CN100535127C - 高炉喷吹煤粉喷前预热工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冶金行业的高炉炼铁过程中的配套工艺，具体为一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺。解决了煤粉预热喷吹技术在工业上如何实现的问题。一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺，是在煤粉喷入高炉之前用高炉热风炉产生的高温废气将煤粉加热到120～160℃，从而大幅度缩短煤粉在高炉风口前加热至着火的时间，增加煤粉在风口和回旋区的燃烧时间，从而提高煤粉的燃烧率，减少未燃煤粉对高炉的不良影响，提高煤焦置换比，扩大喷煤量。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金行业的高炉炼铁过程中的配套工艺，具体为一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺。
背景技术
高炉喷吹技术是将磨细的煤粉直接喷入高炉，以替代资源贫乏、价格昂贵的冶金焦炭，起发热剂和还原剂的作用，从而降低焦比和生铁成本，是钢铁企业节焦增产和改进冶炼工艺最有效的措施之一，约有90％以上的生铁是由喷吹燃料的高炉冶炼而成。
但随着喷吹量的提高，喷煤比增加到一定限度后，焦比降低的幅度会大大减少，主要原因是喷入的煤粉不能在风口前完全燃烧，未燃煤粉会被上升的煤气带出回旋区，至成渣带时被黏附在初渣中，增加了初成渣的黏度，恶化料柱透气性，使高炉顺行不利，甚至有部分炭粒被带出炉外浪费掉。因此，如何提高煤粉在风口前的燃烧率，成为喷煤比进一步提高的关键。国内外研究人员采用了多种技术以提高煤粉的燃烧性能，如提高富氧率、提高风温、添加助燃剂、改变煤粉粒度等，各钢铁企业根据自身的装备水平和生产工艺特点选择采用上述技术措施。
煤粉预热喷吹技术是目前喷吹煤技术领域的前沿课题，同其它技术相比，其突出特点是利用高炉热风炉废气余热来加热煤粉，提高煤粉燃烧率。国内外也在积极开展此项研究工作，巴西Eseola de Minas-UFOP公司在其开发的模拟高炉风口的实验装置上进行了三种煤粉混合喷吹和对煤粉进行预热(250℃)喷吹的试验，试验表明对煤粉进行预热可以达到更高的燃烧率。
2006年第2期《鞍钢技术》刊登的《蒂森克虏伯公司高炉的喷煤操作》中介绍了该公司曾在工业高炉上进行过煤粉的预热喷吹试验，但对使用的工艺装置和操作方法未作报道。2007年6月第6期《中国冶金》刊登的《预热对混合煤粉爆炸性的影响》中提出了煤粉预热喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应，加速煤粉的燃烧过程，提高煤粉利用率。该文献从喷煤工艺安全的角度探讨了预热对混合煤粉爆炸性的影响。
从现有的文献资料中可以看出，煤粉预热喷吹尚处在实验室小规模试验阶段，如何在实际工业生产中将大量高速流动的煤粉在输送过程中进行加热，以及如何利用高炉热风炉废烟气的余热作为加热热源是解决煤粉预热喷吹技术工业化应用的关键问题和核心技术。
发明内容
本发明为了解决煤粉预热喷吹技术在工业上如何实现的问题而提供了一种高炉喷吹煤粉喷前预热的工艺和装置。
本发明是由以下技术方案实现的，一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺，是在煤粉喷入高炉之前用高炉热风炉产生的高温废气将煤粉加热到120～160℃，从而大幅度缩短煤粉在高炉风口前加热至着火的时间，增加煤粉在风口和回旋区的燃烧时间，从而提高煤粉的燃烧率，减少未燃煤粉对高炉的不良影响，提高煤焦置换比，扩大喷煤量。
高炉热风炉产生的高温废气，通过引风机和废热管输送到燃烧炉进行二次升温。将升温后的烟气送入换热器，利用高温烟气的潜热加热工质蒸汽，加热后的工质蒸汽通过蒸汽上升管送入煤粉加热管中，通过四个加热单元逐级将煤粉加热到120-160℃，预热后的煤粉经煤粉输送管道和分配器喷入高炉。煤粉加热管中的工质冷凝汽经蒸汽返回管重新送入换热器，循环使用。
采用煤粉预热技术同目前煤粉不预热直接喷吹技术相比，在同等风温和富氧条件下可提高煤粉燃烧率15％左右，提高喷煤比20kg/t铁，每吨铁水降低焦炭消耗18kg，有很好的经济效益。另外，预热后的煤粉流动性增加，有利于管道输送。
本发明在实验的基础上结合高炉的现场实际设计了专用的加热设备和配套的加热工艺，以生产规模为100万吨生铁/年为例，通过采用本发明可以将高炉喷煤比从当前的130kg/t铁提高到150kg/t铁，吨铁节约焦炭约18kg，吨铁成本降低约18元，年效益约1800万元。此外，每年可回收利用余热3×107MJ，相当于每年回收1000吨标准煤。
附图说明
图1为高炉喷吹煤喷前预热工艺原理图
图2为多级分段式煤粉加热输送管结构示意图
图3为图2的B-B剖面图
图4为图2的A向视图
图中：1-煤粉输送管道，2-多级分段式加热输送管，3-蒸汽上升管，4-蒸汽返回管，5-燃烧炉，6-废热管，7-高炉煤气管，8-换热器，9-连接法兰，10-介质进口，11-输送管，12-加热管，13-介质出口，14-膨胀节，15-调节闸阀，16-压力传感器，17-温度传感
具体实施方式
一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺，其特征是在煤粉进入高炉燃烧之前将煤粉加热到120～160℃，使用附图1所示意的加热装置，该装置包括多级分段式加热输送管2，连接废热管6的燃烧炉5，燃烧炉5上连接有高炉煤气管7，燃烧炉5与换热器8相连接。如图2所示意，多级分段式加热输送管，其包括四个连接在一起的加热单元，每个加热单元由内层的输送管11和外层的加热管12套接构成，输送管11和加热管12的两端之间为封闭状，加热管12上分别开有介质进口10和介质出口13，在加热单元两端设有连接法兰9，中部装配有膨胀节14，以补偿受热后的变形量。加热管12上的介质进口10和介质出口13分别与换热器8上的蒸汽上升管3和蒸汽返回管4相连接。每个加热单元长度为10m，
高炉热风炉产生的废气，通过引风机和废热管6送入燃烧炉5中进行二次升温，燃烧炉5的燃料来源为高炉煤气管7中的高炉煤气，通过调节闸阀15的开启来调节升温范围。经过燃烧炉加热后的热风炉废气送入换热器8，在换热器8中实现废气潜热与工质蒸汽的热交换，高温工质蒸汽由蒸汽上升管3输送到输送管11中加热，通过四个加热单元逐级加热，将煤粉加热到120-160℃。预热后的煤粉由煤粉输送管道1送至炉前分配器后喷入高炉。工质冷凝汽由蒸汽返回管4送入换热器，循环利用。煤粉预热系统中所有管道均采用保温设施，以提高热能利用率。
Claims (1)
1、一种高炉喷吹煤粉喷前预热工艺所使用的装置，其特征是：包括多级分段式加热输送管(2)，连接废热管(6)的燃烧炉(5)，燃烧炉(5)上连接有高炉煤气管(7)，燃烧炉(5)与换热器(8)相连接，多级分段式加热输送管(2)包括四个连接在一起的加热单元，每个加热单元由内层的输送管(11)和外层的加热管(12)套接构成，输送管(11)和加热管(12)的两端之间为封闭状，加热管(12)上分别开有介质进口(10)和介质出口(13)，在加热单元两端设有连接法兰(9)，中部装配有膨胀节(14)，加热管(12)上的介质进口(10)和介质出口(13)分别与换热器(8)上的蒸汽上升管(3)和蒸汽返回管(4)相连接。
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