，因此，不存在大量生成NOx的条件。烟气中NOx含量低，有利于保护环境。金属氧化烧损低低氧燃烧的另一个好处是可降低被加热金属的氧化烧损。此外，蓄热式燃烧还可以提高火焰辐射强度，强化辐射传热，提高炉子产量。

二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺专利目的

《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》提供一种轧制过程中不倒钢，成材率高、轧制成本低的二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺。

二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺技术方案

《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》二辊可逆轧机采用大规格连铸圆坯轧制生产的孔型装置，在轧辊上沿所述轧辊的中心轴方向上至少排布有过渡孔型、扶持孔型和成品孔型；其中，所述过渡孔型的孔槽上宽为D （50—80）毫米，孔槽底宽为D （5—30）毫米，孔槽深度为0.5a—（15—50）毫米；

所述扶持孔型的孔槽上宽为b后 （5—15）毫米，孔槽底宽为b前－（5—10）毫米，孔槽深度为（0.08—0.12）D辊；

所述成品方钢孔型的孔槽上宽为a （5—30），孔槽底宽为a－（5—15），孔槽深度为0.5a－（15—50）毫米；成品圆钢孔型的孔槽宽为（d △ ）×（1.007—1.02），通常取1.013；基圆直径为d×（1.007—1.02），通常取1.013；采用切线扩张，扩张角为10—30°；

其中，D为连铸圆坯直径，a为成品方钢边长，d为成品圆钢直径，△ 为圆钢直径的正公差，b后为经扶持孔型轧制时，轧件轧后最大宽度，b前为经扶持孔型轧制时，轧件轧前宽度，D辊为二辊可逆轧机轧辊直径。

进一步地，在所述连铸圆坯上沿所述连铸圆坯的中心轴方向上还设有成品前孔型，所述方钢的成品前孔型的孔槽上宽为a Δh （5—30）毫米，孔槽底宽为a Δh－（5—15）毫米，孔槽深度为0.5a－（15—50）毫米，其中a为方钢边长，Δh为40—60毫米；所述圆钢的成品前孔型的孔槽上宽为a Δh （5—30）毫米，孔槽底宽为d Δh－（5—15）毫米，孔槽深度为0.5d－（15—50）毫米，Δh为10—40毫米，槽底圆弧半径为（1.5—2.4）d，其中d为成品圆钢直径。

特别地，过渡孔型和所述扶持孔型的槽底为平面结构。

进一步地，所述成品孔型的槽底为平面或弧面结构。

为达到上述目的，《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》二辊可逆轧机采用大规格连铸圆坯轧制生产的工艺，所述工艺包括步骤：

S1利用过渡孔型轧制连铸圆坯，轧制道次为2—4道次，压下量为40—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；S2将步骤S1轧制出的所述连铸圆坯送入扶持孔型进行轧制2—4道次，压下量为40—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；

S3将S2轧制出的所述连铸圆坯送入过渡孔型、扶持孔型、成品孔型中的其中一个孔型进行轧制2—6道次，压下量为20—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；

S4将S3轧制出的所述连铸圆坯送入成品孔型进行轧制1道次，压下量为40—60毫米/道次。

为达到上述目的，《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》二辊可逆轧机采用大规格连铸圆坯轧制生产的工艺，所述工艺包括步骤：

S1利用过渡孔型轧制连铸圆坯，轧制道次为2—4道次，压下量为40—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；

S2将步骤S1轧制出的所述连铸圆坯送入扶持孔型进行轧制2—4道次，压下量为40—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；

S3将S2轧制出的所述连铸圆坯送入成品前孔型进行轧制2—6道次，压下量为20—90毫米/道次，轧制完成后翻钢；

S4将S3轧制出的所述连铸圆坯送入成品孔型进行轧制1道次，方钢或者矩形成品压下量为40—60毫米/道次，圆钢的名义压下量为10—40毫米/道次。

二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺改善效果

《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺，轧制成材率高，采用《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》所述孔型后，连铸圆坯轧制过程中基本杜绝了脱方甚至倒钢而出现轧废的现象；使用大规格连铸坯轧制方圆钢，可以有效克服由于方、矩形坯边角部冷却快，在轧制时易产生角部裂纹和对孔型磨损较重的缺陷，有效地提高了产品质量和孔型过钢量，降低了辊耗；孔型的设计可实现大规格连铸圆坯大压下量轧制，轧制稳定，又采用控制手段保证产品的尺寸精度，产品质量好，产品尺寸精度高。

《二辊可逆轧机采用连铸圆坯轧制生产的轧辊装置及工艺》孔型设计简单实用，轧制道次少，轧制过程中不倒钢，具有成材率高、轧制成本低、节约能源、成品尺寸精度高、产品质量和性能好。