CN100532580C

CN100532580C - Co2用于转炉炼钢溅渣护炉的方法

Info

Publication number: CN100532580C
Application number: CNB2006101652192A
Authority: CN
Inventors: 袁章福; 赵宏欣; 潘贻芳; 李树庆; 王宝明; 关璐
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: CN1974793A

Abstract

一种CO₂用于转炉炼钢溅渣护炉的方法，属于钢铁冶金领域。对于30～300吨转炉，在转炉内加入焦炭粉或煤粉和添加剂，其配碳量为10～1200公斤，利用喷枪顶吹CO₂溅渣2～6分钟，气体喷入量为1000～100000Nm³/h，工作压力为0.4～1.6MPa。CO₂超音速射流与高温熔渣中的碳发生化学反应生成CO和CO₂混合烟气，进行回收并分离的CO₂，再次作为溅渣护炉用气源，实现废气在转炉炼钢车间的循环利用。本发明的特点是，采用CO₂取代N₂气进行溅渣护炉操作时，可以进行煤气回收和实现CO₂循环利用，使溅渣护炉和转炉煤气回收技术达到耦合与优化，降低CO₂排放，实现绿色炼钢生产过程和循环经济，具有显著的社会环境效益。

Description

CO2用于转炉炼钢溅渣护炉的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种转炉炼钢溅渣护炉技术工艺，提供一种CO₂代替N₂用于转炉溅渣护炉的方法。

背景技术

由于工业迅猛发展，煤炭、石油、天然气燃烧等过程工业产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平，导致温室效应更加严重，但是，目前能够有效控制二氧化碳增加的方法很少。特别是钢铁冶金工业在我国的资源能源消耗中占据了很大比重，2003年能源消耗占中国能源总消耗量的16％，每生产1亿吨钢铁量的CO₂排放量，我国约为2.5亿吨，日本约为1.48亿吨。预计我国在2020年的CO₂排放量约占亚洲排放总量的50％。

转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源回收利用的薄弱环节之一，提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，为实现“负能”炼钢打下基础，而且能极大降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产，因此，“转炉煤气回收利用”成为现代转炉炼钢中的重要技术。国内绝大部分钢厂的转炉煤气回收利用效果均不理想，与国外先进水平相差甚远，既浪费了大量能源，又严重污染了环境。转炉煤气回收技术、充分挖掘设备潜能、安全高效地提高转炉煤气回收水平，已成为国内绝大部分钢厂面临的共同课题。

转炉溅渣护炉工艺是20世纪90年代开发的一项重大炼钢技术，在我国大小转炉上得到广泛的推广和应用，使转炉炉龄普遍提高几倍以上，经济效益显著，引起了世界钢铁界的瞩目。将原来转炉的氧枪系统或略加改进，将氧气切换为氮气作为溅渣气源，通过氧枪喷头形成的超音速氮气射流使调节好的炉渣喷溅至转炉内壁表面，烧结形成高熔点的含MgO溅渣层，达到提高转炉炉龄的目的。

本发明针对溅渣护炉技术用气源，以CO₂取得N₂气进行溅渣护炉操作，并在转炉内加入合适的焦炭粉或煤粉和添加剂，与转炉炉渣调节成流动性良好的高温熔渣，通过多孔氧枪喷头形成的CO₂超音速射流使调节好的熔渣喷溅至转炉内壁表面，烧结形成高熔点的含MgO溅渣层，达到提高转炉炉龄的目的。同时溅渣护炉用CO₂与配入的碳发生高温化学反应生成CO，对CO和CO₂混合烟气进行回收，分离得到的CO₂，再次作为溅渣护炉技术用气源，实现废气在转炉炼钢车间的循环利用，有效地减少CO₂的排放，缓解对环境压力，另外分离出的CO气体是重要的能源，可以在炼钢厂用来烘烤钢包，中间包等。

本发明的特点是，采用CO₂取代N₂气进行溅渣护炉操作时，可以进行煤气回收和实现CO₂循环利用，而采用N₂气时，不能进行转炉煤气回收的操作，因此，本发明可以有机地将溅渣护炉技术和转炉煤气回收结合，达到耦合优化。

发明内容

本发明利用CO₂混合气体(90～100％CO₂)代替N₂气，作为溅渣护炉用的气体，使CO₂在转炉炼钢过程得到循环利用，可降低CO₂排放，以实现炼钢过程“绿色”冶金和循环经济。

本发明是利用MgO含量达到饱和或过饱和的转炉炼钢终点炉渣，加入合适的焦炭粉或煤粉和添加剂，调节成流动性良好的1200～1600℃高温熔渣，采用1.0MPa左右的高压CO₂通过多孔氧枪喷头形成的马赫数为1.8～2.5为CO₂超音速射流，顶吹时间为2～6分钟，使调节好的高温熔渣喷溅至转炉内壁表面后，冷却、凝固在镁碳耐火材料的炉衬表面上形成一层高熔点的溅渣层，并与炉衬很好地粘结附着。同时，溅渣护炉用CO₂与高温熔渣中的碳发生化学反应生成CO，可以利用转炉煤气回收利用技术与装置完成CO和CO₂混合烟气的回收，并将从转炉煤气分离出的CO₂，再次作为溅渣护炉技术用气源，实现废气在转炉炼钢车间的循环利用，降低CO₂的排放。

在相同的压力、流量和氧枪条件下，溅渣护炉采用CO₂时的动能和作用力要比N₂大。高速CO₂由喷枪喷射到炉渣液面上，炉渣在CO₂的巨大剪切力作用下迅速微粒化，微粒获得动能离开液体渣系向各个方向飞溅，从不同角度打在镁碳耐火材料炉衬的不同高度上，微粒在形成、飞溅、粘结过程中不断被CO₂冷却，最后在炉衬上粘附、固化、反应而形成一层炉渣的固体层覆盖住炉衬。溅渣形成的溅渣层耐蚀性较好，可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，降低生产成本。

CO₂是温室效应的主要根源，难以有效回收，而且作为炼钢及各种工业炉窑的副产品，其回收成本不高，自然界亦有大量的天然CO₂资源存在，来源广泛，成本低廉，作为外来气源，也可以替代氮气进行溅渣护炉。

喷吹CO₂的转炉溅渣护炉工艺，转炉烟气经活动烟罩冷却烟道后进入电除尘器，然后进入引风机再经气体切换站进入煤气冷却器而后经煤气分离器分离出CO₂，再配加各种工业炉窑的废气回收处理后获得的CO₂，亦可以采用外来CO₂为气源进行溅渣操作。

对于30～300吨转炉，溅渣护炉前在转炉内加入焦炭粉或煤粉和添加剂，其配碳量为10～1200kg，再喷吹CO₂溅渣，气体喷入量为1000～100000Nm³/h，工作压力为0.4～1.6MPa。

本发明的优点在于，CO₂代替惰性氮气作为溅渣护炉的气源，减少了气体CO₂的排放，配入碳反应后产生的CO可以作为冶金重要的热源充分加以利用，为缓解了大气的温室效应起到了积极的作用，具有显著的环境效益。

附图说明

图1为本发明的转炉用CO₂溅渣护炉工艺流程图。

具体实施方式

1.50t转炉溅渣护炉工艺：采用CO₂顶吹溅渣，使用转炉氧枪切换后向炉内吹入CO₂。配碳量10～180kg，气体流量采用15000～25000Nm³/h，气体的工作压力为0.9～1.0MPa。

2.150t转炉溅渣护炉工艺：采用CO₂顶吹溅渣，使用转炉氧枪切换后向炉内吹入CO₂。配碳量30～350kg，气体流量采用50000～60000Nm³/h，气体的工作压力为0.7～0.9MPa。

3.300t转炉溅渣护炉工艺：采用CO₂顶吹溅渣，使用转炉氧枪切换后向炉内吹入CO₂。配碳量100～1200kg，气体流量采用80000～100000Nm³/h，气体的工作压力为0.6～0.9MPa。

Claims

1.一种用于转炉炼钢溅渣护炉的方法，其特征是采用转炉煤气回收分离出的CO₂或使用其他工业炉窑的废气回收处理的CO₂，或自然界的CO₂取代N₂作为溅渣护炉的气源，采用0.4-1.6MPa的高压CO₂，喷入量为1000～100000Nm³/h，通过多孔氧枪喷头形成的马赫数为1.8～2.5的CO₂超音速射流喷射到配加了焦炭粉或煤粉和添加剂的1200～1600℃高温熔渣液面上，顶吹2～6分钟，使高温熔渣在CO₂的巨大剪切力作用下迅速微粒化，微粒获得动能离开液体渣系向各个方向飞溅，从不同角度打在镁碳耐火材料炉衬的不同高度上，微粒在形成、飞溅、粘结过程中不断被CO₂冷却，最后在炉衬上粘附、固化、反应而形成一层炉渣的固体层覆盖住镁碳耐火材料炉衬；CO₂与配加了焦炭粉或煤粉和添加剂的高温熔渣发生化学反应生成CO，对CO和CO₂混合烟气进行回收分离，分离出的CO₂再次作为溅渣护炉用的气源，实现废气在转炉炼钢车间的循环利用。

2.按照权利要求1所述的方法，针对30～300吨转炉，顶吹CO₂溅渣护炉前，在转炉内加入焦炭粉或煤粉和添加剂，其配碳量为10～1200公斤，与转炉炼钢终点炉渣调节成流动性良好的1200～1600℃高温熔渣。

3.按照权利要求2所述的方法，CO₂的喷入量为1000～100000Nm³/h，工作压力为0.4～1.6MPa。