本發(fā)明屬于高爐冶金專用設備，具體而言，涉及一種高爐用富氫氣體噴槍。

背景技術：

1、鋼鐵工業(yè)是減碳行動的重點行業(yè)，在鋼鐵全流程工藝環(huán)節(jié)，約70％碳排放來自高爐工序，且該工序在當前及未來仍是主流煉鐵環(huán)節(jié)，因此優(yōu)化高爐工序含碳物料消耗顯得尤為重要。

2、高爐富氫噴吹冶煉技術主要通過選用天然氣、焦爐煤氣、氫氣等富氫氣體部分替代高爐風口燃燒用煤粉或者焦炭等固態(tài)燃料，另富氫氣體燃料中攜帶的氫元素可在高溫條件下參與還原反應，生成金屬鐵，產物為水蒸氣，達到降低噸鐵碳耗的目標。

3、傳統(tǒng)富氫氣體噴槍主要有直管式和套管式，考慮到富氫氣體特殊性，市場主流普遍選用直管噴槍噴吹方式，在風口左右兩側插噴槍，一側單獨煤粉直管噴吹；另一側單獨富氫氣體直管噴吹。但是單槍噴吹富氫氣體量大、速度高，入爐不均勻，影響順行和氫氣利用率，未利用氫氣逃逸至頂煤氣造成安全隱患。以2500高爐為例，風口數(shù)量為30個，受高爐噴吹工況影響，風口區(qū)爐內壓力4公斤，噴吹端壓力不低于5公斤，導致生產中僅需4～6個風口富氫噴槍投用，便可達到爐況接受上限，噴槍中富氫氣體流速因介質不同有較大差異，天然氣噴吹過程流速約90m/s、焦爐煤氣約120m/s、純氫約500m/s，導致風口區(qū)煤氣流初次分配不均，影響順行，噸鐵降碳能力受限。尤其純氫噴吹時，流速遠高于安全值且大多數(shù)并未參與爐內還原直接逃逸至頂煤氣，導致綜合降碳能力差。

4、套管式噴槍內管噴吹煤粉混合物，外管噴吹冷卻氣以延長工況壽命，現(xiàn)部分學者專家提出直接用富氫氣體替代套管式噴槍中的冷卻氣體以實現(xiàn)富氫氣體噴吹入爐的目的，但氫氣是易燃易爆高危險氣體，直接代替安全風險極高，且氫氣在高溫條件下易與鋼管發(fā)生腐蝕，套管式噴槍壽命更短，安全隱患較大。但套管式噴槍的優(yōu)點是單槍進氣量較小，可滿足高爐圓周方向均勻噴吹的效果。

5、因此，有必要針對套管式噴槍做出改進，以克服上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為一種鋼鐵冶金行業(yè)氫冶金關鍵技術創(chuàng)新及高爐專用噴吹設備開發(fā)的技術，通過文丘里流量控制閥控制富氫氣體流量，使高爐富氫噴吹后更加順行高效，可進一步提高高爐富氫噴吹技術噸鐵降碳效果，保守估計綜合降碳將提高至9～10％，普適性較強，具有一定的推廣價值。

2、為解決以上問題，本申請?zhí)峁┮环N高爐用富氫氣體噴槍，包括：

3、煤粉輸送金屬內管，其內用于輸送煤粉，所述煤粉輸送金屬內管延伸出富氫氣體輸送金屬外管的管段端部作為進煤口，所述煤粉輸送金屬內管的另一端作為出煤口；

4、富氫氣體輸送金屬外管，套設在所述煤粉輸送金屬內管的外側，在所述煤粉輸送金屬內管與富氫氣體輸送金屬外管之間形成環(huán)形空間，在所述環(huán)形空間內用于輸送富氫氣體，所述環(huán)形空間與所述出煤口的同一端作為出氣口；

5、富氫氣體管路，與所述環(huán)形空間連通，用于向所述環(huán)形空間輸送富氫氣體，并且，在所述富氫氣體管路上安裝有文丘里流量控制閥；

6、吹掃氣體管路，在煤粉輸送金屬內管延伸出富氫氣體輸送金屬外管的管段上連通有吹掃氣體管路，所述吹掃氣體管路用于在煤粉輸送金屬內管停止輸送煤粉時向煤粉輸送金屬內管輸入吹掃氣體，使得所述煤粉輸送金屬內管處于正壓狀態(tài)；

7、接地電線接頭，設置在所述富氫氣體輸送金屬外管的管壁上。

8、可選的，在所述富氫氣體輸送金屬外管的內表面設置有內襯陶瓷。

9、可選的，在所述進煤口固定連接有噴煤軟管接頭，所述噴煤軟管接頭用于與噴煤軟管連接。

10、可選的，所述吹掃氣體管路是向進煤口方向傾斜設置的。

11、可選的，所述富氫氣體管路是向進煤口方向傾斜設置的。

12、本申請相較于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果：

13、(1)富氫氣體通過環(huán)形空間噴吹，極大程度降低工況下單噴槍出氣量和出氣速度，使高爐煤氣初次分配更合理。純氫噴槍環(huán)形空間橫截面大概為天然氣/焦爐煤氣噴槍橫截面的1/2～1/6，富氫氣體進入風口工況速度可以可靠的控制，減少中心逃逸，提高利用率；

14、(2)在富氫氣體進入環(huán)形空間前，設置文丘里流量控制閥，可靠的降低富氫氣源進氣量和進氣速度，并為遠程調試和運維提供在線調劑手段；

15、(3)金屬外管的管壁設置接地電線接頭，用于與接地電線連接，提高系統(tǒng)安全性。

16、(4)噴槍頭部的外管內表面設置有內襯陶瓷，既可以防止其高溫喘振又可以減少氫腐蝕。

17、(5)在煤粉輸送金屬內管上連通有吹掃氣體管路，在煤粉噴吹停止后，吹掃氣體通過煤粉輸送金屬內管向風口吹出，可以保持煤粉輸送金屬內管處于正壓狀態(tài)，防止高溫煤氣回流。

技術特征：

1.一種高爐用富氫氣體噴槍，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的高爐用富氫氣體噴槍，其特征在于，在所述富氫氣體輸送金屬外管的內表面設置有內襯陶瓷。

3.根據(jù)權利要求1所述的高爐用富氫氣體噴槍，其特征在于，在所述進煤口固定連接有噴煤軟管接頭，所述噴煤軟管接頭用于與噴煤軟管連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的高爐用富氫氣體噴槍，其特征在于，所述吹掃氣體管路是向進煤口方向傾斜設置的。

5.根據(jù)權利要求1所述的高爐用富氫氣體噴槍，其特征在于，所述富氫氣體管路是向進煤口方向傾斜設置的。

技術總結
本申請公開一種高爐用富氫氣體噴槍，包括：煤粉輸送金屬內管，其延伸出富氫氣體輸送金屬外管的端部作為進煤口，另一端作為出煤口；富氫氣體輸送金屬外管，套設在煤粉輸送金屬內管的外側，在煤粉輸送金屬內管與富氫氣體輸送金屬外管之間形成輸送富氫氣體的環(huán)形空間，環(huán)形空間與所述出煤口的同一端作為出氣口；富氫氣體管路，與環(huán)形空間連通，在富氫氣體管路上安裝有文丘里流量控制閥。在噴槍的富氫氣體輸送金屬外管上利用文丘里流量控制閥，可靠的降低富氫氣源進氣量和進氣速度，并為遠程調試和運維提供在線調劑手段。

技術研發(fā)人員：陳濤,趙奇強,黃東升,胡錚,趙國磊,孫華平,王磊,鄧書良
受保護的技術使用者：中冶華天南京工程技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5