Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法及其熔融還原爐的制作方法
【專利摘要】一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法及其熔融還原爐，屬于Hismelt熔融還原的【技術領域】。本發(fā)明要解決的主要技術問題在于：改善Hismelt熔融還原爐的爐氣質(zhì)量，提高其還原能力和使用的經(jīng)濟性，并提高Hismelt熔融還原爐的產(chǎn)能。本發(fā)明的基本技術特征在于：通過噴口向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉。本發(fā)明適用于Hismelt熔融還原的工藝系統(tǒng)。
【專利說明】Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法及其熔融還原爐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法及其熔融還原爐，屬于Hismelt熔融還原的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Hismelt法是由德國克勞克納(Klockner)公司的OBM轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝發(fā)展而來。該工藝以OBM轉(zhuǎn)爐工藝為基礎，改進了爐體設計和噴吹技術，達到較高的二次燃燒率和二次燃燒傳熱效率。其熔池部分像轉(zhuǎn)爐，以氮氣和天然氣為載體，通過底部或上部的噴嘴向熔池噴煤，煤中的碳很快被溶解進入鐵水并還原熔渣中的鐵氧化物，產(chǎn)生的一氧化碳和頂部進入熔融還原爐的助燃風中的氧進行二次燃燒。從底部或上部噴入的煤和含鐵原料可最大限度地還原和被還原，并攪拌熔池，一氧化碳和氧在熔池上部燃燒產(chǎn)生大量熱量則源源不斷地為還原反應以及加熱、熔融和其它過程提供能量。
[0003]Hismelt法以礦粉為含鐵原料，流程中的預還原爐采用的是流化床或者循環(huán)流化床或者是預還原罐等，在流化床或者預還原罐中，利用來自還原爐的煤氣對礦粉進行加熱和預還原，然后噴入臥式或立式還原爐。
[0004]現(xiàn)有技術存在的主要問題在于:
[0005]1.由于Hismelt法具有較高的二次燃燒率，因此，還原爐外排的爐氣中的一氧化碳濃度較低且二氧化碳濃度較高，因此:它被用于預還原時，其還原能力較低，使含鐵原料的預還原度只能維持在較低的水平上，因此，降低了還原爐的生產(chǎn)率；在預還原過程中，由于還要進一步消耗一氧化碳，因此， 預還原尾氣的熱值將變得很低，難以進行經(jīng)濟地利用，如若加以放散，又會造成環(huán)境污染。
[0006]2.還原爐外排爐氣的溫度很高，需要采用水冷煙道等技術措施，雖然形式上是回收了部分熱量，但是，這種間接回收熱量的方式是低效率的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的，是要提供一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法及其熔融還原爐，以解決現(xiàn)有技術存在的問題，并克服由于這些問題引發(fā)的一系列派生的問題。
[0008]本發(fā)明的基本構思是:
[0009]①要在Hismelt熔融還原爐的爐內(nèi)實現(xiàn)爐氣的改質(zhì)。②具體的改質(zhì)手段是向Hismelt熔融還原爐爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉，以減少或消除二氧化碳，提高一氧化碳的濃度，即提高副產(chǎn)煤氣的還原能力。③特別是，要將煤粉噴入熔融還原爐爐內(nèi)的二次燃燒區(qū)且二次燃燒區(qū)使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度> 40% ;采用富氧助燃氣的作用，一是提高理論燃燒溫度，以便在加入過量碳的條件下基本不影響爐內(nèi)的傳熱效率，二是降低爐氣中惰性氣體的含量，增加爐氣或煤氣熱能的利用效率?；蛘呤?要將煤粉噴入熔融還原爐爐內(nèi)的非燃燒區(qū)，以便在基本不影響爐內(nèi)傳熱效率的條件下，利用爐氣自身的顯熱實現(xiàn)煤氣的改質(zhì)，兼起使爐氣降溫的作用。[0010]本發(fā)明的基本技術方案之一是:一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:通過噴口向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉。這里所述的“改質(zhì)”，就是改善質(zhì)量之意；這里所述的“煤粉”的粒度，可以與常規(guī)煤粉爐所使用的煤粉粒度相一致，也可以與高溫煤氣造氣爐所用的煤粉的粒度相一致，還可以與高爐噴吹的煤粉、特別是與高爐噴吹的粒煤相一致等。
[0011]為了更有效地減少或消除二氧化碳、提高一氧化碳的濃度，且不影響爐內(nèi)的傳熱效率，建議使所述的煤粉進入所述的熔融還原爐的二次燃燒區(qū)且二次燃燒區(qū)使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度> 40%。同時，還建議:使助燃氣中的氧的體積百分比濃度≥50%、≥60%、≥70%、≥80%、≥90%，直至100%，也就是說，直至使用工業(yè)純氧。這里需要注意的是，由于采用了高氧的助燃氣，因此，在對助燃氣預熱時必須采取安全應對措施；出于安全的考慮，建議在采用特別高的氧濃度時，特別是在采用純氧時，建議降低助燃氣的預熱溫度或者不對助燃氣進行預熱。
[0012]為了延長煤粉在爐內(nèi)的停留時間和使爐氣起旋以降低煤粉的逃逸量，建議所述的煤粉是切向噴入的。
[0013]為了使噴入的煤粉基本不影響爐內(nèi)傳熱效率，還建議將所述的煤粉噴向爐中的非燃燒區(qū)。
[0014]本發(fā)明的基本技術方案之二是:一種實現(xiàn)上述Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法的熔融還原爐，包括爐殼及其冷卻壁、煤的入口、含鐵原料的入口、排渣口、出鐵口、助燃氣體的入口和爐氣的出口，其特征在于:所述的還原爐設置著向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉的噴槍。
[0015]進一步，建議所述的煤粉噴槍是切向配置的，當然，進行切向配置，應當設定一個切向配置的布置基圓，至于基圓的大小，應依據(jù)實際需要確定；另外，還建議使所述的煤粉噴槍朝向爐氣的非燃燒區(qū)；另外，當與采用高氧助燃風相配合時，還建議將所述的煤粉噴槍朝向所述的熔融還原爐的二次燃燒區(qū)。
[0016]本發(fā)明產(chǎn)生的主要有益效果在于:
[0017]1.在Hismelt熔融還原爐的爐內(nèi)實現(xiàn)爐氣的改質(zhì)，既經(jīng)濟，又方便。
[0018]2.通過在Hismelt熔融還原爐的爐內(nèi)實現(xiàn)爐氣的改質(zhì)，提高了一氧化碳的濃度，即提高副產(chǎn)煤氣的還原能力。
[0019]3.能夠在基本不影響爐內(nèi)傳熱效率的條件下，實現(xiàn)爐氣溫度的降低，提高熱能的利用效率。
[0020]4.能夠顯著提高含鐵原料預還原度，顯著提高Hismelt熔融還原爐的生產(chǎn)率。
[0021]5.在顯著提高含鐵原料預還原度的條件下，可以顯著提高預還原尾氣的品質(zhì)，便于對其進行經(jīng)濟和高效率的利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明有附圖2頁，共4幅。其中:
[0023]圖1是本發(fā)明的實施例1的主剖面的示意圖；
[0024]圖2是圖1的A-A剖面的示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的實施例2的主剖面的示意圖；[0026]圖4是圖3的B-B剖面的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的【具體實施方式】將結合實施例及附圖進行說明。
[0028]實施例1，如圖1和圖2所示。
[0029]在圖1和圖2中，I表示熔融還原爐的爐殼及其冷卻壁。2是表示冶煉用煤的入口，它是采用噴吹的方式將煤噴入熔池3的，并對熔池3進行強力攪拌；在熔池3中，包括被劇烈攪動的渣層3.1和鐵水層3.2。4是含鐵原料的入口，它也是采用噴吹的方式將含鐵原料噴入熔池3的，并對熔池3進行強力攪拌。5表示排渣口。6表示出鐵口。7表示助燃氣體的入口。8表示爐氣的出口。9表示向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉的噴槍。10表示熔融還原爐內(nèi)的二次燃燒區(qū)的大致范圍。11是噴槍切向配置的假想基圓。12表示熔融還原爐內(nèi)的非燃燒區(qū)。13表示爐內(nèi)的翻騰熔煉區(qū)。
[0030]從圖1和圖2中不難看出，噴入的煤粉進入了熔融還原爐的二次燃燒區(qū)10 ;同時，煤粉的噴槍9是沿基圓11切向配置的。
[0031]在本實施例中，由于噴入的煤粉進入了熔融還原爐的二次燃燒區(qū)10，建議使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度控制在> 40%、特別是控制在50% -70%的范圍內(nèi)。
[0032]實施例2，如圖3和圖4所示。
[0033]本實施例在實施例1的基礎上進行了變化:將噴槍9適度上移，使所述的煤粉噴槍9朝向爐氣的非燃燒區(qū)12，并調(diào)整了基圓11的大小，作為煤粉的噴槍9切向配置的基準；同時，還將噴槍9的數(shù)量由2只增加到4只等。實際上，噴槍的數(shù)量選取方案還可以更多或更少，就不作贅述了。
[0034]其余，可參見實施例1的有關說明。
[0035]另外需要注意的是:上述各實施例都是本發(fā)明的個案，它們的作用之一是幫助理解本發(fā)明的技術方案，而不是對本發(fā)明做出的限制。
【權利要求】
1.一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:通過噴口向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉。
2.如權利要求1所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:使所述的煤粉進入所述的熔融還原爐的二次燃燒區(qū)且二次燃燒區(qū)使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度≥40%。
3.如權利要求2所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:所述的煤粉是切向噴入的。
4.如權利要求1所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:所述的煤粉是切向噴入的。
5.如權利要求1或4所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法，其特征在于:所述的煤粉是噴向爐中的非燃燒區(qū)。
6.一種實現(xiàn)如權利要求1、2、3、4或5所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法的熔融還原爐，包括爐殼及其冷卻壁、煤的入口、含鐵原料的入口、排渣口、出鐵口、助燃氣體的入口和爐氣的出口，其特征在于:所述的還原爐設置著向熔融還原爐內(nèi)的渣層上方的空間內(nèi)噴入煤粉的噴槍。
7.如權利要求6所述的實現(xiàn)如權利要求1、2、3、4或5所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法的熔融還原爐，其特征在于:所述的煤粉噴槍是切向配置的。
8.如權利要求6或7所述的實現(xiàn)如權利要求1、2、3、4或5所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法的熔融還原爐，其特征在于:所述的煤粉噴槍朝向爐氣的非燃燒區(qū)。
9.如權利要求6或7所述的實現(xiàn)如權利要求1、2、3、4或5所述的Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內(nèi)改質(zhì)方法的熔融還原爐，其特征在于:所述的煤粉噴槍朝向所述的熔融還原爐的二次燃燒區(qū)。
【文檔編號】C21B13/14GK103451347SQ201210170186
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權日:2012年5月29日
【發(fā)明者】姚朝勝, 于國華, 錢綱 申請人:山東省冶金設計院股份有限公司